التكافل الميكروبي والمناعة

قد تؤدي التفاعلات الوثيقة طويلة الأمد بين الميكروبات التكافلية وعائلها إلى تعديل استجابات الجهاز المناعي للعائل تجاه الكائنات الحية الدقيقة الأخرى، بما في ذلك العوامل الممرضة، وهي ضرورية للحفاظ على الاستتباب. يتكوّن الجهاز المناعي من نظام دفاعي للعائل يشمل حواجز جسدية تشريحية بالإضافة إلى استجابات فسيولوجية وخلوية، تعمل على حماية العائل من الكائنات الدقيقة الضارة مع الحد من الاستجابات المناعية تجاه الكائنات التكافلية غير الضارة. يحتضن جسم الإنسان ما بين 10¹³ و10¹⁴ من البكتيريا، ما يقارب عدد خلايا الجسم البشري، ورغم أن هذه البكتيريا قد تكون ممرضة للعائل، معظمها مفيد للعائل والبكتيريا على حد سواء.

يتكوّن الجهاز المناعي البشري من نوعين رئيسيين من المناعة: المناعة الفطرية والمناعة التكيّفية. تتكوّن المناعة الفطرية من آليات دفاعية غير محددة ضد الخلايا الغريبة داخل جسم العائل، وتشمل الجلد حاجزًا جسديًا يمنع الدخول، وتفعيل جملة المتممة للتعرّف على البكتيريا الغريبة وتفعيل الاستجابات الخلوية المناسبة، وخلايا الدم البيضاء التي تزيل المواد الغريبة. أما المناعة التكيّفية أو المكتسبة، فهي استجابة مناعية محددة ضد العوامل الممرضة، تُنفَّذ بواسطة الخلايا اللمفاوية من خلال تجلية المستضدات (مولدات الضد) على جزيئات معقّد التوافق النسيجي الكبير للتمييز بين المستضدات الذاتية وغير الذاتية.

قد تساهم الميكروبات في تعزيز تطوّر الجهاز المناعي للعائل في الأمعاء والجلد، وقد تساعد أيضًا في منع غزو العوامل الممرضة. تفرز بعض هذه الميكروبات منتجات مضادة للالتهاب، ما يوفر حماية ضد الطفيليات المعوية. تعزز الميكروبات التعايشية نمو الخلايا البائية التي تنتج جسمًا مضادًا واقيًا يُعرف باسم الغلوبيولين المناعي أ، والذي يمكنه تحييد العوامل الممرضة والسموم الخارجية، ويُعزز أيضًا تطوّر الخلايا المناعية والاستجابة المناعية المخاطية. مع ذلك، تم ربط بعض الميكروبات بظهور أمراض بشرية مثل داء الأمعاء الالتهابي والسمنة والسرطان.

 المبادئ العامة 
يعتمد التكافل الميكروبي على التواصل بين الأنواع المختلفة، أي بين الكائن العائل والكائنات الميكروبية المتعايشة معه. جرت العادة تاريخيًا على اعتبار أن المناعة في الكائنات متعددة الخلايا تُدار بواسطة الجهاز المناعي للعائل، إذ يؤدي وجود مادة أو خلية غريبة إلى تحفيز استجابة مناعية. قد تتفاوت نتائج هذه الاستجابة، فتشمل القضاء على عامل ممرض ضار أو التعايش مع ميكروب مفيد أو حتى حدوث استجابة مناعية ذاتية تضر بالعائل نفسه.

أظهرت الأبحاث الحديثة أن الميكروبات التكافلية تلعب دورًا في هذه الاستجابة المناعية، ما يشير إلى أن هذه الاستجابة لا تقتصر على خلايا العائل وحدها. تم ربط هذه الكائنات الدقيقة المفيدة بقدرتها على تثبيط نمو العوامل الممرضة في الأمعاء وتعزيز المناعة ضد السرطان، من بين استجابات أخرى.

 دورها في المرض 
يُعد التوازن بين الكائنات التكافلية والكائنات الممرضة المحتملة أمرًا بالغ الأهمية لمكافحة العوامل الممرضة الخارجية وتجنّب العديد من الاضطرابات الضارة. تم ربط ا اختلال الميكروبيوم، أو ما يُعرف بخلل التوازن البكتيري في تركيبة الأمعاء، بداء الأمعاء الالتهابي والسمنة والأمراض التحسسية لدى البشر والحيوانات الأخرى.

 السرطان 
قد تلعب ميكروبات الأمعاء دورًا في تطور السرطان من خلال آليات متعددة. تنتج البكتيريا المختزِلة للكبريتات غاز كبريتيد الهيدروجين، ما يؤدي إلى تلف الدنا (الحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين). ارتبطت النسب العالية من سرطان القولون بوجود كميات أكبر من هذه البكتيريا في الأمعاء.

بالإضافة إلى ذلك، تحوّل البكتيريا اللاهوائية في القولون الأحماض الصفراوية الأولية إلى أحماض صفراوية ثانوية، والتي يُعتقد أن لها دورًا في تطور سرطان القولون والمستقيم. تبين أن نواتج الأيض الميكروبية مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة وفيتامينات بي ومركب إن1 إن12-ثنائي أستيل سبيرمين لها دور في تثبيط سرطان القولون والمستقيم. تنتج البكتيريا سلبية الغرام عديد السكاريد الشحمي الذي يرتبط بمستقبل تي إل آر-4، والذي يؤدي إلى التعبير عن عوامل نمو ووسائط التهابية تساهم في حدوث الأورام، من خلال إشارات عامل النمو المحول بيتا.

 الاضطرابات التحسسية والمناعية 
يقوم الميكروبيوم البشري بتنظيم جهاز المناعة لدى العائل بطرق إيجابية تساعد في الدفاع ضد العوامل الممرضة المحتملة، لكنه قد يؤدي أيضًا إلى استجابة مناعية مفرطة تجاه مواد غريبة، وقد يصل الأمر أحيانًا إلى مهاجمة الجسم لنفسه. يُعتبر كل من داء الأمعاء الالتهابي والربو من الاضطرابات التي تتأثر بنتاجات الأيض الصادرة عن الميكروبات، والتي تُسبب استجابات مناعية. ارتبطت الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة بانخفاض الالتهاب التحسسي في حالات الربو، وأظهرت الدراسات أن كلًا من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة وفيتامينات بي تساهم في الحد من الالتهاب المرافق لداء الأمعاء الالتهابي.

 الاضطرابات الأيضية 
تبيّن أن أمراضًا أيضية رئيسية تتأثر بنواتج الأيض التي ينتجها النبيت الجرثومي المعوي، بما في ذلك أمراض القلب وأمراض الكلى وداء السكري من النوع الثاني والسمنة. يرتبط تحطيم مادة إل-كارنتين الموجودة في اللحوم الحمراء بواسطة ميكروبات الأمعاء إلى ثلاثي ميثيل أمين إن-أكسيد بحدوث التصلب العصيدي، ما قد يؤدي بدوره إلى السمنة وأمراض القلب وداء السكري من النوع الثاني. يمكن التنبؤ بحدوث أمراض القلب والكلى من خلال ارتفاع مستويات مركب بّي-كريزول الحر في الجسم. تقوم الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة بتنظيم إفراز الرينين من خلال ارتباطها بالمستقبل الشمي المقترن بالبروتين جي 78، ما يؤدي إلى خفض ضغط الدم وتقليل خطر الإصابة بأمراض الكلى.

أظهرت الدراسات التي أُجريت على فئران خالية من الميكروبات أن غياب ميكروبات الأمعاء قد يوفر حماية من السمنة. رغم أن الآلية الدقيقة التي تسهم بها الميكروبات في حدوث السمنة ما تزال غير مفهومة بالكامل، يُفترض أن مجهريات البقعة (الميكروبيوتا) المعوية تلعب دورًا في تحويل الطعام إلى طاقة قابلة للاستخدام وتخزين الدهون.

 الاضطرابات العصبية 
يؤثر النبيت الجرثومي المعوي في العديد من جوانب صحة الإنسان، بما في ذلك الاضطرابات العصبية التي قد تنتج عن اختلال في توازن الجزيئات أو الهرمونات. تبين أن اضطراب طيف التوحد واضطرابات الجهاز العصبي المركزي والاكتئاب تتأثر بالميكروبيوتا المعوية.

رغم أن اضطراب طيف التوحد يُوصف عادةً باختلافات سلوكية، قد ترافقه أيضًا أعراض في الجهاز الهضمي. لوحظ وجود اختلال في الميكروبيوم في الجهاز الهضمي لدى بعض الأفراد المصابين بالتوحد، ما سبب زيادة النفاذية المعوية. في نموذج الفئران، أظهرت الفئران المصابة بالتوحد واختلال في الميكروبيوم (بسبب تنشيط الجهاز المناعي للأم) زيادة في النفاذية المعوية، وتم تصحيح ذلك من خلال إدخال بكتيريا العصوانية الهشة التكافلية البشرية.

تلعب الخلايا الدبقية الصغيرة دورًا محوريًا في اضطرابات الجهاز العصبي المركزي، وتساعد نواتج الأيض البكتيرية مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة في تنظيم الاستتباب الوظيفي لهذه الخلايا، وهو أمر أساسي للتطور الطبيعي للجهاز العصبي المركزي. بالإضافة إلى ذلك، يعد إنشاء وصلات محكمة في الحاجز الدموي الدماغي أمرًا بالغ الأهمية لتطوّر الدماغ، إذ تتحكم هذه الوصلات في حركة المواد بين الدم والدماغ. أظهرت الدراسات أن الفئران الخالية من الميكروبات تمتلك حاجزًا دمويًا دماغيًا أكثر نفاذية مقارنةً بالفئران ذات النبيت الجرثومي المعوي الطبيعي، ويُعزى ذلك إلى انخفاض التعبير عن بروتينات الوصلات المحكمة مثل الأوكلودين والكلودين-5.

ارتبط وجود بكتيريا منتجة للبيوتيرات (حمض الزبدة) وناتج استقلاب الدوبامين، 4،3-ثنائي هيدروكسي فينيل حمض الأسيتيك، بمؤشرات جودة حياة أعلى، بينما ارتبط حمض الغاما-أمينوبيوتيريك (غابا) بمستويات أعلى من الاكتئاب.

 المراجع 

تصنيف:جهاز مناعي