في جميع أنحاء العالم ، تحدث أكثر من مليون حالة وفاة كل عام بسبب أمراض الإسهال التي تؤدي إلى الجفاف وسوء التغذية. ومع ذلك ، لا يوجد لقاح لمكافحة أو منع هذه الأمراض التي تسببها البكتيريا مثل سلالات معينة من بكتريا قولونية. بدلاً من ذلك ، يجب أن يعتمد الأشخاص المصابون بالعدوى البكتيرية على اتخاذ الجسم إحدى استراتيجيتين للدفاع: قتل المتسللين أو إضعاف الدخلاء مع الحفاظ على وجودهم. إذا اختار الجسم إضعاف البكتيريا ، فيمكن أن يحدث المرض بدون الإسهال ، ولكن لا يزال من الممكن انتقال العدوى – وهي عملية تسمى النقل بدون أعراض.
الآن ، وجد علماء Salk أن إقران أنظمة غذائية معينة بالبكتيريا المسببة للأمراض يمكن أن يخلق مناعة دائمة في الفئران دون تكاليف تطوير المرض ، مما يكشف عن استراتيجية تطعيم جديدة محتملة. النتائج التي توصلوا إليها ، نشرت في تقدم العلم في 23 يونيو 2023 ، مهد الطريق لتطوير لقاحات جديدة يمكن أن تعزز مناعة المصابين بأمراض الإسهال وربما التهابات أخرى.
“اكتشفنا أن التحصين ضد التهابات الإسهال ممكن إذا سمحنا للبكتيريا بالاحتفاظ ببعض سلوكياتها المسببة للأمراض” ، كما تقول كبيرة الباحثين البروفيسور جانيل أيريس ، رئيسة معهد سالك للإرث ورئيسة مختبر علم وظائف الأعضاء الجزيئية والأنظمة. “هذه البصيرة يمكن أن تؤدي إلى تطوير لقاحات يمكن أن تقلل الأعراض والوفيات ، وكذلك الحماية من العدوى في المستقبل.”
في عام 2018 ، درس مختبر أيريس كيف يمكن للتدخلات الغذائية أن تخلق عدوى بدون أعراض ، والتي يسميها أيريس علاقة تعاونية بين البكتيريا والمضيف (الشخص أو الحيوان الذي أصابته البكتيريا) حيث لا يعاني المضيف من أي أعراض. اكتشفوا أن النظام الغذائي الغني بالحديد مكّن الفئران من النجاة من عدوى بكتيرية مميتة بشكل طبيعي دون ظهور أي علامات للمرض أو المرض. أدى النظام الغذائي الذي يحتوي على نسبة عالية من الحديد إلى زيادة السكر غير الممتص (الجلوكوز) في أمعاء الفئران ، والتي يمكن للبكتيريا أن تتغذى عليها. كان السكر الزائد بمثابة “رشوة” للبكتيريا ، مما يجعلها ممتلئة ومحفزة لعدم مهاجمة المضيف.
أنتجت هذه العملية عدوى طويلة الأمد بدون أعراض بالبكتيريا ، مما دفع الباحثين إلى الاعتقاد بأن الجهاز المناعي التكيفي (الخلايا والبروتينات التي “تتذكر” العدوى) قد يكون متورطًا.
“القدرة على توليد مناعة دائمة ضد البكتيريا مثل C. القوارض أو بكتريا قولونية لم يكن ممكنا باستخدام استراتيجيات التطعيم المعمول بها. أردنا معرفة الآلية التي كانت تحافظ على هذه المناعة الدائمة ، حتى نتمكن من استخدام هذه الآلية لخلق حل فعال لأمراض الإسهال هذه ، “كما تقول المؤلفة الأولى جريشا تشين ، وهي باحثة سابقة لما بعد الدكتوراه في مختبر أيريس.
انتقل الباحثون لمعرفة كيفية قيام الجسم بقمع أعراض العدوى ، وما إذا كانت العدوى بدون أعراض يمكن أن تخلق مناعة طويلة الأمد ، وما إذا كانت هذه المناعة قابلة للتكاثر كإستراتيجية للتطعيم.
قارن الفريق الفئران بالنظام الغذائي الطبيعي والغني بالحديد بعد ذلك C. القوارض لمعرفة ما إذا كان النظام الغذائي قد أثر على عدوى بلا أعراض. بعد الإصابة مباشرة ، لم تظهر أي أعراض على الفئران التي تتغذى على نظام غذائي غني بالحديد ، بينما ظهرت أعراض على الفئران التي تغذت على نظام غذائي عادي. ثم تم وضع جميع الفئران على نظام غذائي طبيعي لمعرفة ما إذا كانت العدوى بدون أعراض ستستمر.
الفئران التي لديها أجهزة مناعية تكيفية غير وظيفية (الجهاز المناعي الذي “يتذكر” الالتهابات السابقة) ، بغض النظر عما إذا كانت تتبع نظامًا غذائيًا غنيًا بالحديد ، لا يمكنها الاستمرار في الحفاظ على علاقة تعاونية مع البكتيريا. على الرغم من أن النظام الغذائي الغني بالحديد يحد من الأعراض فور الإصابة بالعدوى ، إلا أن الجهاز المناعي التكيفي كان ضروريًا لتعاون دائم. الأهم من ذلك ، أن الفئران التي لديها أجهزة مناعية تكيفية وظيفية كانت تعاني من المرض دون أي أعراض ، مع مناعة دائمة ، كما يتضح من البقاء على قيد الحياة عند الإصابة مرة أخرى بعد شهر.
خلص أيريس وفريقه إلى أن اتباع نظام غذائي غني بالحديد وحده يمكن أن يمنع البكتيريا من خلق أعراض مميتة في الفئران أثناء العدوى النشطة. لكن الجهاز المناعي التكيفي الوظيفي مطلوب للمناعة ضد العدوى في المستقبل في حالة عدم وجود مكملات غذائية.
بعض السلالات البكتيرية ، إذا تحورت بشكل كافٍ ، لا تسبب أعراضًا. لاختبار ما إذا كانت هذه البكتيريا يمكن أن تنتج مناعة دائمة ، كرر الفريق نظامهم الغذائي بالحديد مقابل تجربة النظام الغذائي العادي على الفئران ، ولكن هذه المرة باستخدام بكتيريا يمكن أن تسبب الأمراض والبكتيريا التي لا يمكن أن تسبب المرض. ووجدوا أن الفئران التي تلقت بكتيريا غير مطفرة ومسببة للأمراض فقط كانت قادرة على دعم المناعة عند الإصابة مرة أخرى.
لاحظ العلماء أنه لا ينبغي للناس أن يستهلكوا كميات كبيرة من الحديد بعد قراءة هذه الدراسة. النتائج التي توصلوا إليها أولية وستحتاج إلى تأكيد في البشر.
يأمل الباحثون أن توفر رؤاهم أساسًا للبحوث المستقبلية في البشر وإنشاء فوج التطعيم الذي يحمي ويمنع أمراض الإسهال.
ومن بين المؤلفين الآخرين ناتاليا آر ثورب ، وأبيجيل جيه ميللر ، وياو تشينج لي من سالك.
تم دعم العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (DPI AI144249 ، R01AI4929) ، ومؤسسة NOMIS ، وجائزة DARPA Yong Faculty Award (YFA15 D15AP00097) ، ومنحة زمالة مؤسسة Hillblom Foundation ، ومؤسسة Chapman ، وصندوق Helmsley Charitable Trust ،