به قلم : محدثه آصفری ؛ دانشجوی دکترای تخصصی بهداشت و ایمنی موادغذایی
تحریریه زندگی آنلاین : در بدن انسان به طور طبیعی باکتری‌ها و میکروارگانیسمهایی زندگی می‌کنند که برخی از آنها بیضرر و مفید هستند و برخی دیگر می‌توانند باعث بیماری‌های عفونی شوند، بنابراین هر فرد به میزان سلول‌های انسانی دارای تعداد سلول‌های باکتریایی می‌باشد. مجموع باکتری‌ها، ویروسها، قارچ‌ها و مخمرهای ساکن در بدن انسان میکروبیوم را تشکیل می‌دهد. میکروبیوم عملکردی غیر قابل انکار بر سلامت دارد و در تجزیه مواد غذایی غیرقابل هضم توسط انسان و تبدیل آن به انرژی، تولید ویتامینها، ارتقای سیستم ایمنی و محافظت در برابر عفونت و عوامل بیماری‌زا نقش دارد. دستگاه گوارش، مسیری گسترده را از دهان تا مقعد تشکیل می‌دهد. روده‌های ما بزرگ‌ترین بخش دستگاه گوارش را تشکیل می‌دهند و وظایف قابل توجهی مانند هضم غذا، جذب مواد مغذی هضم شده و تشکیل سد فیزیکی و ایمنیبخشی را برعهده دارند و تریلیون‌ها باکتری را در خود جای می‌دهند. جمعیت باکتریایی که قادر به سکونت در فضاهای فیزیکی مختلف در طول روده هستند، عمدتاً توسط عوامل محیطی از جمله محصولات آزاد شده توسط سلول‌های روده و غذایی که ما میخوریم هدایت می‌شوند.
بیشتربخوانید:
عوامل تأثیر گذار بر جمعیت باکتریایی انسان
تعداد باکتری‌های ساکن در بخش‌های مختلف دستگاه گوارش متغیر می‌باشد که از روده کوچک به سمت روده بزرگ یا کولون افزایش می‌یابد. این افزایش به علت عوامل محیطی متعددی از جمله pH انجام می‌شود. همچنین سلول‌های بافت‌های بخش‌های مختلف دستگاه گوارش(مانند سلول‌های اپیتلیال)، قادر به تولید پپتیدهای ضد باکتریایی قوی هستند که جمعیت باکتری‌ها را در بخش‌های مختلف محدود می‌کنند، به عنوان مثال تعداد باکتری‌ها در دوازدهه بیشتر است و تعداد آنها در ایلئوم کاهش می‌یابد. در مقابل، نوع دیگری از سلول‌های اپیتلیال روده که مسئول تولید مخاط روده است، باعث افزایش ضخامت لایه مخاطی به سمت کولون می‌شود و در عین حال مکانی برای سکونت باکتری‌ها فراهم می‌کند.
دومین عامل اصلی تأثیرگذار بر جمعیت باکتریایی روده، غذایی است که میخوریم. همانطور که ما برای عملکرد سلول‌ها به انرژی ایجاد شده از جذب مواد مغذی نیازمندیم، باکتری‌ها نیز برای زنده ماندن به مواد مغذی نیاز دارند. در روده انسان، مواد مغذی خاصی در نقاط مختلف آن جذب می‌شوند. به عنوان مثال، اکثر محصولات حاصل از تجزیه کربوهیدرات‌های قابل هضم (قندهای ساده) در روده کوچک جذب می‌شوند، بنابراین باکتری‌های ساکن در روده بزرگ باید بتوانند از کربوهیدرات‌های پیچیده‌ای که برای انسان غیرقابل هضم هستند، برای انرژی استفاده کنند.
توانایی باکتری‌ها در استفاده از منابع غذایی موجود، بستگی به ابزاری دارد که آنها برای تجزیه مواد مغذی به شکل قابل مصرف در اختیار دارند. باکتری‌ها از آنزیم‌ها یا پروتئین‌هایی استفاده می‌کنند که به آنها کمک می‌کند تا مواد مغذی مختلف را به شکلی قابل استفاده تجزیه نمایند. در این فرآیند، باکتری‌ها نیز محصولات جانبی زیادی تولید می‌کنند. این محصولات جانبی شامل گازهایی مانند هیدروژن و متان، ویتامین‌های K و گروه B، متابولیتها و اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFAs) هستند که سلول‌های اپیتلیال روده به عنوان منبع اصلی انرژی به آنها تکیه می‌کنند و همچنین در سیستم ایمنی بدن نقش دارند.
بیشتربخوانید:
باکتری‌های میکروبیوم روده انسان
در یک روده بالغ سالم، اکثر باکتری‌های موجود (تقریباً 90 درصد) از جنس Firmicutes و Bacteroidetes، و تعداد کمی نیز اکتینوباکترها و پروتئوباکترها هستند. چندین گروه باکتریایی همانند گونه‌هایی از باکتری‌ها در جنس لاکتوباسیل، بیفیدوباکتر، روزبوریا، همراه با گونه‌های خاصی مانند Faecalibacterium prausnitzii، و Akkermansia mucinophila به دلیل اثرات پروبیوتیکی و مفیدشان شناخته شده‌اند. جای تعجب نیست که بسیاری از باکتری‌های پروبیوتیک ذکر شده، تولیدکنندگان فراوانی از SCFAs هستند که توسط این ترکیبات، اثرات مفید خود را اعمال می‌کنند. افراد مبتلا به IBD تعداد کمتری از این باکتری‌های مفید و در مجموع تنوع باکتریایی کمتری، همراه با افزایش ارگانیسم‌هایی مانند اشریشیا‌کولی و اعضای شاخه پروتئوباکتریا دارا هستند.
نقش باکتری‌ها بر سلامتی
- اسیدهای چرب زنجیر کوتاه (SCFAs)
اسیدهای چرب زنجیر کوتاه محصولات نهایی متابولیسم قندها در غیاب اکسیژن (تخمیر) هستند. باکتری‌های روده بزرگ می‌توانند کربوهیدرات‌های پیچیده را با استفاده از آنزیم‌هایی مانند لیازهای پلی‌ساکارید به شکل قابل تخمیر تجزیه کنند و در نتیجه مقادیر زیادی SCFA تولید کنند. همچنین باکتری‌هایی که قادر هستند تا از مخاط روده بزرگ تغذیه کنند، با کمک آنزیم‌هایی به نام گلیکوزیدازها، SCFA تولید می‌کنند. فراوان‌ترین SCFAها بوتیرات، پروپیونات و استات هستند که به عنوان منبع اصلی مواد مغذی برای سلول‌های اپیتلیال روده عمل می‌کنند.
در سال‌های اخیر، SCFA به دلیل توانایی آنها در پاسخ‌های ایمنی و تقویت سد دفاعی روده برجسته شده‌اند. در سلول‌های اپیتلیال روده، SCFA می‌تواند با تقویت اتصالات بین سلول‌ها، عملکرد سد روده را بهبود بخشد، تولید مخاط را افزایش و اتوفاژی (خودخواری) سلول‌ها را به دلیل محرومیت از مواد مغذی کاهش دهد. همچنین باعث کاهش آزاد شدن پروتئین‌های سیگنال دهنده (سیتوکین‌ها و کموکین‌ها) که سلول‌های ایمنی پیش التهابی را جذب می‌کنند، می‌شود.
مواجهه نوتروفیل‌ها، با استات یا پروپیونات، توانایی آن را در جذب و از بین بردن باکتری‌ها (فاگوسیتوز) تسهیل می‌کند. در انواع دیگر سلول‌های ایمنی، SCFAها توانایی خود را برای تولید سیتوکین‌های پیش‌التهابی مانند TNF-a در غیاب هر گونه محرک التهابی سرکوب می‌کنند. علاوه بر این، SCFAها می‌توانند سلول‌های خاطره (T) را به سمت یک فعالیت ضد التهابی سوق دهند، این در حالی است که در حالت طبیعی سلول‌های T، واکنش را برای کاهش تقسیم سلولی و افزایش مرگ سلولی (آپوپتوز) هدایت می‌کنند. تمام این عبارات به این معنا است که باکتری‌ها برای دستگاه گوارش بسیار مفید هستند.
بیشتربخوانید:
تأثیر موادغذایی مختلف بر باکتری‌های بدن انسان
فیبرها
فیبر یک نمونه از کربوهیدرات‌های پیچیده مورد مصرف انسان است. افزایش مصرف فیبر با کاهش کلسترول و همچنین کاهش خطر ابتلا به سرطان کولورکتال همراه می‌باشد. باکتری‌های روده دارای آنزیم‌هایی برای هضم فیبر هستند و افزایش دریافت آن منجر به تخمیر بیشتر مواد غذایی می‌شود، بنابراین در نتیجه مصرف رژیم‌های غذایی غنی از فیبر، تولید محصولات جانبی مانند SCFA و باکتری‌های مفید مانند بیفیدوباکترها و لاکتوباسیل‌ها افزایش می‌یابد. غذاهای غنی از فیبر باعث رشد باکتری‌های مفید و افزایش جمعیت بیفیدوباکترها، فکالیباکتریوم پراسنیتزی (F. prausnitzii) و افزایش پریبیوتیکها مانند اینولین می‌شوند. پریبیوتیکهایی مانند اینولین در غذاهایی از جمله موز سبز، حبوبات، تره‌فرنگی، مارچوبه و جلبک دریایی وجود دارند. از سوی دیگر، کمبود فیبر غذایی، در مطالعات حیوانی، منجر به افزایش تخریب باکتری‌های روده‌ای می‌شود و از مخاط روده تغذیه می‌کند، که منجر به نازک‌تر شدن لایه مخاطی و به طور بالقوه مختل شدن سد دفاعی می‌شود.
پروتئینها
توصیه‌های تغذیه‌ای جدید، مصرف پروتئین‌های گیاهی بیشتری را به جای منابع پروتئینی حیوانی پیشنهاد می‌کنند و از دلایل این امر ارتباط بین مصرف گوشت قرمز و فرآوری شده و افزایش خطر ابتلا به سرطان روده بزرگ، یاد شده است.
علاوه بر آن پروتئین سویا با سطوح پایینتر کلسترول مرتبط می‌باشد. نتایج یک مطالعه کوتاه مدت انسانی بر روی افراد که در مجله Nature منتشر شد، اثرات رژیم‌های غذایی منحصراً حیوانی یا گیاهی را بر روی باکتری‌های روده بررسی کرده و پس از تنها پنج روز مصرف به نتایج قابلتوجهی دست یافتند.
کاهش تعداد برخی باکتری‌های مفید که قادر به هضم الیاف گیاهی هستند، در رژیم‌های غنی از پروتئین حیوانی مشاهده شد. در مقابل، رژیم‌های غذایی مبتنی بر گیاه و سرشار از حبوبات، غلات، سبزیجات و میوه‌ها، باعث افزایش حضور Roseburia و F. prausnitzii و همچنین افزایش دو برابری میزان بوتیرات و استات در نمونه‌های مدفوع شد. جالب اینجا است که باکتری‌های روده افرادی که رژیم غذایی مبتنی بر پروتئین حیوانی مصرف می‌کردند، دو روز پس از قطع رژیم به ساختار باکتریایی اولیه خود بازگشتند.
بیشتربخوانید:
چربی‌ها
چربی در اشکال مختلفی وجود دارد و شواهد نشان می‌دهند مصرف زیاد شکل اشباع آنها (آن‌هایی که معمولاً در دمای اتاق جامد هستند) می‌تواند منجر به افزایش خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی عروقی شود. در موش‌های آزمایشگاهی که از رژیم‌های غذایی پرچرب با نسبت چربی‌های اشباع بالاتر تغذیه شده بودند، نسبت باکتری‌های روده‌ای آنها تغییر کرده بود و منجر به کاهش Bacteroidota، افزایش Firmicutes و کاهش تنوع گونه‌های باکتریایی شده بود. همچنین رژیم غذایی پرچرب سطوح SCFA در نمونه‌های مدفوع را کاهش داده بود.
قندها
شکر به دلیل ارتباط آن با افزایش خطر ابتلا به دیابت و چاقی حائز اهمیت است. نوشیدنیهای شیرین شده با شکر که توسط کودکان مصرف می‌شوند نیز با افزایش رسوب چربی (چاقی) مرتبط است. در نتیجه، کاهش مصرف قند به شدت توصیه می‌شود.
نتایج حاصل از مصرف قند و برخی شیرینکنندههای مصنوعی در موش‌های آزمایشگاهی و همچنین در مطالعات انسانی، می‌تواند منجر به دیسبیوز روده (برهم خوردن تعادل طبیعی باکتری‌های خوب و بد) شود. موشهایی که با رژیم‌های غذایی پر قند تغذیه شده بودند، افزایش جمعیت E. coli را نشان دادند. جالب توجه است که رژیم غذایی پرچرب و با قند بالا در موش‌ها باعث چاقی در موش‌ها شده بود.
شواهد دنیای واقعی
بهترین نتایج در مورد تأثیر رژیم غذایی بر شکل‌دهی میکروبیوم روده انسان از مقایسه جمعیت‌هایی با رژیم‌های غذایی متفاوت به دست می‌آید. در یکی از این مطالعات، محققان میکروبیوم‌های روده‌ای کودکان یکی از روستاهای بورکینافاسو را با میکروبیوم‌های کودکان ساکن در فلورانس ایتالیا مقایسه کردند. به طور قابل توجهی، کودکان آفریقایی دارای گونه‌های باکتریایی خاصی میباشند که کودکان ایتالیایی فاقد آنها هستند. آنها دارای آنزیم‌هایی هستند که قادر به تجزیه بخشی از دیواره‌های سلولی گیاه (سلولز) هستند و امکان دریافت حداکثر انرژی از الیاف گیاهی را فراهم می‌کنند. آنها همچنین تنوع باکتریایی بسیار بیشتری داشتند.
علاوه بر این، SCFAهای اصلی مانند بوتیرات و پروپیونات در نمونه‌های مدفوع کودکان آفریقایی در مقایسه با نمونه‌های کودکان ایتالیایی چهار برابر افزایش یافت. این مطالعه به وضوح تأثیر رژیم غذایی بر میکروبیوم روده در جمعیت انسانی را برجسته می‌کند.
نتیجه گیری
در سال‌های اخیر با استفاده از فناوری‌های پیچیده، میزان دانش ما از ترکیب و عملکرد میکروبیوم انسانی به وسیله توالی‌یابی DNA پیشرفت چشمگیری داشته است. میکروبیوم روده بیشترین تحقیقات را به خود اختصاص داده است. کاهش باکتری‌های مفید با بیماری‌های متعددی از جمله بیماری التهابی روده (IBD)، سندرم روده تحریک‌پذیر، آسم، آلرژی، چاقی و دیابت (نوع 1 و 2) مرتبط است. تغییرات در رژیم غذایی باید اثرات مفیدی بر روی میکروبیوم انسان داشته باشد و در نتیجه برای سلامت دستگاه گوارش مفید باشد. باکتری‌هایی که در درازمدت از افزایش مصرف سبزیجات، میوه‌ها، غلات کامل و پروتئین‌های گیاهی بیشترین سود را می‌برند، باکتری‌هایی هستند که بر سلامت و سیستم ایمنی نقش دارند.