بررسی نقش میکروارگانیسم pathobiont در تجمع باکتریایی میکروبیوم روده

شمار زیادی از میکروارگانیسم‌ها در دسته pathobiont ها قرار می‌گیرند. از این میان می‌توان به‌طور خاص به ارگانیسم‌هایی اشاره کرد که تحت اعمال شرایطی به آن‌ها دچار لطمه می‌شوند. اما باید این نکته اشاره شود که هیچ معیار جهانی‌ای برای این تعریف وجود ندارد. این اصطلاح به‌صورت ویژه برای طبقه‌بندی گونه‌های مرتبط با بیماری‌هایی بی‌منشأ به‌کار می‌رود. بحثی که در این میان موجود است این است که تمامی این صحبت‌ها و دغدغه‌ها را می‌توان برای سایر اکوسیستم‌ها نیز داشت؛ اما در این تحقیق به‌صورت ویژه بر اکوسیستم روده و تجمع باکتریایی در آن تمرکز شده است.

هدف محققان در این مقاله این است که به تبیین این مفهوم بپردازند که این اصطلاح در کاربرد فعلی خود و نیز علیرغم سادگی ظاهری‌ای که دارد، چگونه پیچیدگی تعامل میکروب-میزبان و میکروب-میکروب را تعیین می‌کند. در نهایت تمامی تلاش این گروه دو نفره این است که اکوسیستم روده را از این زاویه‌دید مورد بررسی قرار دهند.

از نظر تاریخی، بیماری‌های عفونی مهم‌ترین دلیل مرگ و میر بوده است. تحقیقات در این حیطه نهایتاً منجر به کشف نقش باکتری‌های بیماری‌زا در علت عفونت‌ها شد. بنابراین، تا مدت‌هایی مدید این ذهنیت وجود داشت که باکتری‌ها تأثیری منفی بر سلامت انسان‌ها دارند. با این حال، به‌ویژه در دهه‌های اخیر، مشاهدات به محققان نشان داد که میکروارگانیسم‌ها عملکردهای بسیار مهمی در اکوسیستم زمین ایفا می‌کنند.

لازم به توضیح است که pathobiont در ابتدا به‌صورتی تعریف شد که از این قابلیت برخوردار بود که می‌توانست در صورت تغییر شرایط ژنتیکی یا محیطی خاص در میزبان، آسیب‌شناسی را ارتقاء بخشد. در واقع این بدان مفهوم است که علاوه بر در نظر گرفتن زمان عادی در این حیطه، این را هم مد نظر داشته باشیم که pathobiont ها می‌توانند اثراتی منفی بر میزبان اعمال کنند. با این حال، پیرامون این که یک میکروبیوم سالم و یا ناسالم دارای چه مشخصه‌هایی است، اتفاق‌نظر موجود نیست.

اولین باکتری که در خانواده pathobiont ها قرار گرفت، Helicobacter hepaticus بود که در اصل یک ترکیب مشترک میکروبیوتا از روده‌ی موش بود. پس از مدتی، دیگر خصوصیات مشابه برای سایر ساکنان باکتریایی روده -باکتری‌های رشته‌ای تقسیم شونده (SFB)، اشرشیا کلی و انتروکوک فکالیس– کشف شد.

اثر مثبت میکروارگانیسم‌ها بر عملکرد اکوسیستم اکنون برای میکروبیوم روده به‌خوبی شناخته شده است؛ زیرا که تحقیقات در این حیطه طی سالیان اخیر رشدی چشمگیر داشته است. التهاب روده از نظر ژنتیکی توسط اشرشیا کلی تحریک می‌شود. دانشمندان با کمک گرفتن از یافته‌های علمی خود و نیز بررسی نقش اثرات تأثیر میکروارگانیسم‌ها بر سلامتی انسان، باکتری‌ها را به دو دسته “خوب” و “بد” تقسیم‌بندی کرده‌اند.

با این حال، شواهد مبین این است که برهم‌کنش باکتری‌ها و میزبان پیچیده‌تر از دسته‌بندی انجام‌شده است. به‌خصوص این که به نظر می‌رسد اعضای میکروبیوم روده در برابر مواردی از این قبیل ایستادگی می‌کنند که: “آن‌ها می‌توانند در یک سناریو وظایف اساسی را برای میزبانان انجام دهند و در سناریویی دیگر برای سلامتی مضر باشند!”

نظریه بیولوژیکی به‌طرزی فزاینده برای تفهیم ساز و کارهای مشاهده شده در اثرات متقابل میکروب-میکروب و میکروب-میزبان استفاده می‌شود. تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک، اندازه‌گیری تنوع اجتماعات باکتریایی در میکروبیوم روده، درک مفهوم شبکه‌های تبادل میکروبی و بخش‌های مغذی؛ مواردی هستند که در درک عملکردهای میکروبیوم مفید هستند.

نکته مهم این است که این چارچوب و اصطلاحات مختص به آن، از سیستم‌های یوکاریوت گرفته شده است. منظور از یوکاریوت در علم زیست‌شناسی، جاندارانی هستند که دارای سلول‌هایی می‌باشند که در آن‌ها ماده ژنتیکی در یک غشای دو لایه‌ای محفوظ شده است و نامش “هسته” است.

نگرانی فزاینده‌ای که در این حیطه شاهدش هستیم این است که به‌علت استفاده از اصطلاحات مبهم و عدم مقایسه تطبیقی بین مشاهدات و مطالعات، روندی رو به پیشرفت را شاهد نیستیم؛ زیرا نه اصطلاحات و نه مفاهیم در این حیطه دارای یکپارچگی و ثبات نیستند. علاوه بر این، اصطلاحاتی جدید برای طبقه‌بندی برهم‌کنش های بی‌شمار مشاهده‌شده بین اعضای میکروبیوم روده و نیز همچنین بین میکروبیوم میزبان موجود است.

به‌منظور رمزگشایی دامنه تعامل بین یک میکروب و میزبان آن، مطالعات زیادی باید بررسی شود و مدل‌هایی مختلف باید مورد تجزیه و تحلیل قرار بگیرد. این فعل و انفعالات را می‌توان با سایر اجتماعات میکروبیومی موجود مورد سنجش قرار داد و بدین‌طریق نتیجه‌گیری را در مورد عملکرد یک میکروب پیچیده‌تر کرد. در حال حاضر، اصطلاح pathobiont برای توصیف پدیده‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد که در حقیقت به هیچ‌وجه مفاهیم لازمه را پوشش نمی‌دهد.

همان‌طور که پیش از این اشاره شد، بیماری‌زایی pathobiont ها به غیر از وابستگی به حساسیت ژنتیکی میزبان؛ به یک عامل اضافی دیگر نیز وابسته است: “زمینه میکروبی”. به‌هنگام ایجاد بیماری، این باکتری‌ها از روش‌هایی متفاوت و گاه متضاد برای تعامل با سایر اعضای میکروبیوتای روده استفاده می‌کنند.

بسته به ترکیب جوامع میکروبی باقی‌مانده در روده، انتروکوک فکالیس می‌تواند به‌عنوان یک میکروب محافظت‌کننده‌ی کولیتوژنیک و محافظتی عمل کند. H. hepaticus تولید پلی‌ساکاریدهای محلول می‌کند که در حقیقت زمینه‌ساز روشی ضد التهابی و ترمیم‌کننده ژل است.

اخیراً گزارش شده است Mucispirillum schaedleri که در حقیقت pathobiont نامیده می‌شود، می‌تواند باعث ایجاد کولیت شود. در حالی که می‌تواند با مشارکت و دخالت در بیان فاکتورهای سالمونلا در میزبان سیستم ایمنی بدن، در برابر کولیت ناشی از سالمونلا محافظت کند.

رمزگشایی روابط عِلی و ساز و کارهای دقیق تعامل میکروبی برای درک بهتر میکروبیوم روده و عملکرد آن در سلامت انسان بسیار مهم است. درک دقیق میکروبیوم روده چیزی فراتر از دسته‌بندی میکروارگانیسم‌ها را می‌طلبد. در گام اول، باید کاملاً این پدیده را درک نمود. این مسئله تنها زمانی قابل فهم است که درک مکانیکی دقیقی از عملکرد هر عضو احتمالی میکروبیوم در روده بدست آید. بدون داشتن علم کافی در این حیطه و بررسی تمام ظرفیت‌های آن، هر تلاشی برای دسته‌بندی به سردرگمی می‌انجامد.

محققان به‌منظور هرچه بیشتر متعهد شدن خود به انجام کارهای علمی و نه دسته‌بندی های صِرف و بی‌هدف، این پیشنهاد را مطرح نموده‌اند که از این پس استفاده از اصطلاح “pathobion” ممنوع شود! پیشنهاد آن‌ها این است که در عوض پتانسیل بیماری‌زا بودن یا نبودن با اعضای روده تطبیق داده شود. این مفهوم به‌تازگی توسط Arturo Casadevall معرفی شده است تا از این طریق ظرفیت ویروسی‌شدن یک پاتوژن مورد بررسی قرار بگیرد.