DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1737229
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41657897
تاريخ النشر: 2026-01-23
المؤلف: Wenjing Ma وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيوم المعوي والصحة
نظرة عامة
تسلط المراجعة الضوء على الدور الهام لميكروبات الأمعاء في الوساطة بين تأثيرات التلوث البيئي على الصحة، والذي يمتد إلى ما هو أبعد من سمية الأعضاء المباشرة. تناقش كيف أن التعرض لمختلف الملوثات – مثل ملوثات الهواء، والمعادن الثقيلة، والملوثات العضوية الثابتة – يغير التركيب الميكروبي والنشاط الأيضي، مما يؤدي إلى اضطرابات في إشارات المضيف والميكروب. تؤدي هذه التغييرات إلى إضعاف سلامة حاجز الأمعاء وتوازن المناعة، مما يحفز الإجهاد التأكسدي، والالتهاب المزمن، واضطراب الغدد الصماء العصبية. تم تحديد المسارات الجزيئية الرئيسية، بما في ذلك عدم توازن الأكسدة والاختزال وتنشيط TLR4/NF-κB وNLRP3، كروابط حاسمة بين التعرض البيئي ونتائج الأمراض، مما يساهم في الاضطرابات الأيضية، وعدم التوازن المناعي، والسمية العصبية، وتكوين السرطان.
عند النظر إلى المستقبل، تؤكد الأبحاث على الحاجة إلى نهج على مستوى الأنظمة لفهم تفاعلات الملوثات والميكروبات، من خلال دمج متعدد الأومكس، والذكاء الاصطناعي، والإكسبوزومكس. تعتبر هذه الجهود متعددة التخصصات ضرورية لرسم العلاقات السببية بين الملوثات والميكروبات ونتائج الصحة، مما يوجه في النهاية تطوير التدخلات القائمة على الميكروبات. تؤكد النتائج على إمكانية استهداف ميكروبات الأمعاء كاستراتيجية علاجية للتخفيف من تأثيرات التلوث البيئي على الصحة، مما يعزز صحة الإنسان والنظام البيئي في مواجهة التحديات البيئية المتزايدة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الدور الحاسم لميكروبات الأمعاء كمنظم مركزي لفيزيولوجيا الإنسان. تتكون ميكروبات الأمعاء، التي تتكون في الغالب من بكتيريا من الفصائل Firmicutes وBacteroidetes وActinobacteria، من تغييرات ديناميكية، خاصة خلال مراحل الحياة المبكرة، تتأثر بعوامل مثل النقل من الأم، والنظام الغذائي، والتعرضات البيئية. تؤدي هذه المجتمع الميكروبي وظائف أساسية، بما في ذلك التنظيم الأيضي من خلال تخمير الكربوهيدرات المعقدة إلى جزيئات قابلة للامتصاص وتخليق الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) التي تعدل الأيض والالتهاب. بالإضافة إلى ذلك، تُعتبر ميكروبات الأمعاء متورطة في أيض الأحماض الصفراوية وتظهر تحولات كبيرة استجابةً للملوثات البيئية، والتي يمكن أن تغير التركيب الميكروبي والإمكانات الوظيفية.
علاوة على ذلك، تلعب ميكروبات الأمعاء دورًا محوريًا في تعديل المناعة من خلال تدريب الجهاز المناعي الفطري، والتأثير على التوازن بين خلايا T المساعدة 17 (Th17) وخلايا T التنظيمية (Treg)، وتعزيز إفراز الغلوبولين المناعي A (IgA) للمناعة المخاطية. كما تساهم في حماية الحاجز من خلال الحفاظ على سلامة طبقة المخاط المعوية، مما يمنع دخول المواد الضارة إلى مجرى الدم. يبرز دمج وجهات نظر الإكسبوزوم والميتابولوم أهمية فهم التفاعلات الكيميائية الحيوية بين العوامل البيئية، والتأثيرات الميكروبية، وصحة الإنسان.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على الأدوار الحاسمة لميكروبات الأمعاء في الحفاظ على صحة المضيف وتأثيرات الملوثات البيئية الضارة على هذا المجتمع الميكروبي. تؤدي ميكروبات الأمعاء، المستمدة من المصادر الأمومية، والغذائية، والبيئية، وظائف أساسية مثل التنظيم الأيضي من خلال تخمير الألياف الغذائية إلى أحماض دهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، وتعديل المناعة من خلال تعزيز تمايز خلايا T التنظيمية، وحماية الحاجز من خلال تعزيز بروتينات الوصل الضيقة، وتسهيل التواصل بين الأمعاء والدماغ عبر تنظيم الناقلات العصبية. يمكن أن تؤدي اضطرابات التوازن الميكروبي، التي تُسمى خلل الميكروبات، إلى تقليل التنوع الميكروبي وزيادة خطر الإصابة بمختلف الأمراض بسبب ضعف الوظائف الأيضية والمناعية.
تؤكد الورقة على تحول في نموذج علم السموم البيئية، مقترحةً أن تُعتبر ميكروبات الأمعاء ليست فقط ككيان سلبي ولكن كوسيط نشط لتأثيرات الملوثات البيئية على الصحة. ركزت الأساليب التقليدية في علم السموم بشكل أساسي على التأثيرات المباشرة المحددة للأعضاء، وغالبًا ما أهملت دور الميكروبات في الوساطة بين هذه التأثيرات. يقترح المؤلفون إطارًا آليًا يربط بين التعرض البيئي واضطراب الميكروبات، مما يؤدي بعد ذلك إلى خلل في المضيف وتطور الأمراض. يدعون إلى تقييمات مخاطر أكثر شمولاً تدمج تفاعلات الميكروبات لفهم أفضل لتداعيات الصحة الناتجة عن التعرض المزمن للملوثات بجرعات منخفضة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1737229
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41657897
Publication Date: 2026-01-23
Author(s): Wenjing Ma et al.
Primary Topic: Gut microbiota and health
Overview
The review highlights the significant role of gut microbiota in mediating the health impacts of environmental pollution, which extends beyond direct organ toxicity. It discusses how exposure to various pollutants—such as air pollutants, heavy metals, and persistent organic pollutants—alters microbial composition and metabolic activity, leading to disruptions in host-microbe signaling. These changes result in the impairment of intestinal barrier integrity and immune homeostasis, triggering oxidative stress, chronic inflammation, and neuroendocrine dysregulation. Key molecular pathways, including redox imbalance and the activation of TLR4/NF-κB and NLRP3, are identified as critical links between environmental exposure and disease outcomes, contributing to metabolic disorders, immune imbalances, neurotoxicity, and carcinogenesis.
Looking ahead, the research emphasizes the need for a systems-level approach to understand pollutant-microbiota interactions, integrating multi-omics, artificial intelligence, and exposomics. Such interdisciplinary efforts are crucial for mapping the causal relationships between pollutants, microbiota, and health outcomes, ultimately guiding the development of microbiota-based interventions. The findings underscore the potential of targeting gut microbiota as a therapeutic strategy to mitigate the health impacts of environmental pollution, thereby enhancing both human and ecosystem health in the face of increasing environmental challenges.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical role of gut microbiota as a central regulator of human physiology. The gut microbiota, predominantly composed of bacteria from the phyla Firmicutes, Bacteroidetes, and Actinobacteria, undergoes dynamic changes, especially during early life, influenced by factors such as maternal transmission, diet, and environmental exposures. This microbial community performs essential functions, including metabolic regulation through the fermentation of complex carbohydrates into absorbable molecules and the synthesis of short-chain fatty acids (SCFAs) that modulate metabolism and inflammation. Additionally, the gut microbiota is implicated in bile acid metabolism and exhibits significant shifts in response to environmental pollutants, which can alter microbial composition and functional potential.
Moreover, the gut microbiota plays a pivotal role in immune modulation by training the innate immune system, influencing the balance between T helper 17 (Th17) and regulatory T (Treg) cells, and promoting the secretion of immunoglobulin A (IgA) for mucosal immunity. It also contributes to barrier protection by maintaining the integrity of the intestinal mucus layer, thereby preventing harmful substances from entering the bloodstream. The integration of exposome and metabolome perspectives further emphasizes the importance of understanding the biochemical interactions between environmental factors, microbial influences, and human health.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the critical roles of gut microbiota in maintaining host health and the detrimental effects of environmental pollutants on this microbial community. Gut microbiota, derived from maternal, dietary, and environmental sources, performs essential functions such as metabolic regulation through the fermentation of dietary fibers into short-chain fatty acids (SCFAs), immune modulation by promoting regulatory T cell differentiation, barrier protection by enhancing tight junction proteins, and facilitating gut-brain communication via neurotransmitter regulation. Disruption of microbial homeostasis, termed dysbiosis, can lead to reduced microbial diversity and an increased risk of various diseases due to compromised metabolic and immune functions.
The paper emphasizes a paradigm shift in environmental toxicology, suggesting that gut microbiota should be considered not only as a passive entity but as an active mediator of the health impacts of environmental pollutants. Traditional toxicological approaches have primarily focused on direct organ-specific effects, often neglecting the microbiota’s role in mediating these effects. The authors propose a mechanistic framework linking environmental exposure to microbiota disruption, which subsequently leads to host dysfunction and disease development. They call for more comprehensive risk assessments that incorporate microbiota interactions to better understand the health implications of chronic, low-dose exposure to pollutants.