معلومة

ما هي وظيفة بكتيريا E-coli في أمعائنا؟

ما هي وظيفة بكتيريا E-coli في أمعائنا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لذا فقد خطرت لي هذا السؤال مؤخرًا. لقد بحثت في غوغل ، لكنني لم أستطع فهم الوظائف المناسبة لبكتيريا E-coli. القليل من التعريف سيكون رائعًا.


تعتبر الإشريكية القولونية غير المسببة للأمراض أحد مكونات ميكروبيوم الأمعاء لدى البشر والعديد من الكائنات الحية الأخرى.

إنها متكافئة ، بمعنى أنها عندما تبقى في المناطق التي تطورت للعيش فيها ، وعندما لا تكتسب عوامل الضراوة ، فإنها تكون حميدة. إنهم يعيشون في الجهاز الهضمي ولا يفعلون شيئًا لإلحاق الأذى بنا.

في الواقع ، يمكن اعتبار الكائنات الحية الدقيقة المتعايشة مثل الإشريكية القولونية جزءًا من نظام المناعة الفطري للكائنات متعددة الخلايا. تشغل مساحة على الأسطح المكشوفة للأعضاء الداخلية مثل الأمعاء وتمنع استعمار السلالات المسببة للأمراض من الكائنات الحية الدقيقة.

جنبا إلى جنب مع الخلايا البطانية والأغشية المخاطية ، تشكل المتعايشات الدفاعات الحاجزة التي تشكل خط الحماية الأول ضد الكائنات المسببة للأمراض. هم في الأساس الجيران الطيبون الذين لا يسببون مشاكل ولا يتركون مساحة للجيران السيئين للانتقال إليها.

يمكن أن تحدث المشاكل إذا تمكنوا من الوصول إلى المناطق التي عادة ما تكون عقيمة. إذا كانت الأمعاء مثقوبة وتمكنت الإشريكية القولونية من الوصول إلى التجويف الصدري ، فيمكن أن تصبح من مسببات الأمراض الانتهازية ، لأنها لن تتفاعل مع المضيف بطريقة يمكن أن تتحكم في انتشارها. يمكن أن تتلامس أيضًا مع الخلايا التي لا تعبر عن البروتينات اللازمة لحمايتها من الإشريكية القولونية.

يمكنك أيضًا أن ينتهي بك الأمر مع الموقف حيث يمكن للبكتيريا المسببة للأمراض أو العاثية التي تحمل عامل الفوعة أن تنقل عامل الضراوة هذا إلى الإشريكية القولونية المتعايشة ، مما يجعلها مسببة للأمراض.

ولكن بالنسبة للجزء الأكبر ، فإن الإشريكية القولونية موجودة لتحتل مساحة يمكن أن تستعمرها البكتيريا الضارة.


بكتريا قولونية لا تخدم وظيفة الإنسان بل تعيش داخل جهازنا الهضمي لأن أجسامنا لا تستطيع منع البكتيريا مثلها من العيش هناك. إنهم يعيشون هناك لأنهم يستطيعون الازدهار والتكاثر هناك. معظم سلالات بكتريا قولونية لا تسبب لنا مشاكل ، وبكونهم جزءًا من البكتيريا الطبيعية في أمعائنا ، فإنهم يتنافسون على البكتيريا الأخرى التي قد تكون أكثر ضررًا ويبقونها مكبوتة. بكتريا قولونية تعيش بشكل رئيسي في الأمعاء الغليظة ، وليس المعدة.


توجد بكتيريا E. Coli في منطقة الأعور من الأمعاء الغليظة وتلعب دورًا رئيسيًا في الإصابة بالكريات الحمر i. ه. تشكيل كرات الدم الحمراء.


كيف تمر الإشريكية القولونية بأمان عبر حمض المعدة

في بعض أنحاء العالم ، يصاب العديد من الأطفال الصغار بالإسهال الحاد الذي غالبًا ما يكون مميتًا. تحدث هذه الحالة عادة بسبب سلالات بكتيريا الإشريكية القولونية (المعروفة باسم بكتيريا الإشريكية القولونية) ، وبكتيريا من جنس يرسينيا. تلتصق هذه البكتيريا بجدار الأمعاء الدقيقة وتستخدم جهازًا يشبه الإبرة لحقن السموم في الأنسجة. ومع ذلك ، عادة ما تدخل هذه البكتيريا إلى جسم الإنسان عن طريق الفم - ومن المتوقع أن يتم قتلها بواسطة الحمض القوي الموجود في المعدة ، والذي يوفر حاجزًا ضد العدوى.

أعضاء مركز البحث التعاوني "غلاف الخلية البكتيرية" بجامعة توبنغن ، بما في ذلك باحثون من مستشفيات جامعة توبنغن بالإضافة إلى جاك سي ليو والبروفيسور ديرك لينكي من معهد ماكس بلانك لبيولوجيا النمو ، قاموا بالتحقيق في هذه الظاهرة واكتشاف كيفية حدوث ذلك. يمكن للبكتيريا حماية نفسها من الإجهاد الحمضي والميكانيكي أثناء مرورها عبر المعدة. تم نشر النتائج في العدد الأخير من علم الأحياء الدقيقة الجزيئي.

تهاجم بكتيريا E. coli و Yersinia خلايا الأمعاء الدقيقة التي تمتص العناصر الغذائية. يستخدمون مواد لاصقة مثل intimin (بروتين يأتي الاسم من "الالتصاق الحميم") للالتصاق بالخلايا الظهارية المعوية ومن ثم تشكيل قنوات صغيرة بين البكتيريا وخلايا الأمعاء. وبهذه الطريقة يكونون قادرين على إدخال السموم المسببة للإسهال في الأمعاء.

يتم إدخال الإينتيمين في غلاف الخلية البكتيرية ، حيث يرتبط ببنية البكتيريا المثبتة ، الببتيدوغليكان ، وهو جزيء شبيه بالشبكة يتكون من السكريات والأحماض الأمينية. يقول ديرك لينك: "لكن ارتباط الإينتيمين بالببتيدوجليكان يعمل فقط في ظل ظروف حمضية". "نفترض أن هذه الآلية تحمي من الإجهاد الحمضي والميكانيكي وأن بكتيريا الإشريكية القولونية يمكن أن تمر عبر المعدة دون أن تصاب بأذى". لذلك ، يدعم Intimin عملية العدوى عن طريق البكتيريا التي قد تواجه صعوبة في الوصول إلى الأمعاء الدقيقة. يعتقد الباحثون أن الإيمين يزيد من ضراوة البكتيريا.


كم عدد البكتيريا في الأمعاء؟

كشف العلماء أن الأمعاء البشرية تخزن الكثير من البكتيريا. غير المهدئة ، هناك حوالي 2000 بكتيريا تعيش في القناة الهضمية.

حدد علماء من معهد ويلكوم سانجر والمختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية - المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية (EMBL-EBI) آلاف الميكروبات غير المعروفة في الأمعاء.

استخدم العلماء طريقة لدراسة المادة الوراثية من عينات الأمعاء البشرية ، والمعروفة باسم metagenomics.

طريقة إعادة بناء مجموعة البكتيريا وتجميعها في شكل صورة يتم التعرف عليها.

لمزيد من المعالجة ، يستخدم العلماء أيضًا أداة خاصة للكشف عن تكوين بكتيريا الأمعاء من جميع أنحاء العالم.

ومع ذلك ، يحتاج العلماء إلى أن يستغرقوا وقتًا أطول ليتمكنوا من تحديد نوع البكتيريا الموجودة في الأمعاء البشرية.


تطوير الجراثيم المعدية المعوية البشرية

يُعتقد عمومًا أن تطور الجراثيم يبدأ منذ الولادة ، على الرغم من تحدي هذه العقيدة من خلال عدد محدود من الدراسات التي تم فيها اكتشاف الميكروبات في أنسجة الرحم ، مثل المشيمة [23 ، 24]. بعد الولادة ، يتم استعمار الجهاز الهضمي بسرعة ، مع أحداث الحياة مثل المرض والعلاج بالمضادات الحيوية والتغيرات في النظام الغذائي مما يؤدي إلى تحولات فوضوية في الكائنات الحية الدقيقة [24،25]. يبدو أن طريقة الولادة تؤثر أيضًا على تكوين الجراثيم ، حيث تحتوي ميكروبات الرضع المولودين عن طريق المهبل على وفرة عالية من العصيات اللبنية خلال الأيام القليلة الأولى ، وهو ما يعكس ارتفاع حمل العصيات اللبنية في النباتات المهبلية [26 ، 27]. في المقابل ، يتم استنفاد الجراثيم للرضع الذين يتم تسليمهم عن طريق القسم C وتأخر في استعمار باكتيرويدس جنس ، ولكن مستعمرة من قبل اللاهوائيات الاختيارية مثل المطثية الأنواع [28،29]. في حين أن الميكروبات البرازية لـ 72٪ من الرضع المولودين عن طريق المهبل تشبه تلك الموجودة في الميكروبات البرازية لأمهاتهم ، فإن هذه النسبة تنخفض إلى 41٪ فقط [30] عند الأطفال الذين يولدون بعملية قيصرية. في المراحل المبكرة من التطور ، تكون الكائنات الحية المجهرية منخفضة بشكل عام في التنوع وتهيمن عليها شُعبتان رئيسيتان ، البكتيريا الشعاعية والبروتيوبكتيريا [24 ، 31]. خلال السنة الأولى من الحياة ، يزداد التنوع الميكروبي وتتقارب تركيبة الجراثيم نحو صورة ميكروبية مميزة شبيهة بالبالغين ذات أنماط زمنية فريدة لكل رضيع [32]. في حوالي 2.5 سنة من العمر ، فإن التكوين والتنوع والقدرات الوظيفية لميكروبات الرضع تشبه تلك الموجودة في الجراثيم البالغة [24،25]. على الرغم من أن تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ، في مرحلة البلوغ ، يكون مستقرًا نسبيًا ، إلا أنه لا يزال عرضة للاضطراب بسبب أحداث الحياة [33]. في الأفراد الذين تزيد أعمارهم عن 65 عامًا ، يتحول المجتمع الميكروبي ، مع زيادة وفرة Bacteroidetes phyla و المطثية المجموعة الرابعة ، على عكس الموضوعات الأصغر سنًا حيث تكون المجموعة الرابعة عشرة أكثر انتشارًا [34]. في المقابل ، لاحظت دراسة منفصلة أن الكائنات الحية الدقيقة لمجموعة من الشباب وكبار السن (70 عامًا) كانت قابلة للمقارنة نسبيًا ، في حين انخفض تنوع الكائنات الحية الدقيقة من مجموعة من المعمرين بشكل كبير [35]. أظهرت الكائنات الحية الدقيقة المئوية أيضًا اختلافات خاصة بالمجموعة مثل زيادة في وفرة اللاهوائيات الاختيارية (على سبيل المثال. الإشريكية القولونية) وإعادة ترتيب ملف تعريف منتجي الزبدات (مثل الانخفاض في البراز البرازي) [35]. في السكان المسنين ، تم تحديد علاقة كبيرة بين التنوع وترتيبات المعيشة ، مثل السكن المجتمعي أو الرعاية السكنية طويلة الأجل [36]. بشكل عام ، تقل قدرة الجراثيم على تنفيذ عمليات التمثيل الغذائي مثل إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) وانحلال الأميل عند كبار السن ، بينما يزداد نشاط التحلل البروتيني [37]. نظرًا للأدلة المتزايدة على دور SCFAs كوسيط رئيسي في التمثيل الغذائي والمناعة (كما هو موضح أدناه) ، فقد تم افتراض أن الانخفاض في SCFAs قد يغذي عملية الشيخوخة الالتهابية في أمعاء كبار السن [38].


هل تستطيع بكتيريا الأمعاء إبطال مفعول وجباتنا الغذائية الأمريكية؟

أنت حر في مشاركة هذه المقالة بموجب ترخيص Attribution 4.0 International.

سلالة معينة من بكتيريا الأمعاء البشرية تكسر مادة الفركتوزليسين الكيميائية وتحولها إلى منتجات ثانوية غير ضارة ، وفقًا لبحث جديد على الفئران.

تلقي الدراسة الضوء على كيفية تكسير ميكروبات الأمعاء للأطعمة المصنعة - خاصة التغيرات الكيميائية الضارة المحتملة التي تنتجها عمليات تصنيع الأغذية الحديثة في كثير من الأحيان.

يرتبط تناول الأطعمة المصنعة مثل الخبز والحبوب والمشروبات الغازية بآثار صحية سلبية ، بما في ذلك مقاومة الأنسولين والسمنة.

يوجد الفركتوزليسين في فئة من المواد الكيميائية تسمى منتجات ميلارد رياكشن ، والتي تتكون أثناء معالجة الطعام. تم ربط بعض هذه المواد الكيميائية بآثار صحية ضارة. تثير هذه النتائج احتمالية إمكانية استخدام المعرفة بميكروبيوم الأمعاء للمساعدة في تطوير أغذية معالجة أكثر صحة وتغذية.

بكتيريا الأمعاء وأنظمتنا الغذائية الحديثة

أجرى الباحثون الدراسة على الفئران التي قاموا بتربيتها في ظل ظروف معقمة ، وأعطوا مجموعات معروفة من ميكروبات الأمعاء البشرية ، وأطعموا وجبات تحتوي على مكونات غذائية مصنعة.

تعطينا هذه الدراسة نظرة أعمق لكيفية استقلاب مكونات وجباتنا الغذائية الحديثة بواسطة ميكروبات الأمعاء ، بما في ذلك انهيار المكونات التي قد تكون غير صحية بالنسبة لنا ، & # 8221 يقول جيفري آي جوردون ، أستاذ ومدير عائلة إديسون مركز علوم الجينوم وبيولوجيا أنظمة أمبير في كلية الطب بجامعة واشنطن في سانت لويس.

& # 8220 لدينا الآن طريقة للتعرف على ميكروبات الأمعاء البشرية وكيفية استقلابها للمواد الكيميائية الغذائية الضارة وتحويلها إلى منتجات ثانوية غير ضارة. & # 8221

المجتمعات الميكروبية في الأمعاء البشرية ترى الأطعمة على أنها مجموعات من المواد الكيميائية. بعض هذه المركبات الكيميائية لها آثار مفيدة على مجتمعات الميكروبات التي تعيش في الأمعاء وكذلك على صحة الإنسان. على سبيل المثال ، أظهر العمل السابق لـ Gordon & # 8217s أن ميكروبيوم الأمعاء يلعب دورًا حيويًا في نمو الطفل المبكر ، حيث تساهم ميكروبات الأمعاء الصحية في النمو الصحي ، ووظيفة المناعة ، وتطور العظام والدماغ.

يمكن أن تولد المعالجة الغذائية الحديثة مواد كيميائية قد تكون ضارة بالصحة. وقد ارتبطت هذه المواد الكيميائية بالالتهابات المرتبطة بمرض السكري وأمراض القلب. يهتم الباحثون بفهم التفاعلات المعقدة بين ميكروبات الأمعاء البشرية والمواد الكيميائية التي يستهلكها الناس عادة كجزء من نظام غذائي أمريكي نموذجي.

في الدراسة ، أظهر الباحثون أن نوعًا من البكتيريا يسمى Collinsella intestinalis يحلل المادة الكيميائية الفركتوزليسين إلى مكونات غير ضارة.

& # 8220Fructoselysine شائع في الأطعمة المصنعة ، بما في ذلك الحليب المبستر للغاية والمعكرونة والشوكولاتة والحبوب ، & # 8221 يقول المؤلف الأول Ashley R. Wolf ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر Gordon & # 8217s. & # 8220 تم ربط الكميات الكبيرة من الفركتوسيليسين والمواد الكيميائية المماثلة في الدم بأمراض الشيخوخة ، مثل مرض السكري وتصلب الشرايين. & # 8221

سلالة فريدة من نوعها

عندما أطعمهم الباحثون نظامًا غذائيًا يحتوي على كميات عالية من الفركتوزليسين ، تأوي الفئران Collinsella intestinalis في مجتمعاتهم الميكروبية المعوية أظهروا زيادة في وفرة هذه البكتيريا بالإضافة إلى زيادة في المجتمعات الميكروبية في الأمعاء & # 8217 القدرة على تحطيم الفركتوزليسين إلى منتجات ثانوية غير ضارة.

& # 8220 هذه السلالة البكتيرية المحددة تزدهر في هذه الظروف ، & # 8221 جوردون. & # 8220 ومع زيادة الوفرة ، يتم استقلاب الفركتوسيليسين بكفاءة أكبر. & # 8221

ويضيف ، & # 8220 يمكن استخدام الأدوات والمعرفة الجديدة المكتسبة من هذه الدراسة الأولية لتطوير أغذية صحية ومغذية أكثر بالإضافة إلى تصميم استراتيجيات محتملة لتحديد وتسخير أنواع معينة من بكتيريا الأمعاء التي ثبت أنها تعالج المواد الكيميائية الضارة المحتملة وتحويلها إلى مواد غير ضارة. والنتيجة الطبيعية هي أنها قد تساعدنا في التمييز بين المستهلكين الذين تكون مجتمعاتهم الميكروبية في أمعائهم إما ضعيفة أو مقاومة لتأثيرات بعض المنتجات التي يتم تقديمها أثناء معالجة الأغذية. & # 8221

تأكيدًا على تعقيد هذه المهمة ، أظهر جوردون وولف وزملاؤهم أيضًا أن أبناء عمومتهم المقربين من Collinsella intestinalis لم يستجب للفركتوزلين بنفس الطريقة. إن أبناء العمومة البكتيرية ، الذين تختلف جينوماتهم إلى حد ما ، لا يزدهرون في بيئة غنية بالفركتوزليسين.

يقول الباحثون إن الدراسات المستقبلية ضرورية قبل أن يتمكن العلماء من تحديد وتسخير القدرات المحددة للميكروبات الفردية لتنظيف مجموعة المواد الكيميائية الضارة المحتملة التي يتم إنتاجها خلال بعض أنواع التصنيع الغذائي الحديث.

تظهر الدراسة في المجلة مضيف الخلية وميكروب أمبير. جاء دعم العمل من المعاهد الوطنية للصحة ، وجمعية السكري الأمريكية ، ومؤسسة دامون رونيون لأبحاث السرطان ، ومؤسسة العلوم الروسية.

جوردون هو أحد مؤسسي شركة Matatu Inc. ، وهي شركة تميز دور تفاعلات النظام الغذائي عن طريق الجراثيم في صحة الحيوان.


تكوين ميكروبيوتا الأمعاء الطبيعي

على الرغم من أنه كان يعتقد في وقت سابق أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء تتكون من 500-1000 نوع من الميكروبات [17] فقد قدرت دراسة حديثة واسعة النطاق أن البكتيريا المعوية البشرية الجماعية تتكون من أكثر من 35000 نوع من البكتيريا [18]. علاوة على ذلك ، إذا تم تحديده من منظور إجمالي الجينات البكتيرية ، فإن مشروع Microbiome البشري ودراسات Metagenome في القناة المعوية البشرية (MetaHIT) تشير إلى أنه يمكن أن يكون هناك أكثر من 10 ملايين جين غير زائدة عن الحاجة في الميكروبيوم البشري. أسفرت دراسة دنماركية عن ميكروبيوم الأمعاء ووظائفها شملت 123 شخصًا غير مصاب بالسمنة و 169 شخصًا مصابًا بالسمنة عن مفهوم ارتفاع عدد الجينات (HGC) وانخفاض عدد الجينات (LGC) ، وكلاهما له آثار على الصحة والمرض [19] . يتضمن ميكروبيوم HGC Anaerotruncus colihominis ، Butyrivibrio crossotus ، Akkermansia ص. ، والبراز ص. مع ارتفاع أكرمانسيا (فيروكوميكروبيا): عزم دوران المكورات العنقودية / نافوس نسبة. تشمل السمات المميزة لميكروبيوم HGC لصالح صحة الجهاز الهضمي زيادة نسبة الكائنات الحية المنتجة للزبدات ، وزيادة الميل لإنتاج الهيدروجين ، وتطوير نظام بيئي ميثاني المنشأ / الأسيتوجينيك ، وتقليل إنتاج كبريتيد الهيدروجين [19]. يمتلك أفراد HGC ميكروبيومًا قويًا وظيفيًا إلى حد كبير مع انتشار أقل لاضطرابات التمثيل الغذائي والسمنة. من ناحية أخرى ، يؤوي أفراد LGC نسبة أعلى من البكتيريا المسببة للالتهابات مثل باكتيرويدس و Ruminococcus gnavus، وكلاهما معروف بأنه مرتبط بمرض التهاب الأمعاء [20 ، 21]. تشمل الأعضاء الأخرى من بكتيريا LGC بارابكتيرويدس ، كامبيلوباكتر ، ديالستر ، بورفيروموناس ، المكورات العنقودية و أنيروستيبس. بالإضافة إلى ذلك ، يشتمل عدد قليل من المستقلبات البكتيرية الرئيسية في أفراد LGC على وحدات لتحلل & # x003b2-glucuronide ، وتدهور الأحماض الأمينية العطرية ، وتقليل النتريت المشتت ، وكلها معروفة بتأثيراتها الضارة.

بشكل عام ، تتكون بكتيريا الأمعاء الصحية في الغالب من phyla Firmicutes و Bacteroidetes. ويتبع ذلك بكتيريا phyla Actinobacteria و Verrucomicrobia. على الرغم من أن هذا المظهر العام لا يزال ثابتًا ، إلا أن ميكروبيوتا الأمعاء تظهر اختلافات زمنية ومكانية في التوزيع على مستوى الجنس وما بعده. عندما ينتقل المرء من المريء بعيدًا إلى المستقيم ، سيكون هناك اختلاف ملحوظ في التنوع وعدد البكتيريا يتراوح من 10 1 لكل جرام من محتويات المريء والمعدة إلى 10 12 لكل جرام من المحتويات في القولون والأمعاء البعيدة [ 22]. الشكل & # x200B الشكل 2 2 يصور التنوع الزمني لميكروبات الأمعاء حيث ينتقل المرء من المريء بعيدًا إلى القولون. العقدية يبدو أنه الجنس السائد في المريء البعيد والاثني عشر والصائم [23،24]. هيليكوباكتر هي الأجناس السائدة الموجودة في المعدة وتحدد المشهد الجرثومي الكامل لنباتات المعدة ، أي.، متي هيليكوباكتر بيلوري (جرثومة المعدة) يسكن المعدة كمتعايشة ، هناك تنوع غني يتكون من جنس مهيمن آخر مثل العقدية (الأكثر هيمنة) ، بريفوتيلا, فيلونيلا و روثيا[25 ، 26]. هذا التنوع يتقلص مرة واحدة جرثومة المعدة اكتساب النمط الظاهري الممرض. تشكل الأمعاء الغليظة أكثر من 70٪ من جميع الميكروبات الموجودة في الجسم ، ونباتات الأمعاء التي تتم مناقشتها بشكل عام في سياق حالة المرض بشكل عام تشير إلى الفلورا القولونية (خاصة تلك المشتقة من بيانات الميتاجينومية في البراز). تشمل الشُعب السائدة التي تعيش في الأمعاء الغليظة الثباتات والبكترويدات. تقليديا ، العوامل الثابتة: نسبة الجراثيم متورطة في الاستعداد لحالات المرض [27]. ومع ذلك ، فإن التباين الكبير حتى في الأفراد الأصحاء الذي لوحظ عبر الدراسات الحديثة يجعل أهمية هذه النسبة قابلة للنقاش. إلى جانب أجناس من phyla Firmicutes و Bacteroidetes ، فإن القولون البشري يؤوي أيضًا مسببات الأمراض الأولية ، على سبيل المثال. ، أنواع مثل العطيفة الصائمية, السالمونيلا المعوية ، الضمة الكوليرا والإشريكية القولونية (بكتريا قولونية), و Bacteroides fragilis، ولكن مع وفرة منخفضة (0.1٪ أو أقل من ميكروبيوم الأمعاء بالكامل) [6،28]. وفرة الشعبة بروتيوباكتيريا منخفض بشكل ملحوظ وغيابه جنبًا إلى جنب مع وفرة عالية من أجناس التوقيع مثل باكتيرويدس ، بريفوتيلا و المجرة يوحي بميكروبات الأمعاء الصحية [29]. إلى جانب هذا الاختلاف الطولي ، يوجد أيضًا اختلاف محوري من التجويف إلى السطح المخاطي للأمعاء. في حين البكتيريا ، Bifidobacterium ، Streptococcus ، Enterobacteriacae ، Enterococcus ، Clostridium ، Lactobacillus و المجرة هي الأجناس الميكروبية اللمعية السائدة (يمكن تحديدها في البراز) ، فقط المطثية ، اللاكتوباسيلوس ، المكورات المعوية ، أكرمانسيا هي الغشاء المخاطي السائد والأجناس المرتبطة بالمخاط (تم الكشف عنها في الطبقة المخاطية والخبايا الظهارية للأمعاء الدقيقة) [30].

توزيع فلورا الأمعاء البشرية الطبيعية.

الطريقة الأخرى لتصنيف النبيت الجرثومي المعوي ، كما اقترح اتحاد MetaHIT [31] ، تعتمد على تكوين الأنواع التي تتجمع في حالات تكافلية ميكروبية مضيفة متوازنة ومستقرة عبر الجغرافيا والجنس ، ولكنها يمكن أن تستجيب بشكل مختلف للنظام الغذائي و المخدرات. تم تسمية هذه المجموعات بالأنماط المعوية. ومن المثير للاهتمام ، أن وفرة الوظائف الجزيئية قد لا ترتبط بوفرة الأنواع داخل الأنماط المعوية. علاوة على ذلك ، كما هو موضح في دراسة حديثة حول ارتباط ميكروبيوم الأمعاء بتصلب الشرايين ، قد لا تكون هناك تغييرات كبيرة في النمط المعوي لوحظ في حالات المرض [32]. هناك ثلاثة أنواع معوية عامة [29] ، وهي: النمط المعوي 1 ، الذي يحتوي على وفرة عالية من باكتيرويدس المعوية 2 ، والتي لديها وفرة عالية من بريفوتيلا و Enterotype 3 الذي يحتوي على وفرة عالية من المجرة. تمتلك البكتيريا التي تنتمي إلى النمط المعوي 1 إمكانات واسعة للتحلل للسكريات ، كما يتضح من وجود الجينات التي ترمز إلى الإنزيمات مثل البروتياز ، و hexoaminidases و galactosidases. في ضوء هذه المجموعة من الإمكانات الأنزيمية ، يبدو من المحتمل أن هذه الكائنات الحية تستمد الطاقة من الكربوهيدرات والبروتينات الغذائية. النمط المعوي 2 يتصرف في الغالب كمحط للبروتينات السكرية للموسين التي تبطن طبقة الغشاء المخاطي في القناة الهضمية. يرتبط النمط المعوي 3 أيضًا بتدهور الميوسين ، بالإضافة إلى النقل الغشائي للسكريات. تمتلك الأنماط المعوية أيضًا وظائف أيضية محددة أخرى. على سبيل المثال ، يُنظر إلى تخليق البيوتين والريبوفلافين والبانتوثينات والأسكوربات بكثرة في النمط المعوي 1 بينما يكون تخليق الثيامين والفولات أكثر انتشارًا في النمط المعوي 2. ومع ذلك ، فإن مفهوم التنميط المعوي لا يفسر التوزيع النسبي للفئات المختلفة من الكائنات الحية في الأفراد المختلفين . حيث باكتيرويدس و بريفوتيلا لا توجد بنسب متساوية في القناة الهضمية ، يمكن أن يكون مفهوم التدرج المعوي القائم على هيمنة أي من هذين الكائنين مفهومًا آخر محددًا. هذا يمكن أن يفسر التوزيع بين الأفراد على مستوى الفصل بطريقة أفضل [33].


التشخيص والعلاج

يشخص الأطباء بكتريا قولونية العدوى عن طريق اختبار عينات البراز بحثًا عن البكتيريا والسموم المحددة ، وفقًا لمايو كلينك.

بكتريا قولونية لا تُعالج العدوى عادةً بالمضادات الحيوية ما لم تكن العدوى خارج القناة المعوية ، مثل التهاب المسالك البولية. على الرغم من ذلك ، ففي داخل الأمعاء ، "قد تقتل المضادات الحيوية البكتيريا المفيدة الأخرى في الأمعاء ، مما يتيح مساحة أكبر ومغذيات أكبر لـ بكتريا قولونية قالت سارة فانكهاوزر ، عالمة الأحياء الدقيقة في كلية أكسفورد بجامعة إيموري في جورجيا.

كما أوصى الأطباء بعدم تناول الأدوية المضادة للإسهال لعلاج أعراض العدوى ، حيث يمكن للدواء أن يبطئ عمل الجهاز الهضمي ويمنع الجسم من إزالة السموم التي يفرزها الجسم. بكتريا قولونية. بدلاً من ذلك ، عادةً ما يتعافى معظم البالغين الذين يتمتعون بصحة جيدة من العدوى في غضون أسبوع تقريبًا مع الراحة والترطيب المناسب.


وظائف الجهاز الهضمي (مع رسم بياني)

في معظم حالات الأمراض المنقولة بالغذاء التي نأخذها في الاعتبار ، يحدث التأثير الممرض (المنتج للأمراض) في القناة الهضمية مما يؤدي إلى ظهور أعراض مثل الإسهال والقيء. نظرًا لأن هذه هي في الأساس خلل وظيفي في القناة الهضمية ، فإن نقطة البداية المفيدة ستكون تحديد الخطوط العريضة لعملها الطبيعي والدور الذي تلعبه الكائنات الدقيقة في هذه العملية.

الجهاز الهضمي أو الجهاز الهضمي ليس عضوًا داخليًا في الجسم ولكنه أنبوب يمر عبره من الفم إلى فتحة الشرج (الشكل 6.6). وتتمثل وظائفها الرئيسية في هضم الطعام وامتصاصه وإخراج الفضلات.

على عكس معظم الأسطح الخارجية الأخرى في الجسم ، فهي ليست مبطنة بجلد واقي جاف وبالتالي ، على الرغم من أنها تمتلك بعض الميزات الوقائية ، إلا أنها توفر بيئة أكثر ملاءمة للكائنات الدقيقة وطريقًا أسهل يمكن من خلاله اختراق هيئة.

في الفم ، يتم خلط الطعام مع اللعاب وتقسيمه ميكانيكيًا لزيادة مساحة السطح المتاحة لهجوم الإنزيمات الهاضمة. اللعاب عبارة عن سائل قلوي يحتوي على إنزيم (amylase) المهين للنشا والعوامل المضادة للميكروبات الغلوبولين المناعي (IgA) والليزوزيم واللاكتوفيرين واللاكتو بيروكسيديز.

يوفر تزييتًا للمساعدة في المضغ والبلع ويقوم بوظيفة التطهير وشطف الأسنان والفم لإزالة الحطام. في المتوسط ​​، يفرز البالغ ويبتلع حوالي 1.5 1 من اللعاب كل يوم.

ينتج عن تنوع الأطعمة المستهلكة ومجموعة البيئات الدقيقة في الفم مجموعة متنوعة ومتغيرة باستمرار من البكتيريا. على الأسنان ، ترتبط البكتيريا بتكوين اللويحة السنية & # 8211 فيلم عضوي يتم فيه دمج البكتيريا في مصفوفة مشتقة من البروتينات السكرية اللعابية والسكريات الميكروبية.

يختلف التركيب الميكروبي للويحة مع تقدم العمر ولكن الأنواع الفطرية الخيطية والمكورات العقدية هي مكونات شائعة. يوفر البلاك بيئة واقية للبكتيريا وغالبًا ما يكون تطورها مقدمة لحالات مثل تسوس الأسنان وأمراض اللثة.

ينزل الطعام المبتلع عبر المريء إلى المعدة وهو انتفاخ في القناة الهضمية يعمل كخزان توازن يتم منه إطلاق الطعام تدريجياً إلى الأمعاء الدقيقة لمزيد من الهضم.

في المعدة ، يُمزج الطعام مع عصير المعدة ، وهو سائل حمضي يحتوي على حمض الهيدروكلوريك. هذا له تأثير ملحوظ على الكائنات الحية الدقيقة المبتلعة ، مما يؤدي إلى قتل معظم. عادةً ما تبقى الخلايا والأبواغ النباتية المقاومة للأحماض فقط على قيد الحياة ويكون عدد الميكروبات في المعدة منخفضًا ، على الرغم من وجود العصيات اللبنية في كثير من الأحيان مع جدار المعدة.

توفر حموضة المعدة بشكل عام حماية فعالة جدًا للأجزاء اللاحقة من الأمعاء ولكنها ليست ، كما سنرى ، دفاعًا منيعًا.

يمكن للبكتيريا أن تتجنب التعرض الطويل للحمض من خلال الاحتماء في جزيئات الطعام أو نتيجة المرور السريع عبر المعدة كما يحدث ، على سبيل المثال ، عندما تكون المعدة ممتلئة. بدلا من ذلك ، يمكن تحييد الحموضة عن طريق الطعام أو الغياب نتيجة المرض.

لا تقتصر الوظائف الهضمية للمعدة على تلك الوظائف الميكانيكية ذات الخصائص المضادة للميكروبات. البروتياز ، مثل البيبسين والليباز ، والتي يمكن أن تعمل عند درجة حموضة منخفضة تهضم جزئيًا محتويات المعدة. يفرز الغشاء المخاطي في المعدة أيضًا بروتينًا مسؤولاً عن الامتصاص الفعال لفيتامين ب12.

يحدث امتصاص قليل للمغذيات في المعدة ، باستثناء الإيثانول الملحوظ ، ولكن غالبًا ما يكون نقل بعض المواد ضروريًا لضبط الضغط التناضحي لمحتويات المعدة للتأكد من أنها متساوية التوتر مع سوائل الجسم.

من المعدة ، يتم إطلاق كميات صغيرة من خليط الطعام وعصير المعدة المهضوم جزئيًا ، المعروف باسم الكيموس ، بشكل دوري في الأمعاء الدقيقة. في هذا الأنبوب العضلي الذي يزيد طوله عن 6 أمتار يحدث معظم هضم وامتصاص الطعام.

البطانة الداخلية مطوية على نطاق واسع والطيات مغطاة بإسقاطات تشبه الأصابع أو الزغابات التي هي نفسها مغطاة بالميكروفيلي. هذا يعطي السطح الداخلي مظهر وملمس المخمل ويزيد من المساحة المتاحة للامتصاص (الشكل 6.6).

في القسم الأول من الأمعاء الدقيقة ، الاثني عشر ، يتم بدء عملية الهضم على نطاق واسع عن طريق خلط الكيموس مع العصارة الهضمية من البنكرياس والصفراء من المرارة والتي تعمل على تحييد حموضة الكيموس. يوفر عصير البنكرياس أيضًا مجموعة من الإنزيمات الهاضمة ، وتعمل أملاح الصفراء الخافضة للتوتر السطحي على استحلاب الدهون لتسهيل تدهورها وامتصاص الفيتامينات التي تذوب في الدهون.

يتم إفراز المزيد من الإنزيمات الهضمية التي تكسر السكريات والببتيدات بواسطة الغدد الموجودة في البطانة المخاطية للاثني عشر والتي تسمى ، مع استحضار الرعب القوطي ، خبايا ليبيركون.

الاثني عشر هو جزء قصير نسبيًا من الأمعاء الدقيقة ، ويمثل حوالي 2 ٪ فقط من طولها الإجمالي. يتم اجتياح الطعام من خلال موجات تقلص العضلات ، المعروفة باسم التمعج ، من الاثني عشر إلى الصائم ومن ثم إلى الدقاق.

خلال هذا المرور ، يتم امتصاص العناصر الغذائية مثل الأحماض الأمينية والسكريات والدهون والفيتامينات والمعادن والماء في الشعيرات الدموية في الزغابات حيث يتم نقلها في جميع أنحاء الجسم. يكون الامتصاص أحيانًا نتيجة الانتشار السلبي ، ولكنه غالبًا ما يتضمن حركة العناصر الغذائية ضد التركيز والتدرج المتدرج ، وهي عملية نشطة تستلزم إنفاق الطاقة.

يزداد عدد الميكروبات على طول الأمعاء الدقيقة: تزداد التعداد 10 2-10 3 مل -1 في الاثني عشر إلى حوالي 10 3-10 4 في الصائم ، 10 5 في الدقاق العلوي و 10 6 في الدقاق السفلي . هذا يتوافق مع انخفاض تدفق المواد عبر الأمعاء الدقيقة حيث يتم امتصاص الماء بطولها.

في الروافد العليا من الاثني عشر ، يكون معدل التدفق لدرجة أن تأثيره في التنظيف يتجاوز في كثير من الأحيان المعدل الذي يمكن أن تتكاثر به الكائنات الحية الدقيقة بحيث يمكن فقط لتلك التي لديها القدرة على الالتصاق بالظهارة المعوية أن تستمر لأي فترة زمنية.

مع انخفاض معدل التدفق بشكل أكبر على طول الأمعاء الدقيقة ، يزداد عدد الميكروبات ، على الرغم من وجود عوامل مضادة للميكروبات مثل الليزوزيم والغلوبولين المناعي الإفرازي و IgA والصفراء.

في الفرد السليم ، تتكون البكتيريا الدقيقة للأمعاء الدقيقة بشكل أساسي من العصيات اللبنية والمكورات العقدية ، على الرغم من أن البكتيريا الأخرى ، كما سنرى ، لديها القدرة على استعمار الظهارة والتسبب في المرض نتيجة لذلك.

يحدث نمو جرثومي مكثف في القولون أو الأمعاء الغليظة حيث يمكن أن تبقى المادة لفترات طويلة قبل طردها على شكل براز.

خلال هذا الوقت ، يساعد الامتصاص النشط للماء والأملاح في الحفاظ على توازن سوائل الجسم وتجفيف البراز. تمثل الخلايا البكتيرية 25-30٪ من البراز ، والتي تبلغ 10 10-10 11 قدم مكعب في الدقيقة -1 ويتكون الباقي من مكونات غير قابلة للهضم من الطعام ، وخلايا ظهارية تتساقط من الأمعاء ، والمعادن ، والصفراء.

تشكل الكائنات اللاهوائية الملزمة مثل Bacteroides و Bifidobacterium 99٪ من فلورا الأمعاء الغليظة والبراز. توجد عادة أعضاء بكتيريا Enterobacteriaceae ، الأكثر شيوعًا Escherichia coli ، في حوالي 10 6 جم -1 ، والمكورات المعوية حوالي 10 5 جم -1 ، و Lactobacillus ، و Clostridium و Fusobacterium ، 10 3-10 5 جم -1 ، بالإضافة إلى العديد من الكائنات الحية الأخرى ، مثل مثل الخمائر والمكورات العنقودية والكاذبة ، في المستويات الأدنى.

يبدو أن التفاعل بين البكتيريا المعوية ومضيفها له جوانب إيجابية وسلبية على حد سواء وهو موضوع الكثير من الأبحاث والتخمينات الحالية. ثبت أن إضافة المضادات الحيوية إلى العلف يحفز نمو بعض الحيوانات ، مما يشير إلى أن بعض كائنات الأمعاء لها تأثير ضار على النمو.

تمنح البكتيريا المعوية الطبيعية بعض الحماية ضد العدوى. أحد الأمثلة على هذا التأثير هو مرض التهاب القولون الغشائي الكاذب الالتهابي الناجم عن المطثية العسيرة.

عادةً ما يكون الكائن الحي موجودًا في القناة الهضمية بأعداد قليلة جدًا ، ولكن إذا تم تغيير توازن النباتات عن طريق العلاج بالمضادات الحيوية ، فيمكنه استعمار القولون لإطلاق السموم. وبالمثل ، فقد تبين أن الجرعات المعدية لبعض مسببات الأمراض المعوية الأخرى تكون أقل في حالة عدم وجود نباتات الأمعاء الطبيعية.

يبدو أن الحماية ليست مجرد نتيجة احتلال النباتات الطبيعية لجميع المنافذ المتاحة ، لأن الإشريكية القولونية المعوية تلتصق بالمواقع الشاغرة عادة. من المحتمل أن تلعب بعض العداوات المباشرة من خلال إنتاج الأحماض العضوية والبكتريوسينات دورًا ، ولكن يبدو أيضًا أن تحفيز الجهاز المناعي المضيف وقدرته على مقاومة العدوى من العوامل.

في الحيوانات أحادية المعدة مثل البشر ، لا تلعب الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء نفس الدور المركزي في تغذية المضيف كما تفعل في المجترات.

من المعروف أن بعض اللاهوائيات الاختيارية الموجودة في القناة الهضمية ، مثل E. coli و Klebsiella aero-genes ، تنتج مجموعة متنوعة من الفيتامينات في المختبر والدراسات التي تستخدم الحيوانات التي تمت تربيتها في بيئة خالية من الجراثيم وتفتقر إلى أي نباتات دقيقة أصلية أظهرت أنه في الجسم الحي فيتامين يمكن أن يكون إنتاج الكائنات الحية الدقيقة مهمًا في بعض الأنظمة الغذائية.

ومع ذلك ، فإن الدليل أقل إقناعًا عند البشر. شكك البعض في كفاءة امتصاص الفيتامينات المنتجة في الأمعاء الغليظة ، مشيرين إلى حقيقة أن النباتيين قد طوروا فيتامين ب.12 على الرغم من إنتاجه في الأمعاء وإفرازه في البراز.

يبدو أن نظامًا غذائيًا متوازنًا مناسبًا من المحتمل أن يلبي جميع متطلبات الجسم في هذا الصدد ، وأنه ، باستثناء التعميم ، فإن الوصول إلى الفيتامينات المنتجة في الموقع محدود.


ما هي العلاقة التكافلية بين الإشريكية القولونية والبشر؟

يُعرّف التكافل بأنه علاقة طويلة الأمد أو وثيقة بين كائنين أو أكثر من أنواع مختلفة. لذلك ، يمكن وصف العلاقة بين الإشريكية القولونية والبشر بأنها علاقة متبادلة. وهذا يعني أن كلاً من الإشريكية القولونية ومضيفها البشري يستفيدان من البكتيريا الموجودة في الأمعاء.

The human body provides E. coli with a safe, enclosed, and comfortable living environment in which the bacteria receive the required nutrients for reproduction and growth, and carry out several necessary functions. E. coli, in turn, makes it possible for humans to absorb vital nutrients, including Vitamin K, through the colon. For this reason, it is considered an essential organism in the human body.

While humans and E. coli maintain a symbiotic relationship in which E. coli inhabits the gut, some strains of the bacteria, specifically E. coli O157:H7, can cause serious illness and even death when ingested. E. coli can live independently outside a host if the conditions are right, lurking in fecal matter, in warm environments or on poorly washed produce. E. coli's negative effects on humans have three main manifestations: urinary tract infections, neonatal meningitis and gastroenteritis, none of which are pleasant, and some of which can become deadly.


Engineered bacteria to report gut function: technologies and implementation

The human gut microbiota interacts extensively with the host and is intricately linked to health and disease.

Non-invasive tools to monitor microbial states and disease biomarkers in the gut are lacking.

Engineered bacteria sense and respond to external signals and can function as reporters of the gut environment.

Emerging technologies will help create diagnostic bacteria that can monitor and respond to multiple signals في الجسم الحي.

Advances in synthetic biology and microbiology have enabled the creation of engineered bacteria which can sense and report on intracellular and extracellular signals. When deployed في الجسم الحي these whole-cell bacterial biosensors can act as sentinels to monitor biomolecules of interest in human health and disease settings. This is particularly interesting in the context of the gut microbiota, which interacts extensively with the human host throughout time and transit of the gut and can be accessed from feces without requiring invasive collection. Leveraging rational engineering approaches for genetic circuits as well as an expanding catalog of disease-associated biomarkers, bacterial biosensors can act as non-invasive and easy-to-monitor reporters of the gut. Here, we summarize recent engineering approaches applied في الجسم الحي in animal models and then highlight promising technologies for designing the next generation of bacterial biosensors.


شاهد الفيديو: Diseases (شهر نوفمبر 2022).