اكتشاف إنزيم في بكتيريا الأمعاء يمنع اليرقان

لمدة قرنين تقريباً، حيَّر البيليروبين -وهو صبغة صفراء تنتج عندما تتحلل خلايا الدم الحمراء- العلماء. وبينما يتسبب تراكمه في حدوث اليرقان، مما يحوِّل الجلد والعينين إلى اللون الأصفر، ظل الإنزيم المسؤول عن تحلله لغزاً. والآن، حددت دراسة بارزة نُشرت في مجلة «Nature Microbiology» هذا الإنزيم المراوغ وهو: إنزيم اختزال البيليروبين (BilR)، الذي تُنتجه بكتيريا الأمعاء.
لغز البيليروبين
لا يحل هذا الاكتشاف لغزاً بيولوجياً طويل الأمد فحسب، بل يكشف أيضاً عن كيفية مساهمة الاضطرابات في ميكروبيوم أمعائنا في أمراض مثل مرض التهاب الأمعاء (IBD) واليرقان عند حديثي الولادة.
والبيليروبين هو منتج نفايات يتم إنتاجه في أثناء إعادة تدوير الهيموغلوبين من خلايا الدم الحمراء المتقدمة في العمر. وفي العادة تجري معالجة البيليروبين بواسطة الكبد، ثم يتم إفرازه في الأمعاء، ثم يتم تكسيره بواسطة البكتيريا أو إعادة امتصاصه. ويؤدي الإفراط في إعادة الامتصاص إلى فرط بيليروبين الدم، مما يسبب اليرقان. وفي الحالات الشديدة قد يسبب تلف الأعصاب.
بحلول سبعينات القرن العشرين اشتبه الباحثون في أن البشر يفتقرون إلى الإنزيم اللازم لتحلل البيليروبين داخلياً واعتمدوا بدلاً من ذلك على ميكروبات الأمعاء. ومع ذلك فقد ثبت أن تحديد اللاعبين البكتيريين الدقيقين -وآلياتهم الجينية- غير مجدٍ لعقود من الزمن.
فك الشفرة
تعاون شياوفانغ جيانغ، عالم الأحياء الحاسوبية في المعاهد الوطنية للصحة، وبرانتلي هول، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة «ماريلاند»، للعمل على فرضية بسيطة: مقارنة الجينات في البكتيريا التي تهضم البيليروبين بتلك التي لا تعالج هذه الصبغة. ولكن مع وجود عدد قليل فقط من البكتيريا الهاضمة المعروفة، كان عليهم أولاً توسيع قائمة المشتبه بها.
وباستخدام اختبار جديد قائم على الفلورسنت، عرّض الفريق مزارع بكتيرية للبيليروبين واليود. وعندما يتحلل البيليروبين تتفاعل منتجاته الثانوية مع اليود لإصدار الضوء. وقد كشفت هذه الطريقة عن تسعة أنواع جديدة كلها ضمن البكتيريا المؤتلفة Firmicutes phylum (هي شعبة من البكتيريا معظمها يحتوي على جدران خلوية من النوع موجبة الجرام) قادرة على هضم الصبغة.
بعد ذلك، كشفت المقارنات الجينومية عن جين مشترك بين هذه الأنواع: «إنزيم من نوع أوكسيدوردوكتاز» يستهدف على الأرجح الروابط المزدوجة الأربعة للبيليروبين بين ذرات الكربون. وللتأكد من ذلك نقل الباحثون الجين إلى بكتيريا غير قادرة على الهضم. ومن المثير للدهشة أن هذه الميكروبات المعدلة وراثياً اكتسبت قدرات كاملة على إجراء تحلل البيليروبين.
وقال هول: «افترضت النظريات السابقة أن هناك حاجة إلى أربعة إنزيمات منفصلة. لكن إنزيم اختزال البيليروبين وحده يتعامل مع الروابط الأربعة. إنه (سكين الجيش السويسري) في الكيمياء الحيوية».
ثم قام الفريق بتحليل 1801 ميكروبيوم أمعاء بالغ سليم، ووجدوا إنزيم اختزال البيليروبين في 99.9 في المائة من الأفراد، على الرغم من الاختلافات الشاسعة في التركيب الميكروبي. قال جيانغ: «هذا الإنزيم هو حماية بشرية عالمية». ومع ذلك، تتغير الصورة في حالات المرض: أكثر من 30 في المائة من مرضى التهاب الأمعاء، و70 في المائة من الأطفال حديثي الولادة الذين تقل أعمارهم عن شهر واحد يفتقرون إلى البكتيريا المنتجة إنزيم اختزال البيليروبين.
قد يفسر هذا الغياب سبب الإصابة باليرقان عند الأطفال حديثي الولادة بنسبة 60 في المائة من الرضع. وأشار هول إلى أن «ميكروبيوم الأمعاء لم يتم تأسيسه بالكامل عند الولادة، ومن دون إنزيم اختزال البيليروبين، ترتفع إعادة امتصاص البيليروبين، مما يتسبب في الاصفرار الذي نراه». وبالمثل، يمكن أن يؤدي خلل التوازن المعوي المرتبط بالتهاب الأمعاء إلى تفاقم تراكم البيليروبين، مما قد يؤدي إلى تفاقم الالتهاب.
من الاكتشاف إلى العلاج
وقد وصف زاكاري كيب، وهو عالم عقاقير في جامعة كنتاكي غير مشارك في الدراسة، تحديد إنزيم اختزال البيليروبين بأنه «علامة فارقة تفتح الأبواب لاستهداف البيليروبين في أمراض مثل تليف الكبد أو الاضطرابات الوراثية». ومن جهته سلَّط تيري هيندز، وهو باحث مستقل آخر، الضوء على الاحتمالات الانتقالية: «هل يمكننا إنشاء البروبيوتيك باستخدام إنزيم اختزال البيليروبين لعلاج اليرقان؟ أو هندسة نماذج الفئران لدراسة آثاره؟».
ويتطلع جيانغ وهول بالفعل إلى ما هو أبعد من إنزيم اختزال البيليروبين. وأعلنا: «هذا جزء واحد من لغز أكبر. تشفِّر بكتيريا الأمعاء عدداً لا يُحصى من الإنزيمات غير المعروفة المهمة لصحة الإنسان. يمكن أن تساعدنا المعلوماتية الحيوية في العثور عليها».
وتؤكد الدراسة الإدراك المتزايد: تعتمد صحة الإنسان على رقصة تكافلية مع سكاننا الميكروبيين. ويوضح دور إنزيم اختزال البيليروبين في استقلاب البيليروبين كيف تعوِّض بكتيريا الأمعاء «الفجوات» الجينية البشرية. ومع ذلك، وكما أكد هول، «فإن فهم هذا الحوار بين المضيف والميكروبيوم هو المفتاح لاكتشاف علاجات جديدة».
وفي حين أن اكتشاف إنزيم اختزال البيليروبين يعد نوعاً من التحول، فإن الأسئلة لا تزال قائمة. لماذا يفتقر بعض البالغين إلى هذه البكتيريا على الرغم من عدم وجود مرض واضح؟ هل يمكن لمكملات إنزيم اختزال البيليروبين تقليل البيليروبين في الفئات المعرَّضة للخطر؟ وهل يمكن لاستعادة الميكروبات المنتجة لإنزيم اختزال البيليروبين أن تخفِّف من حالات مثل مرض التهاب الأمعاء؟
في الوقت الحالي، جعلَ الفريقُ التسلسلَ الجيني لإنزيم اختزال البيليروبين متاحاً للجمهور، وحثّوا الباحثين العالميين على البناء على نتائج عملهم.
نقلا عن الشرق الأوسط

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الصحراء

منذ 2 أيام

• الصحراء

الذكاء الاصطناعي يتنبأ بمقاومة البكتيريا للمطهرات

طوّر باحثون، من المعهد الوطني للأغذية بجامعة الدنمارك، تقنية مبتكرة تعتمد على الذكاء الاصطناعي وتحليل الحمض النووي؛ للتنبؤ بمدى قدرة البكتيريا المسببة للأمراض، مثل «الليستيريا»، على مقاومة المواد المطهِّرة المستخدمة في الصناعات الغذائية. وأوضح الباحثون أن هذه التقنية الجديدة تُعد سلاحاً واعداً في المعركة ضد البكتيريا الضارة التي تهدد سلامة الغذاء. ونُشرت النتائج، الجمعة، في دورية «Scientific Reports». وتُعرف عدوى بكتيريا «الليستيريا» بأنها من الأمراض المنقولة عبر الغذاء، وتتميّز بقدرتها على العيش في البيئات الباردة والرطبة، الشائعة في مصانع تجهيز الطعام، ما يجعل من الصعب القضاء عليها تماماً. كما يمكنها تكوين أغشية حيوية، وهي طبقة لزجة تلتصق بالأسطح، مما يمنحها مقاومة متزايدة بمرور الوقت ضد المطهِّرات، الأمر الذي يستدعي تطوير تقنيات جديدة للكشف عنها ومكافحتها بفعالية لحماية صحة المستهلكين، وضمان جودة وسلامة المنتجات الغذائية. وحتى وقت قريب، كان اكتشاف هذه المقاومة يتطلب اختبارات مخبرية معقدة وطويلة. وخلال الدراسة، حلّل الباحثون التسلسل الجيني الكامل لأكثر من 1600 سلالة من بكتيريا «الليستيريا»، ثم استخدموا هذه البيانات لتدريب نموذج تعلُّم آلي، تمكَّن من رصد الأنماط الجينية المرتبطة بمقاومة 3 أنواع مختلفة من المطهرات، هي: نوعان من المواد الكيميائية النقية، هما «كلوريد البنزالكونيوم» (BC)، و«كلوريد ثنائي ديسيل ديميثيل الأمونيوم» (DDAC)، بالإضافة إلى منتج تجاري يُستخدم فعلياً في مصانع الأغذية يُعرف باسم (Mida San 360 OM). وحقق النموذج نسبة دقة وصلت إلى 97 في المائة في التنبؤ بمقاومة السلالات البكتيرية، ليس مع المواد الكيميائية النقية فحسب، بل أيضاً مع المنتج التجاري، وهذا يؤكد إمكانية استخدام هذه التقنية في التطبيقات العملية. وإلى جانب الجينات المعروفة المرتبطة بالمقاومة، اكتشف الباحثون عدداً من الجينات الجديدة التي يُرجّح أن تلعب دوراً في قدرة البكتيريا على البقاء، رغم عمليات التطهير، ما يعزّز دقة النموذج ويوفر رؤى جديدة حول تطور مقاومة البكتيريا وانتقالها. وأشار الباحثون إلى أن هذه الطريقة الحديثة تمثل نقلة نوعية في مجال سلامة الغذاء، إذ تُقلّص وقت الكشف عن مقاومة البكتيريا من أيام في المختبر إلى دقائق فقط بفضل الذكاء الاصطناعي، وهذا يُتيح التدخل السريع والفعّال لحماية المستهلكين من الأمراض المنقولة عبر الغذاء. كما يمكن توجيه فِرق التنظيف لاستخدام المطهِّر الأنسب لكل سلالة بكتيرية، بناءً على شفرتها الجينية، ما يُعزز فعالية التطهير ويُقلل احتمالات بقاء البكتيريا. وخلصوا إلى أن الجينات الجديدة المكتشَفة قد تسهم مستقبلاً في تطوير مطهّرات محسّنة تستهدف نقاط ضعف محددة في البكتيريا، مما يعزز كفاءة الإجراءات الوقائية في مصانع الأغذية. نقلا عن الشرق الأوسط

الصحراء

١١-٠٥-٢٠٢٥

• الصحراء

اكتشاف إنزيم في بكتيريا الأمعاء يمنع اليرقان

لمدة قرنين تقريباً، حيَّر البيليروبين -وهو صبغة صفراء تنتج عندما تتحلل خلايا الدم الحمراء- العلماء. وبينما يتسبب تراكمه في حدوث اليرقان، مما يحوِّل الجلد والعينين إلى اللون الأصفر، ظل الإنزيم المسؤول عن تحلله لغزاً. والآن، حددت دراسة بارزة نُشرت في مجلة «Nature Microbiology» هذا الإنزيم المراوغ وهو: إنزيم اختزال البيليروبين (BilR)، الذي تُنتجه بكتيريا الأمعاء. لغز البيليروبين لا يحل هذا الاكتشاف لغزاً بيولوجياً طويل الأمد فحسب، بل يكشف أيضاً عن كيفية مساهمة الاضطرابات في ميكروبيوم أمعائنا في أمراض مثل مرض التهاب الأمعاء (IBD) واليرقان عند حديثي الولادة. والبيليروبين هو منتج نفايات يتم إنتاجه في أثناء إعادة تدوير الهيموغلوبين من خلايا الدم الحمراء المتقدمة في العمر. وفي العادة تجري معالجة البيليروبين بواسطة الكبد، ثم يتم إفرازه في الأمعاء، ثم يتم تكسيره بواسطة البكتيريا أو إعادة امتصاصه. ويؤدي الإفراط في إعادة الامتصاص إلى فرط بيليروبين الدم، مما يسبب اليرقان. وفي الحالات الشديدة قد يسبب تلف الأعصاب. بحلول سبعينات القرن العشرين اشتبه الباحثون في أن البشر يفتقرون إلى الإنزيم اللازم لتحلل البيليروبين داخلياً واعتمدوا بدلاً من ذلك على ميكروبات الأمعاء. ومع ذلك فقد ثبت أن تحديد اللاعبين البكتيريين الدقيقين -وآلياتهم الجينية- غير مجدٍ لعقود من الزمن. فك الشفرة تعاون شياوفانغ جيانغ، عالم الأحياء الحاسوبية في المعاهد الوطنية للصحة، وبرانتلي هول، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة «ماريلاند»، للعمل على فرضية بسيطة: مقارنة الجينات في البكتيريا التي تهضم البيليروبين بتلك التي لا تعالج هذه الصبغة. ولكن مع وجود عدد قليل فقط من البكتيريا الهاضمة المعروفة، كان عليهم أولاً توسيع قائمة المشتبه بها. وباستخدام اختبار جديد قائم على الفلورسنت، عرّض الفريق مزارع بكتيرية للبيليروبين واليود. وعندما يتحلل البيليروبين تتفاعل منتجاته الثانوية مع اليود لإصدار الضوء. وقد كشفت هذه الطريقة عن تسعة أنواع جديدة كلها ضمن البكتيريا المؤتلفة Firmicutes phylum (هي شعبة من البكتيريا معظمها يحتوي على جدران خلوية من النوع موجبة الجرام) قادرة على هضم الصبغة. بعد ذلك، كشفت المقارنات الجينومية عن جين مشترك بين هذه الأنواع: «إنزيم من نوع أوكسيدوردوكتاز» يستهدف على الأرجح الروابط المزدوجة الأربعة للبيليروبين بين ذرات الكربون. وللتأكد من ذلك نقل الباحثون الجين إلى بكتيريا غير قادرة على الهضم. ومن المثير للدهشة أن هذه الميكروبات المعدلة وراثياً اكتسبت قدرات كاملة على إجراء تحلل البيليروبين. وقال هول: «افترضت النظريات السابقة أن هناك حاجة إلى أربعة إنزيمات منفصلة. لكن إنزيم اختزال البيليروبين وحده يتعامل مع الروابط الأربعة. إنه (سكين الجيش السويسري) في الكيمياء الحيوية». ثم قام الفريق بتحليل 1801 ميكروبيوم أمعاء بالغ سليم، ووجدوا إنزيم اختزال البيليروبين في 99.9 في المائة من الأفراد، على الرغم من الاختلافات الشاسعة في التركيب الميكروبي. قال جيانغ: «هذا الإنزيم هو حماية بشرية عالمية». ومع ذلك، تتغير الصورة في حالات المرض: أكثر من 30 في المائة من مرضى التهاب الأمعاء، و70 في المائة من الأطفال حديثي الولادة الذين تقل أعمارهم عن شهر واحد يفتقرون إلى البكتيريا المنتجة إنزيم اختزال البيليروبين. قد يفسر هذا الغياب سبب الإصابة باليرقان عند الأطفال حديثي الولادة بنسبة 60 في المائة من الرضع. وأشار هول إلى أن «ميكروبيوم الأمعاء لم يتم تأسيسه بالكامل عند الولادة، ومن دون إنزيم اختزال البيليروبين، ترتفع إعادة امتصاص البيليروبين، مما يتسبب في الاصفرار الذي نراه». وبالمثل، يمكن أن يؤدي خلل التوازن المعوي المرتبط بالتهاب الأمعاء إلى تفاقم تراكم البيليروبين، مما قد يؤدي إلى تفاقم الالتهاب. من الاكتشاف إلى العلاج وقد وصف زاكاري كيب، وهو عالم عقاقير في جامعة كنتاكي غير مشارك في الدراسة، تحديد إنزيم اختزال البيليروبين بأنه «علامة فارقة تفتح الأبواب لاستهداف البيليروبين في أمراض مثل تليف الكبد أو الاضطرابات الوراثية». ومن جهته سلَّط تيري هيندز، وهو باحث مستقل آخر، الضوء على الاحتمالات الانتقالية: «هل يمكننا إنشاء البروبيوتيك باستخدام إنزيم اختزال البيليروبين لعلاج اليرقان؟ أو هندسة نماذج الفئران لدراسة آثاره؟». ويتطلع جيانغ وهول بالفعل إلى ما هو أبعد من إنزيم اختزال البيليروبين. وأعلنا: «هذا جزء واحد من لغز أكبر. تشفِّر بكتيريا الأمعاء عدداً لا يُحصى من الإنزيمات غير المعروفة المهمة لصحة الإنسان. يمكن أن تساعدنا المعلوماتية الحيوية في العثور عليها». وتؤكد الدراسة الإدراك المتزايد: تعتمد صحة الإنسان على رقصة تكافلية مع سكاننا الميكروبيين. ويوضح دور إنزيم اختزال البيليروبين في استقلاب البيليروبين كيف تعوِّض بكتيريا الأمعاء «الفجوات» الجينية البشرية. ومع ذلك، وكما أكد هول، «فإن فهم هذا الحوار بين المضيف والميكروبيوم هو المفتاح لاكتشاف علاجات جديدة». وفي حين أن اكتشاف إنزيم اختزال البيليروبين يعد نوعاً من التحول، فإن الأسئلة لا تزال قائمة. لماذا يفتقر بعض البالغين إلى هذه البكتيريا على الرغم من عدم وجود مرض واضح؟ هل يمكن لمكملات إنزيم اختزال البيليروبين تقليل البيليروبين في الفئات المعرَّضة للخطر؟ وهل يمكن لاستعادة الميكروبات المنتجة لإنزيم اختزال البيليروبين أن تخفِّف من حالات مثل مرض التهاب الأمعاء؟ في الوقت الحالي، جعلَ الفريقُ التسلسلَ الجيني لإنزيم اختزال البيليروبين متاحاً للجمهور، وحثّوا الباحثين العالميين على البناء على نتائج عملهم. نقلا عن الشرق الأوسط

الصحفيين بصفاقس

٠٩-٠٥-٢٠٢٥

• الصحفيين بصفاقس

تشكل خطرا على صحة الإنسان: هذه الأطعمة يمنع إعادة تسخينها

تشكل خطرا على صحة الإنسان: هذه الأطعمة يمنع إعادة تسخينها 9 ماي، 09:30 كثيرا ما يبقى من الطعام في نهاية الوجبة، ورغم إصرار الأمهات على تناول بقايا الطعام في الأيام التالية إلا أنه لا تنبغي إعادة تسخين بعض الأصناف أبدا وتناولها بسبب المخاطر الصحية التي قد تحدث. فما هذه الأصناف؟ السبانخ وفقا لخبيرة التغذية الأميركية هاريني بالا، تحتوي السبانخ على نترات، وتزداد مستوياتها مع الطهي، كما أظهرت الدراسات. والنترات هي مركبات بسيطة توجد بشكل طبيعي في أجسامنا. وتوجد النترات أيضا في الأطعمة الصحية وغير الصحية. وعند درجات حرارة عالية -مثل إعادة تسخين الخضار الورقية- تتحول النترات إلى نيتروزامين، وهو مركب مرتبط بالسرطان. الشاي تتحلل المواد التي تملك الخصائص المضادة للأكسدة في الشاي عند تسخينه بينما يزداد مستوى مواد أخرى، تساهم في إعطائه الطعم المر. وتقول بالا لصحيفة نيويورك بوست إن أي 'بكتيريا كامنة' في الشاي يمكن أن تصبح 'نشطة' مع إعادة التسخين، مما يشكل خطرا صحيا على المستهلكين. الأرز وقالت بالا إن النشا لا بأس من إعادة تسخينه طالما تم تخزينه في وعاء محكم الغلق داخل الثلاجة في غضون ساعتين من طهيه. وحذرت من أن الانتظار لأكثر من ساعتين لتخزينه يزيد من خطر انتشار البكتيريا الخطيرة في الطعام. إذا كنت تطبخ الأرز في الصباح وتخزنه في الثلاجة ليلا لتناوله في اليوم التالي، فهناك احتمال كبير لتكوين العصيات الشمعية، وهي نوع من البكتيريا التي تؤثر عادة على الأطعمة النشوية وتؤدي إلى التسمم الغذائي، وغالبا ما يشار إليها باسم 'متلازمة الأرز المقلي'، وهو مرض خطير أدى إلى الوفاة في حالات نادرة. ووفقا لإدارة الغذاء والدواء الأميركية، هناك ما يقدر بنحو 63 ألفا و400 حالة تسمم من العصيات الشمعية كل عام. وتشمل الأعراض عادة تقلصات المعدة والغثيان، والقيء، والإسهال، والحمى.