Examining the composition of gut microbiota in a South African population: a comparative study between type 2 diabetes mellitus patients and non-diabetic individuals
تكشف هذه الدراسة المستعرضة التي أُجريت على أفراد من جنوب أفريقيا أن مرضى السكري من النوع الثاني يظهرون تنوعاً ميكروبياً معوياً أقل بشكل ملحوظ وتحولات تركيبية متميزة، بما في ذلك إثراء لأنواع محددة مثل *Escherichia-Shigella* و *Bacteroides* إلى جانب نقص في المجموعات المفيدة مثل *Prevotella_9* و *Faecalibacterium*، مقارنة بمجموعات الضبط غير المصابة بالسكري.
المؤلفون الأصليون:Sara Mosima Pheeha, Justice T Ngom, Abhinav Sharma, Bettina Chale-Matsau, Kristien Nel Van Zyl, Samuel Manda, Peter Suwirakwenda Nyasulu
المؤلفون الأصليون: Sara Mosima Pheeha, Justice T Ngom, Abhinav Sharma, Bettina Chale-Matsau, Kristien Nel Van Zyl, Samuel Manda, Peter Suwirakwenda Nyasulu
في أعماق الأمعاء البشرية، يزدهر نظام بيئي شاسع وغير مرئي، موطن لتريليونات الكائنات الدقيقة الصغيرة التي تعمل جنباً إلى جنب مع الجسم لهضم الطعام وتنظيم الصحة. لطالما اشتبه العلماء في أن المزيج المحدد لهذه الميكروبات يلعب دوراً حاسماً في كيفية تعامل الجسم مع السكر وإدارة الالتهابات. وعندما يختل توازن هذا المجتمع الداخلي، وهي حالة تُسمى غالباً "اختلال التوازن الميكروبي" (dysbiosis)، قد يساهم ذلك في حالات أيضية خطيرة، بما في ذلك داء السكري من النوع الثاني. وهذا المرض، الذي يؤثر على كيفية معالجة الجسم للجلوكوز، يمثل قلقاً عالمياً متزايداً، مع ارتفاع معدلاته بشكل حاد في أماكن مثل جنوب أفريقيا نتيجة تغير الأنظمة الغذائية وأنماط الحياة. إن فهم العلاقة الدقيقة بين سكان الأمعاء الميكروبيين والسكري أمر ضروري، ومع ذلك، فقد ركزت معظم الأبحاث السابقة على الشعوب في الدول الغنية، مما ترك فجوة معرفية حول كيفية عمل هذه العمليات البيولوجية في المجتمعات الأفريقية.
لقد شرع فريق من الباحثين في سد هذه الفجوة من خلال فحص الميكروبيوم المعوي لأشخاص يعيشون في جنوب أفريقيا. قاموا بجمع عينات براز من 150 فرداً: 51 ممن تم تشخيص إصابتهم بداء السكري من النوع الثاني، و99 ممن لم يصابوا به. وإلى جانب هذه العينات، جمع الفريق دماً لقياس مؤشرات صحية رئيسية، بما في ذلك مستويات الهيموجلوبين السكري، الذي يعكس التحكم في سكر الدم على المدى الطويل، والبروتين التفاعلي-C، وهو علامة على الالتهاب في الجسم. وباستخدام التسلسل الجيني المتقدم، رسم العلماء خرائط للمجتمعات البكتيرية في أمعاء كل شخص لمعرفة ما إذا كان التركيب الميكروبي يختلف بين المصابين بالسكري وغير المصابين به. كانوا يبحثون عن أنماط محددة من البكتيريا قد تكون مرتبطة بالمرض أو بالالتهاب الذي يصاحب السكري غالباً.
كشفت النتياج عن تميز واضح بين المجموعتين. كانت الميكروبيومات المعوية للأفراد غير المصابين بالسكري أكثر تنوعاً، حيث استضافت مجموعة متنوعة من الأنواع البكتيرية وتوزيعاً أكثر توازناً للأنواع المختلفة. وفي المقابل، أظهر الأشخاص المصابون بالسكري من النوع الثاني مجتمعاً أقل تنوعاً. وبينما تشاركت المجموعتان نفس المجموعات الرئيسية من البكتيريا، إلا أن النسب كانت مختلفة. فقد سجلت المجموعة غير المصابة بالسكري مستويات أعلى من بعض البكتيريا المفيدة، مثل Prevotella_9 و Faecalibacterium، المعروفة بإنتاج مركبات تقلل الالتهاب وتدعم صحة الأمعاء. ومع ذلك، أظهرت المجموعة المصابة بالسكري وفرة أعلى من البكتيريا المرتبطة بالالتهابات والمشاكل الأيضية، بما في ذلك Escherichia-Shigella و Proteobacteria.
كما وجدت الدراسة أن أنواع البكتيريا الموجودة في الأمعاء مرتبطة بالمؤشرات الصحية للمشاركين. فقد ارتبطت المستويات الأعلى من مؤشرات الالتهاب في الدم بانخفاض التنوع في الأمعاء وانخفاض وجود البكتيريا المفيدة. وعلى العكس من ذلك، ارتبط وجود الميكروبات الواقية بتحكم أفضل في سكر الدم وانخفاض الالتهاب. ومن المثير للاهتمام أن الباحثين لاحظوا أن نوع الدواء الذي يتناوله المريض للسكري قد يؤثر أيضاً على بكتيريا الأمعاء لديه، مما يشير إلى أن خيارات العلاج قد يكون لها آثار جانبية على النظام البيئي الميكروبي. ومع ذلك، لم تجد الدراسة فرقاً جوهرياً في نسبة مجموعتين بكتيريتين رئيسيتين، وهما Firmicutes و Bacteroidota، وهو مقياس كان محل نقاش في أبحاث أخرى.
يوفر هذا العمل أول نظرة تفصيلية للميكروبيوم المعوي لدى سكان جنوب أفريقيا المصابين بالسكري من النوع الثاني، مسلطاً الضوء على أن المرض يرتبط بتحول محدد في المشهد البكتيري للأمعاء. وتشير النتائج إلى أن فقدان الميكروبات المفيدة وصعود الميكروبات الضارة قد يكون جزءاً من القصة وراء الالتهاب والصراعات الأيضية المشاهدة في مرض السكري. ورغم أن الدراسة لا يمكنها إثبات أن هذه التغيرات البكتيرية تسبب المرض، إلا أنها ترسي صلة قوية وتشير نحو آفاق جديدة لفهم الصحة في هذه المنطقة. ويؤكد الباحثون أن هناك حاجة إلى دراسات مستقبلية مع مجموعات أكبر وفترات زمنية أطول لتأكيد هذه الروابط واستكشاف ما إذا كان استعادة التوازن الصحي لبكتيريا الأمعاء يمكن أن يساعد في إدارة أو منع داء السكري من النوع الثاني لدى هذه الفئة من السكان.
ملخص تقني: فحص تكوين ميكروبيوتا الأمعاء لدى سكان جنوب أفريقيا
بيان المشكلة يمثل داء السكري من النوع الثاني (T2DM) تحدياً صحياً عالمياً حرجاً، حيث يُتوقع أن تشهد منطقة أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى أكبر زيادة نسبية في معدل الانتشار بحلول عام 2045. وبينما يتم الاعتراف بشكل متزايد بميكروبيوتا الأمعاء كمنظم للوظائف الأيضية، واستقلاب الجلوكوز، والالتهاب الجهازي، فإن الأدلة الحالية المتعلقة بدورها في داء السكري من النوع الثاني مستمدة في الغالب من البلدان ذات الدخل المرتفع. ونظراً لأن تكوين الميكروبيوتا يتأثر بشدة بالعوامل الوراثية، والعرق، والنظام الغذائي، والبيئة، فإن النتائج المستخلصة من السكان الغربيين قد لا تكون قابلة للتطبيق مباشرة على المجموعات الأفريقية. وهناك نقص في البيانات التي توضح خصائص ميكروبيوتا الأمعاء داخل مجتمعات جنوب أفريقيا وعلاقتها المحددة بداء السكري من النوع الثاني والمؤشرات الالتهابية المرتبطة به.
المنهجية حللت هذه الدراسة المستعرضة (cross-sectional) 150 شخصاً بالغاً من جنوب أفريقيا، يتألفون من 51 مريضاً بداء السكري من النوع الثاني تم استقطابهم من مستشفى الدكتور جورج موخاري الأكاديمي، و99 شخصاً غير مصاب بالسكري من جامعة سيفاكو ماكغاتو للعلوم الصحية.
جمع العينات: جُمعت عينات البراز باستخدام أطقم OMNIgene•GUT لتثبيت الحمض النووي (DNA) في درجة حرارة الغرفة. كما سُحبت عينات دم لتحليل الهيموجلوبين السكري (HbA1c)، والبروتين التفاعلي-C (CRP)، والفيريتين.
التسلسل الجيني: تم استخراج الحمض النووي الجينومي وإخضاعه لتسلسل جين 16S rRNA الذي يستهدف منطقة V1–V9 الكاملة باستخدام نظام PacBio Sequel II.
المعلوماتية الحيوية: تمت معالجة البيانات باستخدام مسار nf-core ampliseq (الإصدار 2.6.1) مع DADA2 وQIIME2 (الإصدار 2023.7). وتم إجراء التصنيف التصنيفي مقابل قاعدة بيانات SILVA 138.1.
التحليل الإحصائي: تم حساب تنوع ألفا (مؤشر شانون، وFaith's PD، وتساوي بيلو، والسمات الملحوظة) وتنوع بيتا (مسافات Bray-Curtis وUniFrac). كما تم تقييم الوفرة التفاضلية باستخدام ANCOM-BC وMaAsLin2، مع ضبط المتغيرات المصاحبة مثل العمر. وأُجريت تحليلات الارتباط (Spearman) بين التصنيفات الميكروبية/التنوع والمؤشرات السريرية (HbA1c، CRP، الفيريتين).
النتائج الرئيسية
التركيب الميكروبي:
الشعب (Phyla): سيطرت كل من Firmicutes وBacteroidota على كلتا المجموعتين. ومع ذلك، أظهرت مجموعة داء السكري من النوع الثاني وفرة نسبية أعلى بكثير من Proteobacteria (11.4% مقابل 3.4%) وانخفاضاً في Actinobacteriotas (1.5% مقابل 4.5%) مقارنة بالأفراد غير المصابين بالسكري. كما تم اكتشاف Fusobacteriota فقط في مجموعة داء السكري، بينما كانت Verrucomicrobiota (بما في ذلك Akkermansia) حصرية للمجموعة غير المصابة بالسكري.
العائلات والأجناس: كانت مجموعة داء السكري من النوع الثاني غنية بـ Bacteroidaceae وEnterobacteriaceae وErysipelotrichaceae. وعلى مستوى الجنس، كانت أجناس Bacteroides وEscherichia-Shigella وHoldemanella سائدة. وفي المقابل، أظهرت المجموعة غير المصابة بالسكري وفرة أعلى من Lachnospiraceae وPrevotellaceae وRuminococcaceae. وكانت الأجناس المفيدة مثل Prevotella_9 وAgathobacter وFaecalibacterium أكثر وفرة بشكل ملحوظ في الأفراد غير المصابين بالسكري.
مقايات التنوع: أظهر الأفراد غير المصابين بالسكري تنوعاً أعلى بكثير في "ألفا" عبر جميع المقاييس الأربعة (مؤشر شانون، وFaith's PD، وتساوي بيلو، والسمات الملحوظة) مقارنة بمرضى داء السكري من النوع الثاني (P < 0.001). وأكد تحليل تنوع "بيتا" وجود تكتلات متميزة بين المجموعتين (P = 0.001).
نسبة F/B: لم يتم العثور على فرق ذي دلالة إحصائية في نسبة Firmicutes/Bacteroidota بين المجموعتين (P = 0.7753).
الارتباطات الالتهابية والأيضية:
ارتبطت المستويات الأعلى من Proteobacteria وEnterobacteriaceae وEscherichia-Shigella إيجابياً بحالة داء السكري من النوع الثاني.
أظهرت التصنيفات المفيدة (Lachnospiraceae، Faecalibacterium، Prevotella_9) ومقاييس تنوع "ألفا" ارتباطات سلبية مع مستويات HbA1c وCRP.
وبشكل محدد، أظهرت Lachnospiraceae وFaecalibacterium ارتباطات سلبية متوسطة مع كل من HbA1c وCRP.
أشار تحليل الانحدار اللوجستي إلى أن المستويات الأعلى من Actinobacteriotas وLachnospiraceae وFaecalibacterium كانت مرتبطة بانخفاض احتمالية الإصابة بداء السكري من النوع الثاني.
الأهمية والادعاءات يزعم المؤلفون أن هذه هي الدراسة الأولى التي توضح خصائص ميكروبيوتا الأمعاء ضمن سكان جنوب أفريقيا، مما يوفر خط أساس لفهم داء السكري من النوع الثاني في هذه الديموغرافية المحددة. وتخلص الدراسة إلى أن داء السكري من النوع الثاني في هذه المجموعة يرتبط بملف اختلال توازن ميكروبي (dysbiotic) متميز يتميز بانخفاض التنوع الميكروبي، وزيادة في التصنيفات التي قد تكون محفزة للالتهاب (مثل Proteobacteria وEnterobacteriaceae)، ونقص في البكتيريا المفيدة المنتجة للأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) (مثل Faecalibacterium وPrevotella_9).
وتفترض الورقة أن الرابط الملحوظ بين انخفاض التنوع الميكروبي، والتحولات التصنيفية المحددة، وارتفاع المؤشرات الالتهابية (CRP، الفيريتين) يدعم آلية محتملة حيث يساهم اختلال التوازن الميكروبي في الأمعاء في الالتهاب الجهازي والخلل الأيضي لدى مرضى داء السكري من النوع الثاني في جنوب أفريقيا. ويشير المؤلفون إلى أن هذه النتائج تقدم إطاراً لتطوير تدخلات خاصة بالسكان، مثل التعديلات الغذائية المستهدفة أو البروبيوتيك، رغم أنهم ذكروا صراحة أن التصميم المستعرض للدراسة يمنع إثبات السببية.
المحددات يقر المؤلفون بعدة محددات (القيود): صغر حجم العينة نسبياً (ن=150)، والافتقار إلى بيانات شاملة حول النظام الغذائي والنشاط البدني، وغياب قياسات مؤشر كتلة الجسم (BMI)، وعدم القدرة على التحكم في مدة الإصابة بالسكري. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاعتماد على تسلسل 16S rRNA يحد من الدقة على مستوى الأنواع والسلالات، ولم تتضمن الدراسة ضوابط سلبية (negative controls) للتسلسل، رغم استخدام ضوابب PCR.