علم میکروبیوم روده THE SCIENCE OF The Gut Microbiome
شاید شنیده باشید که بدن انسان حاوی سلولهای غیرانسانی بیشتری نسبت به سلولهای انسانی است—طبق برخی برآوردها چندین برابر بیشتر. این سلولهای غیرانسانی از باکتریها، قارچها، آرکیها و یوکاریوتهایی تشکیل شدهاند که بر روی تمام سطوح بدن زندگی میکنند و به سیستم ایمنی آن کمک میکنند. بهطور جمعی، این میکروارگانیسمهای همراه انسان را میکروبیوتا مینامند، و «اکوسیستم» آنها میکروبیوم نامیده میشود. (شاید آنها را میکروفلور یا فلور روده هم شنیده باشید، اما هر دو واژه اکنون گمراهکننده تلقی میشوند زیرا بهاشتباه القا میکنند که ما توسط گیاهان ریز اشغال شدهایم، درحالیکه در واقع توسط میکروبهاست.) آنچه میخوریم میتواند نه تنها بر سلامت خودمان، بلکه بر سلامت میکروبیوتای ما هم تأثیر بگذارد.
یکی از اصلیترین مکانهایی که میکروبیوتا در آن رشد میکند، روده است که حدود 100 تریلیون باکتری مفید را در خود جای داده است. بین میکروبیوم و لایهی پوششی روده رابطهای همزیستانه برقرار است: برخی میکروبها به تولید سلولهای ایمنی و آنتیبادیهای بدن کمک میکنند؛ برخی دیگر مواد مغذی بیشتری را از غذا استخراج میکنند، فراتر از آنچه هضم انسانی بهتنهایی قادر است؛ و در مقابل، لایهی روده مواد مغذی برای این میکروبها فراهم میکند و به دفع گونههای رقیب کمک مینماید.
در سالهای اخیر، تحقیقات روی نقش میکروبیوم روده در بسیاری جنبههای سلامت متمرکز شده است. بهعنوان مثال، یک مطالعهی 2011 روی موشها نشان داد که میکروبیوم میتواند در رشد مغز و عملکردهای رفتاری نقش داشته باشد، احتمالاً از طریق تعدیل انتقالدهندههای عصبی و رشد سیناپسهای مغزی. همچنین مطالعات متعددی نشان دادهاند که میان ترکیب میکروبی افراد چاق و دارای اضافهوزن با افراد لاغر تفاوت وجود دارد. بخش عمدهای از این پژوهشها روی موشها انجام شده است، اما چند مطالعهی انسانی (با اندازه و کیفیت متغیر) الگوهای مشابهی گزارش کردهاند.
نتایج این مطالعات انسانی در مورد اینکه کدام نوع باکتریها با چاقی مرتبطاند متناقض بوده است. چند مطالعهی کوچک، چاقی را با نسبت بالاتر باکتریهای شاخهی Firmicutes و لاغری را با نسبت بالاتر گونههای Bacteroidetes مرتبط دانستند. اما یک مطالعهی مشاهدهای بزرگتر در سال 2014 روی 1,000 نفر از کشورهای غربی نشان داد افرادی که جمعیت بالایی از برخی گونههای Firmicutes داشتند، تمایل بیشتری به لاغری داشتند. همچنین این مطالعه دریافت که چندین گونه از باکتریها در میکروبیوم برخی افراد فراوان بودند در حالی که در دیگران تقریباً وجود نداشتند. حضور یا عدم حضور این باکتریها به BMI و سایر عوامل فیزیولوژیک فرد مرتبط بود. البته این صرفاً یک ارتباط است؛ مطالعات مداخلهای که ترکیب میکروبیوم را تغییر دهند و تغییرات وزن را بررسی کنند، شواهد قویتری ارائه خواهند داد. تا زمان نگارش این متن، مطالعات مداخلهای اندکی وجود داشت. یکی از این مطالعات روی 44 کودک چاق انجام شد و مخلوطی از هشت سویهی پروبیوتیکی به گروه مداخله به مدت 4 ماه داده شد، و کاهش معناداری در BMI آنها نسبت به گروه کنترل مشاهده گردید.
تنوع میکروبیوم با کاهش خطر ابتلا به اختلالات آلرژیک و رودهای، از جمله اگزمای آتوپیک و بیماری التهابی روده (IBD) مرتبط دانسته شده است. قرار گرفتن در معرض آنتیبیوتیکها در اوایل کودکی با افزایش خطر ابتلا به بیماری کرون (نوعی IBD) ارتباط دارد. تنوع میکروبی در هر دو بیماری کرون و کولیت اولسروز (نوع دیگری از IBD) بهطور قابل توجهی کاهش مییابد. تصور میشود که این کاهش تنوع، مقاومت میکروبیوم را پایین آورده و میتواند بر ایمنی تأثیر بگذارد.
البته هنوز درک روشنی از رابطهی علت و معلول بین میکروبیوم و این بیماریها نداریم. آیا برخی میکروبیوتا محرک بروز بیماری هستند؟
مدتی طول خواهد کشید تا پژوهشگران بفهمند چگونه میتوان از میکروبیوم روده برای درمان بیماریها استفاده کرد، اما در حال حاضر شما میتوانید میکروبیوم فردی خود را نقشهبرداری کنید، همانطور که در گزارش سمت چپ نشان داده شده است.
برخی تحقیقات مقدماتی نشان میدهد که رژیم غذایی نیز بر ترکیب میکروبیوم تأثیر میگذارد. برای مثال، یک مطالعهی کوچک در سال 2010 روی 29 کودک از اروپا و آفریقا نشان داد که میکروبیوتای کودکان آفریقایی—که رژیم غذایی آنها عمدتاً گیاهی و پر فیبر بود—بهطور چشمگیری با کودکان اروپایی—که رژیم آنها شامل پروتئین حیوانی بیشتر و فیبر کمتر بود—متفاوت است. مطالعهای کوچکتر (تنها 10 نفر) که در سال 2014 در مجله Nature منتشر شد، تغییرات میکروبیوتای روده را پس از یک رژیم گیاهی، سپس یک دورهی پاکسازی، و در نهایت یک رژیم حیوانی بررسی کرد. پژوهشگران دریافتند که نسبت موجودات مختلف در میکروبیوم تنها ظرف چند روز پس از تغییر رژیم غذایی بهطور چشمگیری تغییر کرد—درجهای چشمگیر از سازگاری که بیتردید برای اجداد همهچیزخوار و کوچنشین ما سودمند بوده است. البته همانند یافتههای اولیهی دکتر دنیس پارسونز بورکیت دربارهی فیبر، این مطالعات کوچک میتوانند با آزمایشهای مداخلهای دقیقتر نقض شوند. تحقیقات بیشتر پیوندهای احتمالی بین رژیم غذایی و میکروبیوتای روده را روشن خواهد کرد.
پژوهشهای ژنومی اخیر نشان میدهد که میکروبیوم است که به ما امکان میدهد نان و سایر غذاهای حاوی مخمر را هضم کنیم. دیوارهی سلولی مخمرها از کربوهیدراتهای پیچیدهای به نام α-مانانها ساخته شده که تجزیهی آنها بسیار دشوار است. اما در سال 2015، تیمی بینالمللی از پژوهشگران دریافتند که یک باکتری خاص در میکروبیوم انسان به نام Bacteroides thetaiotaomicron قادر به متابولیزه کردن α-مانانهاست و این امکان را میدهد که از مخمر موجود در غذاهایی مانند نان، آبجو، شراب و سس سویا مواد مغذی استخراج کنیم. دانشمندان حدس میزنند که این گونهی باکتری احتمالاً همزمان با ورود غذاهای تخمیریِ مخمردار به رژیم غذایی انسان، حدود 7,000 سال پیش، تکامل یافته است.
در همین حال، پژوهشگران همچنان در حال بررسی ارتباط میان میکروبیوم و سلامت انسان هستند، و در برخی موارد به راههای بهبود یا بازسازی میکروبیوم در صورت آسیبدیدگی ناشی از مصرف آنتیبیوتیک یا عفونت نیز میاندیشند. یکی از کاربردهای کمی ناخوشایند اما ظاهراً مؤثر این پژوهشها، پیوند میکروبیوم از طریق مدفوع است (نگاه کنید به «پیوند میکروبیوم» در صفحهی بعد).
سرمایهگذاری برای بازسازی یک میکروبیوم روده آسیبدیده میتواند بسیار پرهزینه باشد. محصولات نشاندادهشده در این عکس در مجموع بیش از 550 دلار قیمت داشتهاند. علاوه بر این، شواهد اندکی وجود دارد که نشان دهد بیشتر این محصولات واقعاً میتوانند عدمتعادلهای جدی میکروبی را اصلاح کنند.
علم پیوند میکروبیوم
THE SCIENCE OF Microbiome Transplantation
ارتباط میان میکروبیوم روده و بسیاری از بیماریهای مزمن همچنان در حال روشن شدن است (نگاه کنید به «میکروبیوم روده»، صفحه 272)، اما یک بیماری حاد وجود دارد که به نظر میرسد مستقیماً تحتتأثیر تغییرات میکروبیوم قرار میگیرد: عفونت کلستریدیوم دیفیسیل (CDI). این باکتری میتواند باعث اسهال شدید، آسیب غیرقابل برگشت به بافت رودهی بزرگ، و حتی مسمومیت سیستمیک و مرگ شود. این عفونت معمولاً پس از مصرف آنتیبیوتیکها رخ میدهد، زیرا آنها ترکیب میکروبیوم را تغییر میدهند. CDI در ایالات متحده رو به افزایش است، حتی در میان گروههایی که قبلاً در معرض خطر پایین بودند، مانند افراد سالم بدون سابقهی مصرف آنتیبیوتیک یا بستری شدن در بیمارستان.
CDI در برابر بسیاری از آنتیبیوتیکها مقاوم است و نرخ عود آن 20٪ تا 30٪ میباشد. در این موارد عودکننده، نوع دیگری از درمان وجود دارد که فوقالعاده مؤثر نشان داده شده است، هرچند اندکی مشمئزکننده: پیوند میکروبیوم مدفوع (FMT). این درمان شامل انتقال مواد مدفوعی از یک فرد سالم به رودهی بزرگ بیمار CDI است—معمولاً از طریق کولونوسکوپی، اما گاهی با روشهایی مانند لولهی بینی-معده یا تنقیه. تصور میشود میکروبیوتای سالم سپس در رودهی بیمار کلونیزه شده، تنوع میکروبی را بهبود میبخشند و با رقابت بر سر منابع، جلوی تکثیر C. difficile را میگیرند. این روش در درمان CDI بیش از 90٪ موفقیت دارد.
درمان با پروبیوتیکهای منفرد (مکملهای خوراکی حاوی باکتریهای مفید) شاید خوشایندتر به نظر برسد، اما کارآزماییهای بالینی نشان دادهاند که این پروبیوتیکها در برابر CDI چندان مؤثر نیستند، احتمالاً به این دلیل که در روده جوامع پایداری تشکیل نمیدهند.
مقررات مربوط به استفاده از FMT در حال تغییر بوده است. در ابتدا، FDA استفاده از FMT را برای درمان بیماری تأیید نکرده بود، بنابراین پزشکان برای درمان بیماران مجبور بودند فرم «داروی تحقیقاتی جدید» پر کنند. انجمنهای پزشکی از جمله انجمن گوارش آمریکا به این الزام اعتراض کردند و تا زمان نگارش این متن، FDA توصیه میکند (اما الزام نمیکند) که پزشکان پیش از انجام FMT رضایت آگاهانهی بیمار را بگیرند و توضیح دهند که استفاده از FMT برای درمان C. difficile همچنان آزمایشی است و خطراتی بالقوه دارد.
این تساهل نظارتی به سایر کاربردهای احتمالی FMT فراتر از درمان CDI گسترش نمییابد. برخی از این کاربردها شامل درمان سندرم روده تحریکپذیر (IBS)، بیماری التهابی روده (IBD)، و یبوست مزمن است. تاکنون درمان این شرایط با FMT تنها در مطالعات کوچک بررسی شده و اثربخشی آن در IBS و IBD محدود به نظر میرسد. در مورد یبوست مزمن، نتایج یک مطالعهی کوچک نشان میدهد که اثربخشی ممکن است بیشتر باشد.
از آنجا که دسترسی به FMT همچنان محدود است، برخی بیماران به انجام پیوند میکروبیوم خانگی (DIY FMT) روی آوردهاند. وبسایتی به نام Power of Poop نکات و تجربیات کاربرانی را ارائه میدهد که مدعیاند با این روش در خانه موفق شدهاند شرایطی از جمله CDI، IBS و IBD را درمان کنند.
اما درمانهای خانگی بالقوه خطرناک هستند، بهویژه اگر از مدفوع آزمایشنشده استفاده شود. در کلینیکهایی که FMT انجام میدهند، اهداکنندگان معمولاً از نظر فهرست بلندی از بیماریها و عوامل خطر مانند HIV، هپاتیت، رفتارهای پرخطر جنسی، تاتو و البته CDI غربالگری میشوند. طبق برآورد یکی از حامیان سرسخت FMT خانگی، تنها درصد کمی از افراد در خانه نمونهی مدفوع اهداکننده را آزمایش میکنند.
حساسیت به افزودنیها
افراد ممکن است هنگام مواجهه با سولفیتها علائمی از خفیف (تحریک پوستی و گرگرفتگی) تا متوسط (افت فشار خون، درد شکمی، اسهال و تحریکپذیری) تا شدید (واکنشهای آنافیلاکتیک تهدیدکنندهی زندگی و حملات آسم) تجربه کنند.
حساسیت به سولفیت بهطور قوی با آسم مرتبط است: واکنش به سولفیتها در 3٪ تا 10٪ بیماران آسمی گزارش شده که این افزودنیها را مصرف کردهاند. با این حال، این حساسیت بهعنوان یک آلرژی در نظر گرفته نمیشود، زیرا به نظر میرسد دارای مکانیسمهای متعدد غیر-IgE است (هرچند در یک مطالعه، آنتیبادی IgE علیه سولفیتها شناسایی شد).
عدمتحمل نیترات یکی دیگر از حساسیتها به افزودنیهای غذایی است، اما اطلاعات کمتری دربارهی آن وجود دارد. مواردی در گزارشهای موردی ثبت شدهاند، اما تاکنون هیچ مطالعهی گستردهای انجام نشده است. در این گزارشها، بیماران از خارش مزمن شکایت داشتند که پس از پیروی از رژیمهای بدون افزودنی بهبود مییافت. آزمایشهای دوسوکور و کنترلشده با دارونما تأیید کردهاند که علائم شرکتکنندگان با نیتراتها برانگیخته میشود.
عدمتحمل گلوتن بهطور فزایندهای توسط افراد خودتشخیص داده میشود، اما از نظر علمی بحثبرانگیزتر است—همانطور که بهتفصیل از صفحه 292 به بعد توضیح دادهایم.
بیکن بدون نیترات به افراد مبتلا به عدمتحمل نیترات این امکان را میدهد که این غذای محبوب را بدون نگرانی از بیمار شدن مصرف کنند. اما هشدار: بسیاری از بیکنهای «بدون نیترات» با پودر کاهو، آب کرفس یا دیگر مواد «طبیعی» تهیه میشوند که از نظر فنی به تولیدکنندگان اجازه میدهد ادعا کنند نیترات افزوده نشده است، در حالیکه بیکن همچنان سرشار از نیترات است.
جنجالها
تخمیر طولانیتر، گلوتن کمتر؟
در دههی گذشته، پژوهشگران دریافتهاند که برخی فرآیندهای تخمیر میتوانند به شکستن گلوتن موجود در محصولات غلات کمک کنند و شاید آنها را برای بیماران سلیاک قابلتحملتر سازند.
در سال 2004، محققان گزارش کردند که توانستند نانی تهیه کنند که اجزای گلیادین آن بهطور چشمگیری کاهش یافته بود (هرچند کاملاً حذف نشده بود). آنها این کار را با استفاده از گونههای انتخابی لاکتوباسیلها (باکتریهای اسید لاکتیک یا LAB) و یک زمان تخمیر 24 ساعته انجام دادند تا بخش زیادی از گلیادین شکسته شود. آرد مورد استفاده ترکیبی از 30٪ گندم و 70٪ آردهای طبیعی بدون گلوتن بود. کاهش مقدار گلیادین موجود ممکن است احتمال تحریک التهاب در بیماران سلیاک را کاهش دهد، که میتواند نتایج آزمایش انسانی بعدی را توضیح دهد. در این آزمایش، پژوهشگران دو گرم از هر نوع نان را در یک چالش دوسوکور به 20 بیمار سلیاک دادند و مشاهده کردند که تحمل آنها به نان تخمیرشده با لاکتوباسیل بهطور معناداری بهتر از نانی بود که با مخمر نانوایی و زمان تخمیر 2 ساعته تولید شده بود. مطالعات در شرایط آزمایشگاهی نیز نتایج مشابهی داشتهاند؛ در یک مطالعهی 2007، پژوهشگران لاکتوباسیلها را با پروتئازهای قارچی (که بهطور معمول بهعنوان بهبوددهندهی خمیر استفاده میشوند) و یک زمان تخمیر 48 ساعته ترکیب کردند و نانی تولید کردند که سطح گلوتن آن کمتر از آستانهی لازم برای برچسبگذاری بدون گلوتن (<20 ppm) بود.
برخی نانواییها اکنون نانهای خود را بهطور خاص بهعنوان محصولات «قابلهضمتر» بازاریابی میکنند، به دلیل استفاده از استارترهای خمیرترش و زمانهای تخمیر طولانی. اما در واقعیت، علم هنوز بسیار مقدماتی است و نمیتوان با قطعیت گفت که چنین روشهایی همیشه غذایی تولید میکنند که بیماران سلیاک میتوانند تحمل کنند. مطالعهی 20 نفره کافی نیست، و روشهای استفادهشده در این پژوهشها (از جمله انواع آرد و لاکتوباسیلهای بهکاررفته) بهاحتمال زیاد در نانواییهای دیگر دقیقاً تکرار نخواهند شد. بنابراین، در حال حاضر، بیماران سلیاک باید همچنان از هر محصول حاوی گلوتن اجتناب کنند—صرفنظر از مدتزمان تخمیر آن.
