1

باکتری‌های مفید روده، بدون ایجاد سر و صدا در پشت‌صحنه کار می‌کنند. این میکروب‌های حیاتی در هضم غذا نقش دارند، ایمنی بدن را شکل می‌دهند، و از بسیاری از سیستم‌های داخلی حمایت می‌کنند.

ما معمولاً تا زمانی که تعادل این جامعه میکروبی مختل نشود، حضور آنها را احساس نمی‌کنیم. زندگی مدرن انبوهی از مواد شیمیایی مصنوعی را وارد غذا، آب، خاک و هوا می‌کند. بسیاری از این مواد هرگز برای ورود به محیط زیست بدن یا تعامل با میکروب‌ها طراحی نشده‌اند.

نتایج یک مطالعه جدید: مواد شیمیایی چگونه میکروب‌های روده را مختل می‌کنند

یک مطالعه جدید از دانشگاه کمبریج نشان می‌دهد که مواد شیمیایی روزمره تا چه حد می‌توانند به میکروب‌های روده آسیب بزنند. این یافته‌ها هشدار می‌دهد که تماس روزانه ما با مواد مصنوعی «بیشتر و قوی‌تر» از آن چیزی است که تصور می‌کنیم.

آزمایش 1,076 ماده شیمیایی بر 22 باکتری روده

پژوهشگران 1,076 آلاینده رایج را روی 22 نوع باکتری روده که معمولاً در افراد سالم دیده می‌شوند، آزمایش کردند. نتیجه قابل‌توجه بود: 168 ماده شیمیایی رشد باکتری‌ها را کاهش داد یا کاملاً متوقف کرد.

• بسیاری از این مواد از دسته قارچ‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها بودند.
• برخی مربوط به ترکیبات صنعتی مانند بازدارنده‌های شعله و PFAS بودند.
• برخی تنها یک یا دو گونه را هدف قرار دادند، در حالی که برخی دیگر گروه بزرگی از میکروب‌ها را همزمان تحت فشار قرار دادند.

این نتایج نشان می‌دهد که قرارگیری روزمره در معرض مواد شیمیایی، بیشتر از آنچه تصور می‌شود به روده می‌رسد.

غلظت مواد شیمیایی در روده می‌تواند بیشتر باشد

در این آزمایش‌ها از غلظت‌هایی استفاده شد که با سطح اندازه‌گیری‌شده در خون انسان مطابقت داشت. با توجه به اینکه برخی مواد شیمیایی می‌توانند در روده غلیظ‌تر شوند، تماس واقعی بدن احتمالاً قوی‌تر است.

این وضعیت، میکروب‌های روده را تحت فشار مداوم اما نامحسوس قرار می‌دهد.

تغییر شکل جامعه میکروبی روده

میکروب‌های روده تنها نیستند. آنها به صورت خوشه‌های پیچیده زندگی می‌کنند، مواد مغذی را مبادله می‌کنند، و به همدیگر وابسته‌اند. پژوهشگران اثر آلاینده‌ها را در یک «جامعه مصنوعی 20 گونه‌ای» بررسی کردند تا تعاملات واقعی را مشاهده کنند.

سقوط گونه‌های حساس و رشد گونه‌های مقاوم

پس از قرارگیری این جامعه در معرض برخی مواد صنعتی، ساختار میکروبی تغییر کرد.

• گونه‌های حساس کاهش یافتند.
• گونه‌های مقاوم‌تر فضای خالی را پر کردند.
• برخی گونه‌ها حتی بخشی از بار شیمیایی را جذب کردند تا گونه‌های دیگر زنده بمانند.

بسیاری از این گونه‌ها معمولاً ترکیبات مفیدی تولید می‌کنند، از جمله متابولیت‌هایی که برای هضم و تنظیم ایمنی ضروری هستند. از دست رفتن این گونه‌ها می‌تواند نحوه عملکرد روده در حمایت از سلامت کل بدن را تغییر دهد.

میکروب‌ها چگونه در برابر مواد شیمیایی مقاومت می‌کنند

برای کشف سازوکارهای بقا، دانشمندان هزاران جهش ژنی باکتری را بررسی کردند. یک یافته کلیدی برجسته شد: پمپ‌های دفعی (Efflux Pumps).

این پمپ‌ها مواد شیمیایی مضر را از داخل سلول خارج می‌کنند و فرصت بقا را فراهم می‌سازند.

وقتی تنظیم‌کننده این پمپ‌ها یعنی acrR دچار اختلال شد، برخی باکتری‌ها مقاومت غیرمعمولی در برابر یک بازدارنده شعله و یک ترکیب ضدانگلی پیدا کردند.

«ما دریافتیم بسیاری از مواد شیمیایی که تنها برای هدف قرار دادن حشرات یا قارچ‌ها طراحی شده‌اند، در واقع با باکتری‌های روده نیز تعامل دارند.» — دکتر ایندرا رو

او افزود که برخی مواد صنعتی مثل بازدارنده‌های شعله و پلاستی‌سایزرها که گمان می‌رفت هیچ تأثیری بر موجودات زنده ندارند، در واقع بسیار فعال هستند.

ارتباط با مقاومت آنتی‌بیوتیکی

جالب اینکه همان جهش‌ها موجب مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک سیپروفلوکساسین نیز شدند. این یافته نشان می‌دهد قرارگیری در معرض آلاینده‌ها می‌تواند ناخواسته میکروب‌ها را به سمت مقاومت دارویی سوق دهد.

تغییرات متابولیکی که سلامت انسان را تهدید می‌کند

مواد شیمیایی تنها پمپ‌های دفعی را فعال نکردند. برخی باکتری‌ها مسیرهای متابولیکی حیاتی را که با عملکرد قلب، ایمنی و کاهش التهاب ارتباط دارند، از دست دادند.

• چند گونه تولید اسیدهای چرب زنجیره کوتاه شاخه‌دار را متوقف کردند.
• برخی دیگر تولید لیپیدهای تنظیم‌کننده ایمنی را کاهش دادند.

این مولکول‌ها معمولاً التهاب را کنترل می‌کنند. وقتی این مسیرها از بین بروند، توان روده در محافظت از بدن کاهش می‌یابد.

گروهی دیگر ساختار غشای خود را تغییر دادند. این تغییر آنها را نسبت به یک ماده مقاوم‌تر اما نسبت به ماده‌ای دیگر آسیب‌پذیرتر کرد. چنین تبادل‌هایی ترکیب نهایی میکروب‌ها را دگرگون می‌کند.

پیش‌بینی خطرات آینده با کمک یادگیری ماشین

پژوهشگران یک مدل یادگیری ماشین ساختند تا پیش‌بینی کنند کدام مواد شیمیایی می‌توانند برای میکروب‌های روده خطرآفرین باشند. مدل بر پایه «ساختار شیمیایی» عمل کرد و برای آفت‌کش‌ها عملکرد بسیار خوبی داشت.

«قدرت واقعی این مطالعه در مقیاس بزرگ این است که اکنون می‌توانیم اثرات مواد شیمیایی جدید را پیش‌بینی کنیم و به سمت آینده‌ای برویم که ترکیبات از ابتدا به‌صورت ایمن طراحی شوند.» — پروفسور کیران پاتیل

با این حال، پژوهشگران تأکید می‌کنند که این مدل جایگزین داده‌های واقعی قرارگیری بدن در معرض مواد شیمیایی نمی‌شود. هنوز مطالعات گسترده‌ای که تماس شیمیایی را همزمان با تغییرات میکروبی روده در انسان اندازه بگیرد، وجود ندارد.

چرا باید ایمنی مواد شیمیایی برای روده بررسی شود

«ارزیابی ایمنی مواد شیمیایی جدید برای استفاده انسانی باید بررسی کند که این مواد برای باکتری‌های روده نیز بی‌خطر باشند». این توصیه مهم از سوی دکتر اشتفان کامراد مطرح شده است.

در حال حاضر، بیشتر آزمون‌های ایمنی بر آسیب‌های اندامی متمرکز هستند، نه تغییرات میکروبی. این در حالی است که باکتری‌های روده اغلب پیش از آنکه آسیبی در اندام‌ها دیده شود واکنش نشان می‌دهند.

مطالعه جدید بر ضرورت استفاده از روش‌های نوین مانند مدل‌های تک‌گونه، جوامع ترکیبی و سامانه‌های «گات-آن-چیپ» تأکید می‌کند تا نشانه‌های اولیه آسیب بهتر شناسایی شوند.

چگونه قرارگیری در معرض مواد شیمیایی را کاهش دهیم

تا زمانی که داده‌های دقیق‌تر منتشر شود، چند اقدام ساده می‌تواند از بار شیمیایی بدن بکاهد:

• شست‌وشوی کامل میوه و سبزی‌ها
• کاهش مصرف آفت‌کش‌ها در خانه
• انتخاب محصولاتی با ترکیبات شیمیایی کمتر و پایدارتر

«اکنون که این تعامل‌ها را در آزمایشگاه کشف کرده‌ایم، باید داده‌های واقعی تماس انسان با مواد شیمیایی را جمع‌آوری کنیم تا ببینیم آیا اثر مشابهی در بدن ما رخ می‌دهد یا نه.» — پروفسور پاتیل

مطالعه جدید نشان می‌دهد که میکروب‌های روده نسبت به مواد شیمیایی روزمره حساس‌تر از آن هستند که فکر می‌کردیم. این مواد فشار پنهانی بر جامعه میکروبی وارد می‌کنند و ترکیب روده را در جهت‌هایی تغییر می‌دهند که در درازمدت بر سلامت بدن تأثیر می‌گذارد.

این تحقیق در مجله Nature Microbiology منتشر شده است.