Pasteurized probiotic fermented milk Attenuates DSS-Induced-Colitis via modulation of specific intestinal metabolites
تُظهر هذه الدراسة أن ألبان التخمير المبسترة التي تحتوي على بكتيريا *Bifidobacterium animalis* من تحت نوع *lactis* سلالة ProbioM8، أو بكتيريا *Lactobacillus paracasei* سلالة PC01، أو مزيجهما، تخفف من حدة التهاب القولون المستحث بالـ DSS في الفئران عن طريق تعديل نواتج أيض معوية محددة، واستعادة وظيفة الحاجز المعوي، وتنظيم مسارات التهابية وأيضية متميزة.
يعد التهاب الأمعاء حالة مستمرة ومؤلمة للكثيرين، حيث يهاجم جهاز المناعة في الجسم بطن الأمعاء عن طريق الخطأ. هذه الحالة، المعروفة باسم مرض التهاب الأمعاء، غالبًا ما تترك المرضى يعتمدون على أدوية قوية قد تحمل آثارًا جانبية كبيرة. لطالًا ما بحث العلماء في ميكروبيوم الأمعاء -المجتمع الهائل من البكتيريا التي تعيش بداخلنا- كطريقة محتملة للشفاء. فهذه السكان المجهريون لا يكتفون فقط بهضم الطعام، بل ينتجون إشارات كيميائية تتواصل مع الجهاز المناعي وتساعد في الحفاظ على سلامة جدار الأمعاء. وعندما يختل توازن هذا المجتمع، يمكن أن يصبح بطانة الأمعاء "مسربة"، مما يسمح للمواد الضارة بالهروب إلى مجرى الدم وتحفيز المزيد من الالتهاب. وبينما يُعرف أن البكتيريا الحية في الزبادي والأطعỡng المخمرة الأخرى تقدم فوائد، فإن خطًا جديدًا من البحث يتساءل عما إذا كانت النسخ المعالجة بالحرارة من هذه المنتجات، والتي لا تحتوي على بكتيريا حية، لا تزال قادرة على تقديم الإغاثة.
وضع باحثون من جامعة منغوليا الداخلية الزراعية وشركة "منغنيو" للألبان (Mengniu Dairy) هدفهم لاختبار هذه الفكرة باستخدام نوع معين من الحليب المخمر المبستر. لقد صنعوا أربع دفعات مختلفة من الحليب: إحداها مصنوعة من بادئات (cultures) قياسية، وثلاث أخرى غنية بسلالات بروبيوتيك محددة قبل تسخينها. وقد تم اختيار سلالتين من هذه السلالات، وهما Bifidobacterium animalis subsp. Lactis Probio-M8 و Lactobacillus paracasei PC-01، لخصائصهما المعروفة في تعزيز الصحة. أراد الفريق معرفة ما إذا كانت عملية التسخين، التي تقتل البكتيريا، ستدمر أيضًا المركبات المفيدة التي تنتجها، أم أن الحليب سيحتفظ بما يكفي من هذه المكونات النشطة لتهدئة الأمعاء الملتهبة. ولمعرفة ذلك، لجأوا إلى نموذج فئران مصابة بالتهاب القولون، وهي حالة تحاكي المرض البشري، وأطعموا الحيوانات تركيبات الحليب المختلفة هذه لمراقبة استجابة أجسامهم.
أظهرت النت النتائج أن الحليب المبستر الذي يحتوي على سلالات البروبيوتيك قد ساعد بالفعل في تهدئة الالتهاب، على الرغم من أن البكتيريا لم تعد حية. فقد عانت الفئران التي شربت الحليب الغني بالبروبيوتيك من فقدان وزن أقل، وكان لديها تلف أقل حدة في أنسجة القولون مقارنة بتلك التي تلقت الحليب القياسي أو لم تتلقَ أي علاج على الإطلاق. وكانت التركيبة الأكثر فعالية هي مزيج من كلتا سلالات البروبيوتيك، والتي أعادت القولون تقريبًا إلى حالة صحية. ووجد الباحثون أن هذا الحليب يعمل عن طريق إصلاح الحاجز المادي للأمعاء، وتقليل مستويات المواد الكيميائية الضارة في الدم، وخفض استجابة التوتر الإجمالية في الجسم. كما ساعد في إعادة توازن مجتمع البكتيريا الذي يعيش في أمعاء الفئران، من خلال التصدي للأنواع الضارة وتشجيع نمو الأنواع المفيدة.
كشفت نظرة أعمق في كيمياء الحليب عن سبب حدوث ذلك. فقد حولت سلالات البروبيوتيك الحليب إلى مصدر غني بالأحماض العضوية والجزيئات النشطة بيولوجيًا خلال عملية التخمير. وحتى بعد المعالجة بالحرارة، ظلت هذه الجزيئات سليمة. وعندما استهلكت الفئران الحليب، عملت هذه المركبات كإشارات للجهاز المناعي، مما قلل من الاستجابة الالتهابية المفرطة. حددت الدراسة مسارات محددة في الجسم يتم تفعيلها أو إيقافها بواسطة أنواع الحليب المختلفة. على سبيل المثال، قام الحليب الذي يحتوي على سلالة واحدة من Bifidobacterium بتنشيط مسار استقلابي (أيضي) معروف بحماية الأمعاء، بينما ركز الحليب الذي يحتوي على سلالة Lactobacillus المنفردة على تقوية الروابط الوثيقة بين خلايا الأمعاء. أما المزيج من كلتا السلالتين فقد اتبع نهجًا مختلفًا، حيث قام مباشرة بتثبيط المسارات المناعية المحددة التي تقود التهاب القولون.
كما سلط البحث الضوء على كيفية تأثير الحليب على النظام البيئي الداخلي للأمعاء. ففي الفئران المريضة، كان يهيمن على الأمعاء بكتيريا ضارة تزدهر أثناء الالتهاب. نجح حليب البروبيوتيك في تقليل أعداد هذه البكتيريا المزعجة وشجع على عودة البكتيريا المفيدة التي تنتج أحماضًا دهنية قصيرة السلسلة، وهي ضرورية لصحة الأمعاء. أدى هذا التحول في التعداد البكتيري إلى ارتفاع في المستقلبات المفيدة، بما في ذلك مركبات محددة مشتقة من التريبتوفان، وهو حمض أميني موجود في الطعام. ومن المعروف أن هذه المستقلبات لها تأثيرات مضادة للالتهابات وتساعد في تنظيم الجهاز المناعي. تشير الدراسة إلى أن الحليب المعالج بالحرارة لا يعمل عن طريق إدخال بكتيريا حية جديدة، ولكن من خلال تقديم كوكتيل معقد من المواد الكيميائية الجاهزة والمفيدة التي يمكن للأمعاء استخدامها لإصلاح نفسها.
في النهاية، يشير هذا العمل إلى أن الحليب المخمر المبستر يمكن أن يكون أداة قيمة لإدارة التهاب الأمعاء، مما يوفر بديلًا مستقرًا وطويل الأمد للمنتجات التي تحتوي على مزارع حية. وتشير النتائج إلى أن الفوائد الصحية لهذه الأطعمة لا تعتمد فقط على بقاء البكتيريا على قيد الحياة، بل أيضًا على مجموعة المركبات الغنية التي تخلقها أثناء التخمير. ومن خلال تعديل البيئة الكيميائية للأمعاء والاستجابة المناعية، يمكن لهذه المنتجات المساعدة في استعادة التوازن في نظام مضطرب. وبينما تبرز الحاجة إلى مزيد من الأبحاث لتأكيد هذه التأثيرات لدى البشر، توفر الدراسة آلية واضحة لكيفية قيام منتج ألبان بسيط ومعالج بالحرارة بتهدئة الأمعاء المضطربة، مما يسد الفجوة بين الغذاء التقليدي والاستراتيجيات العلاجية الحديثة.
ملخص تقني: الحليب المخمر البروبيوتيك المبستر يخفف من التهاب القولون المستحث بواسطة DSS عبر تعديل نواتج أيض معوية محددة
بيان المشكلة يعد مرض الأمعاء الالتهابي (IBD)، الذي يشمل التهاب القولون التقرحي وداء كرونز، حالة مزمنة مدفوعة بتفاعلات معقدة بين الاستعداد الوراثي، والعوامل البيئية، واختلال التوازن الميكروبي في الأمعاء، والخلل المناعي. تواجه العلاجات السريرية الحالية، بما في ذلك الأمينوساليسيلاتات والمستحضرات البيولوجية، قيوداً مثل تباين الفعالية، والآثار الجانبية، وفقدان الاستجابة بمرور الوقت. وبينما يُعرف عن ألبان البروبيوتيك المخمرة فوائدها الصحية، فإن فعالية الألبان المخمرة "المبسترة" — وهي المنتجات التي يتم فيها استبعاد الكائنات الحية الدقيقة عبر عملية البسترة مع الاحتفاظ بالنواتج الأيضية النشطة والمكونات البكتيرية المشتقة من التخمير — لا تزال غير مستكشفة بشكل كافٍ. وتحديداً، هناك نقص في الفهم الآلي لكيفية قيام المنتجات المبسترة التي تحتوي على سلالات بروبيوتيك محددة (Bifidobacterium animalis subsp. Lactis Probio-M8 و Lactobacillus paracasei PC-01) بتعديل محور الميكروبيوم-الميتابولوم المعوي لتخفيف التهاب الأمعاء.
المنهجية استخدمت الدراسة نهج "الأوميكس المتعددة" (multi-omics) الذي يدمج علم الأيض (metabolomics)، وعلم الميتاجينوميات (metagenomics)، وعلم النسخ (transcriptomics) لتقييم الإمكانات العلاجية لأربعة تركيبات من الحليب المخمر المبستر في نموذج فئران مصابة بالتهاب القولون المزمن.
التركيبات: تم تحضير أربعة أنواع من الحليب المخمر المبستر: مجموعة التحكم (PRE) باستخدام بادئات تخمير قياسية، وثلاث نسخ مدعمة بالبروبيوتيك تحتوي على B. animalis subsp. Lactis Probio-M8 (M8)، أو L. paracasei PC-01 (PC-01)، أو كلتا السلالتين معاً في زراعة مشتركة (PM8). خضعت جميع المنتجات لخطوة بسترة ثانوية (75 درجة مئوية لمدة 25 ثانية) لضمان عدم حيوية الكائنات الدقيقة مع الاحتفاظ بالنواتج الأيضية.
نموذج الحيوانات: تم تحفيز فئران من نوع C5BL/6J تبلغ من العمر ستة أسابيع لإصابتها بالتهاب القولون المزمن عبر ثلاث دورات من إعطاء 2.5% من دكستران سلفات الصوديوم (DSS). عولجت الفئران بالحليب المخمر المناظر أو بالمحلول الملحي.
التقييمات:
النمط الظاهري: مؤشر نشاط المرض (DAI)، نسبة طول القولون إلى الوزن، والتقييم النسيجي.
الكيميائية الحيوية: مستويات السيروم للسيتوكينات الالتهابية (IL-6، IL-1β، TNF-α)، والسموم الداخلية (LPS)، ومؤشرات الإجهاد التأكسدي (MDA، SOD، GSH-Px).
سلامة الحاجز: التألق المناعي واللطخة الغربية لبروتينات الوصلات المحكمة (ZO-1، occludin) والموسين (MUC2).
الأوميكس (Omics):
علم الأيض (Metabolomics): التوصيف غير المستهدف للمنتجات المخمرة وعينات البراز (UHPLC-MS/MS).
علم النسخ (Transcriptomics): تحليل تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq) لأنسجة القولون لتحليل التعبير الجيني وإثراء المسارات.
القياس المستهدف: القياس المحدد للأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) ونواتج أيض التريبتوفان (مثل KYNA، 3-HAA).
المساهمات والنتائج الرئيسية تُظهر الدراسة أن ألبان البروبيوتيك المخمرة المبسترة تخفف بشكل كبير من التهاب القولون المستحث بواسطة DSS، مع تفاوت الفعالية بناءً على تركيبة السلالات.
التوصيف الأيضي للمنتجات: كشف التحليل الأيضي أن التخمير بالبروبيوتيك أغنى الحليب بالأيضات النشطة، وخاصة الأحماض العضوية، والدهون، والجزيئات الشبيهة بالدهون. وتنبأت الصيدلة الشبكية بأن هذه الأيضات تستهدف مسارات مرتبطة بالالتهاب، بما في في ذلك الاستجابات المناعية والاستجابات لـ LPS.
تخفيف أعراض التهاب القولون: قللت جميع تركيبات البروبيوتيك من درجات DAI واستعادت طول القولون مقارنة بنموذج DSS. أظهرت تركيبة PM8 (المشتركة) أقوى تأثير وقائي، حيث استعادت طول القولون إلى مستويات مماثلة لمجموعات التحكم السليمة. وأكد التحليل النسيجي انخفاض تلف الأنسجة، خاصة في مجموعتي M8 و PM8.
استعادة حاجز الأمعاء والتوازن المناعي:
وظيفة الحاجز: زادت المعالجات من تعبير بروتينات الوصلات المحكمة (occludin، ZO-1) والموسين (MUC2) مع تقليل مستويات LPS في السيروم. عملت تركيبة M8 تحديداً على رفع تنظيم ZO-1، بينما رفعت PC-01 من مستوى MUC2.
الالتهاب والإجهاد التأكسدي: خفضت جميع تركيبات البروبيوتيك بشكل كبير السيتوكينات المحفزة للالتهاب (IL-6، IL-1β، TNF-α) ورفعت مستويات IL-10 المضادة للالتهابات. كما عكست الإجهاد التأكسدي من خلال زيادة نشاط SOD و GSH-Px وتقليل MDA. أعادت تركيبة PM8 مستويات TNF-α و IL-10 إلى النطاقات الطبيعية تقريباً.
تعديل الميكروبات والأيض:
الميكروبات: أدى علاج DSS إلى استنزاف الأنواع المفيدة (مثل Muribaculum intestinale، Paramuribaculum intestinale) وإثراء الممرضات الانتهازية مثل Parasutterella excrementihominis. عملت علاجات البروبيوتيك على كبح P. excrementihominis واستعادة البكتيريا المفيدة. استعادت تركيبة PM8 كلاً من M. intestinale و P. intestinale.
الأيضات: زادت العلاجات من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) (حمض الأسيتيك وحمض البيوتيريك) ونواتج أيض التريبتوفان المحددة. زادت M8 و PM8 من حمض البيوتيريك، و3-هيدروكسي أنثرانيليك (3-HAA)، وسينابارينيك (cinnabarinic acid). بينما زادت PC-01 من حمض الكينورينيك (KYNA).
الآليات النسخية (Transcriptomic Mechanisms):
M8 و PC-01: قامت كلتا التركيبتين بتنشيط مسار إشارات AMPK، وهو وسيط معروف للحماية المعوية. بالإضافة إلى ذلك، عملت PC-01 على رفع تنظيم المسارات المتعلقة بالوصلات المحكمة واللاصقة.
PM8 (المشتركة): أظهرت التركيبة المشتركة آلية متميزة، حيث تعمل بقوة على تثبيط المسارات المحفزة للالتهاب مثل إشارات IL-17، وإشارات TNF، وتمايز خلايا Th17، بدلاً من الاعتماد فقط على تنشيط AMPK.
PRE (التحكم): أظهرت التركيبة غير المدعمة بالبروبيوتيك تأثيراً محدوداً، حيث ركزت أساساً على رفع تنظيم مسارات هضم العناصر الغذائية دون إثراء ملحوظ للمسارات المضادة للالتهابات أو الواقية للحاجز.
الأهمية تزعم الورقة أن الحليب المخمر البروبيوتيك المبستر يمثل استراتيجية قابلة للتطبيق كعلاج مساعد لمرض الأمعاء الالتهابي (IBD)، وذلك عبر استغلال الأيضات النشطة والمكونات البكتيرية المتبقية بدلاً من البكتيريا الحية. وتسلط الدراسة الضوء على أن:
البسترة لا تلغي الفعالية: حتى بدون وجود بكتيريا حية، يحتفظ المنتج المخمر بالقدرة على تعديل الميكروبيوم المعوي، واستعادة ملفات الأيض (SCFAs، مشتقات التريبتوفان)، وإصلاح حواجز الأمعاء.
آليات محددة لكل سلالة: تحفز السلالات المختلفة استجابات جزيئية متباينة. تشترك سلالتا Probio-M8 و PC-01 في آلية حماية عبر مسار AMPK، بينما تمارس تركيبتهما المشتركة (PM8) تعديلاً مناعياً قوياً عبر التثبيط المباشر لسلسلة الالتهابات (IL-17/TNF).
التحقق عبر الأوميكس المتعددة: يوفر تكامل علم الأيض، والميتاجينوميات، وعلم النسخ خارطة ميكانيكية شاملة، تربط بين التحولات الميكروبية المحددة (مثل كبح P. excrementihominis) وتغيرات الأيض (مثل زيادة البيوتيرات و3-HAA) وتخفيف حدة التهاب القولون.
تشير النتائج إلى أن ألبان البروبيوتيك المخمرة المبسترة يمكن أن تكون منتجات ألبان وظيفية مستقرة وغير قابلة للتلف في درجات الحرارة العادية، قادرة على التخفيف من التهاب الأمعات من خلال تعديل نواتج أيض معينة واستعادة التوازن الميكروبي المعوي.