يتم حجز دور مركزي في الحماية ضد اختراق البكتيريا من الأمعاء إلى بقية الجسم لـ "الخلايا الكأسية"، وهي خلايا ظهارية ذات بنية وخصائص فريدة من نوعها، والتي تفرز مواد مختلفة لصد الغزاة.
أحد أهم خطوط الدفاع عن الجسم يوجد في الجهاز الهضمي. تفصل طبقة رقيقة من الخلايا، الخلايا الظهارية، المساحة الداخلية للأمعاء، حيث تتواجد أكبر تجمعات البكتيريا على الكوكب، والأنسجة المعقمة على الجانب الآخر، مما يمنع تغلغل البكتيريا وعوامل المرض إلى الجسم. ويحافظ على التوازن في الأمعاء. يتم حجز دور مركزي في الدفاع لـ "الخلايا الكأسية"، وهي الخلايا الظهارية ذات البنية والخصائص الفريدة، والتي تفرز مواد مختلفة لدرء الغزاة. لسنوات عديدة، اعتبرها العلماء خلايا "غبية"، تنتج وتفرز مواد في الأمعاء دون تخطيط ومراقبة. اكتشف البحث الذي أجراه فريق دولي من العلماء، بقيادة باحثين من معهد وايزمان للعلوم، وجامعة كولومبيا البريطانية، وجامعة ييل، لأول مرة أن آلية تحكم متطورة تعمل في الخلايا الكأسية التي تنظم إفراز المواد منها، وتحديد اللاعبين الرئيسيين فيها. تكشف نتائج البحث، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Cell، عن الآليات المسؤولة عن العلاقات المتبادلة المعقدة بين مجموعات البكتيريا والجسم الذي يخزنها.
أهمية الخلايا الكأسية للحفاظ على صحة الإنسان ليس موضع شك: فمن المعروف أن الفئران التي لا تحتوي على الخلايا الكأسية تميل إلى الإصابة بالأمراض والالتهابات المتكررة. تفرز الخلايا الكأسية، التي تشكل حوالي عُشر إلى خمس جميع الخلايا الظهارية، بروتينات مضادة للبكتيريا في تجويف الأمعاء، وهو نوع من المضادات الحيوية الطبيعية، بالإضافة إلى المخاط: مادة مضادة للميكروبات تشبه الهلام والتي تحجب جدران الأمعاء. ، يمنع تغلغل البكتيريا في الأنسجة. في الواقع، هذه "مصانع" فعالة، تنتج المواد الحيوية، وتعبئتها في فقاعات، وتوجهها إلى غشاء الخلية، وتطلق محتوياتها إلى الخارج. هذه الحقائق معروفة منذ حوالي 100 عام، لكن حتى اليوم لم يتمكن العلماء من تحديد عوامل التحكم التي تحدد، على سبيل المثال، متى ستبدأ آليات الإفراز في العمل وما هي المواد التي سيتم إفرازها.
البحث الحالي والذي تم إجراؤه على الفئران شارك فيه طلاب البحث كريستوف ثيس وماين ليفي وميريف كاتز من مجموعة الدكتور إيران ألينيف من قسم علم المناعة في معهد وايزمان للعلوم، مجموعة البروفيسور بريت اكتشف فينلي من جامعة كولومبيا البريطانية، ومجموعة البروفيسور ريتشارد فلافيل من جامعة ييل، أنه في قلب آلية التحكم توجد مجموعة بروتينية فريدة تسمى الجسيم الالتهابي. هذا هو "جهاز الاستشعار" الذي يراقب السكان البكتيريين: يتم إنشاؤه بعد سلسلة من الإشارات الدقيقة التي تنتقل في الخلية، وينفذ استجابة التهابية. في الماضي اكتشف الدكتور ألينيف أول جسيم التهابي يتم التعبير عنه في الخلايا الظهارية، والآن أصبح من الواضح أن الخلايا الرئيسية التي يتكون فيها هي الخلايا الكأسية، وأن وظيفتها هي تنظيم إفراز الفقاعات من هذه الخلايا . عندما ابتكر العلماء خلايا كأسية لا تحتوي على جسيم ملتهب، تكونت المواد المضادة للبكتيريا بالفعل وتعبئتها في فقاعات، لكن الفقاعات لم يتم إطلاقها في تجويف الأمعاء ولم تشكل طبقة واقية مناسبة.
واكتشف العلماء أنه بدون وجود جسيم ملتهب، تضعف قدرة الجسم على حماية نفسه عن طريق إفراز المخاط أو بروتينات المضادات الحيوية. ونتيجة لذلك، تتمكن البكتيريا المسببة للأمراض من الالتصاق بسهولة بأنسجة الأمعاء واختراقها، وبالتالي قد تسبب المرض. يؤثر عدم التوازن أيضًا على مجموعات البكتيريا التي لا تسبب الأمراض عادةً: فغياب آليات الدفاع يسمح لها بالتكاثر، والاتصال المباشر بالجسم، وزيادة التعرض لمجموعة متنوعة من الأمراض مثل الالتهابات المعوية، والسمنة. والسكري والسرطان.
وفي وقت لاحق، أراد العلماء التحقق من مدى تأثير الجسيم الالتهابي على إفراز الفقاعات من الخلايا الكأسية. واكتشفوا أن عملية التحكم تتضمن آلية خلوية مألوفة تسمى الالتهام الذاتي. تم تعريف الالتهام الذاتي في البداية على أنه آلية يتم تنشيطها في أوقات المجاعة أو غيرها من الضغوط، وتسمح للخلية بإعادة استخدام مكونات الخلية من أجل البقاء - "أكل نفسها". وتبين فيما بعد أن الآلية نفسها تشارك في عمليات الإفراز: فهي التي تتسبب في نضوج الحويصلات، ونتيجة لذلك تبدأ في شق طريقها إلى غشاء الخلية. بمعنى آخر، أظهرت النتائج أنه في الخلايا الكأسية، يتم التحكم في إفراز المواد المضادة للبكتيريا بواسطة الجسيم الالتهابي، الذي يعمل من خلال التأثير على آلية الالتهام الذاتي.
تكشف نتائج البحث لأول مرة عن كيفية عمل آلية تحكم مهمة تملي التفاعلات بين المجموعات البكتيرية في الأمعاء وخلايا الجسم التي تؤويها. هذه التفاعلات حاسمة بالنسبة للأداء الطبيعي للجسم، وانتهاكها قد يسبب مجموعة متنوعة من الأمراض. "بالإضافة إلى ذلك"، يقول الدكتور ألينيف، "يظهر البحث أن الخلايا الظهارية للأمعاء، التي تتفاعل بشكل مباشر مع البيئة الخارجية للأمعاء، وخاصة الخلايا الكأسية، هي في الواقع خلايا مناعية - وهي خلايا مهمة ومهمة". جزء لا يتجزأ من جهاز المناعة الفطري. وهذا له تأثير في توسيع فهمنا لجهاز المناعة. إن فهم الآليات الجزيئية التي يتحكم بها الجسم في التجمعات البكتيرية الموجودة داخله يمكن أن يؤدي إلى تطوير علاجات جديدة موجهة ضد الأمراض البشرية الشائعة."
