Methods for evaluating the effectiveness of prebiotics

مقدمة:

مع استمرار تزايد الاهتمام بصحة الأمعاء، أصبح فهم وتقييم فعالية البريبايوتكس ذا أهمية متزايدة. تلعب البريبايوتكس، التي تعمل كغذاء لبكتيريا الأمعاء المفيدة، دورًا حاسمًا في الحفاظ على ميكروبيوم صحي. يتضمن تقييم فعالية البريبايوتكس طرقًا علمية مختلفة للتأكد من أنها توفر الفوائد الصحية المقصودة.

في هذه المقالة، سوف نستكشف الطرق المختلفة لتقييم فعالية البريبايوتك. من الدراسات المختبرية إلى التجارب السريرية البشرية، تساعد هذه الأساليب الباحثين على تحديد مدى دعم البريبايوتك لصحة الأمعاء والرفاهية العامة. من خلال الخوض في تقنيات التقييم هذه، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل ونحسن استخدام البريبايوتكس في وجباتنا الغذائية.

طالع أيضا:

    البريبايوتيك  و خصائصه ومعاييره  وأسس تصنيفه و آليات عمله  

 البروبيوتيك  وكيفية عمله  ومن يحتاجه؟  

طرق تقييم فعالية البريبايوتيك

تتم دراسة البريبايوتك وتقييم فعاليتها بتقنيات مختلفة تعتمد على ثلاثة جوانب تشمل الهضم والتخمير والتحليل، وللحصول على البريبايوتيك المناسب، يجب اختبار عدم قابليته للهضم، ويجب أن يكون مقاومًا لحموضة المعدة، والتحلل المائي بواسطة إنزيمات الثدييات، والامتصاص الهضمي. 

يتم تقييم كل جانب من جوانب البريبايوتيك من خلال منهجيات مختلفة، لمثل هذه التقييمات، يتم استخدام الأوساط التقليدية، التي تتكون من مستخلص الخميرة، وكلوريد الصوديوم، وماء الببتون، وسداسي هيدرات كلوريد الكالسيوم، وكبريتات المغنيسيوم سباعي هيدرات، وتوين 80، وهيدروكلوريد السيستين، وفيتامين ك، والهيمين، والريسازورين، والأملاح الصفراوية (دو وآخرون). آل.2019).

 بالنسبة للخطوة الأولى، أي هضم البريبايوتكس، يمكن التحقق منه مختبريا وفي الجسم الحي. الهدف الرئيسي هو تقليد الجهاز الهضمي البشري في مراحل مختلفة من الهضم. في المرحلة الفموية، الشروط المقدمة هي NaCl وalpha-amylase لمدة 5 دقائق عند درجة حموضة 7 .

 قد يهمك : ما الفرق بين أطعمة البريبايوتيك البروبيوتيك؟

 عملية المعدة معقدة لتقليدها، في المرحلة المعدية، يتم إعطاء الإنزيمات والبيبسين والليباز المعدي لمدة ساعتين عند درجة حموضة 2.5. بعد مرحلة المعدة، يمكن التحقق من هضم البريبايوتكس في المرحلة الأخيرة، أي مراحل الأمعاء الدقيقة (تودوروف وآخرون 2017). 

فيها يتم إعطاء إنزيمات مثل الكيموتربسين والتربسين والكوليباز والليباز البنكرياسي لمدة ساعتين عند درجة حموضة 6. ويتم اختبار طريقة الهضم في الجسم الحي في النماذج الحيوانية، وخاصة الجرذان والخنازير، والتي تعتبر مفيدة لهذه الأغراض (تشونشاي وآخرون 2018). 

في هذه الدراسات، يمكن تقدير قياس الهضم للركيزة في البراز والتنبيب في الجهاز الهضمي للحيوان. علاوة على ذلك، في الدقاق البعيد (distal ileum)، يمكن تصور الركيزة غير المهضومة أثناء إجراء الدراسات السريرية البشرية..

في الخطوة الثانية، يمكن اختبار تخمير مركبات البريبايوتك بواسطة البكتيريا المعوية مختبريا وفي الجسم الحي. في التخمير المختبري، يتم استخدام نظام الدفعات المنهجية، والنظام المستمر، ونظام الأمعاء الاصطناعية للتحقق من التخميرات   (Valdés-Varela et al. 2017) .

في الاستزراع الدفعي، يتم استخدام أنظمة الاستزراع الدفعي المستندة إلى الرقم الهيدروجيني حيث يتم الحفاظ عليه في جهاز التخمير وفقًا للمستوى المناسب من خلال تطبيق تقنية إنتاج الغاز في عمليات التخمير هذه . 

يتم التخمير المستمر للمزرعة بمرحلة واحدة أو متعددة المراحل بناءً على نوع التخمير. (النموذج المعوي للمنظمة الهولندية للبحث العلمي التطبيقي) وSHIME® (محاكي النظام البيئي الميكروبي المعوي البشري) هما نموذجان يمكن من خلالهما دراسة التخمر في المختبر بواسطة نظام الأمعاء الاصطناعي (Oliveira et al. 2017). 

أنواع سلالات البروبيوتيك 

 الهيئات الرقابية لسلامة البروبيوتيك 

تتم طريقة  التخمير في الجسم الحي باستخدام النماذج الحيوانية والنماذج البشرية. في النماذج الحيوانية، يتم جمع عينات البراز بعد معالجتها بالبريبايوتكس. يمكن إجراء الدراسة السريرية على الإنسان بشكل مباشر عن طريق تجميع هواء التنفس وبشكل غير مباشر عن طريق جمع البراز (Oliveira et al. 2017).

الخطوة الأخيرة هي تحليل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) وزيادة ميكروبات الأمعاء والتي يمكن إجراؤها من خلال استراتيجيات جزيئية مختلفة (Aryantini et al. 2017).

 يتم إنتاج الـ (SCFAs)  من تخمير الكربوهيدرات بواسطة ميكروبات الأمعاء والتي تتزايد أعدادها  بشكل مباشر ، ويمكن كشف الـ (SCFAs) عن طريق تحليل كروماتوجرافيا الغاز (GC) وكروماتوجرافيا السوائل عالية الأداء (HPLC). 

كما يمكن استخدام الكشف عن التأين باللهب أو الكشف عن قياس الطيف الكتلي بالاشتراك مع التحليل اللوني للغاز للكشف الفعال. في HPLC، يتم استخدام عمود الطور المعكوس وعمود استبعاد الأيونات بشكل شائع للفحص.

 هناك مجموعة متنوعة من البكتيريا الموجودة في الأمعاء والتي لها دور محدد في التخمرات الحيوية، لذلك يمكن اكتشافها من خلال تطبيق الاستراتيجيات الحديثة. في بداية القرن الحالي، تم استخدام التقنيات القائمة على المزارع لاستكشاف البكتيريا المعوية من البراز البشري، ليتم بعد ذلك نقل هذه التقنية إلى أساليب مستقلة عن الزرع تعتمد على الحمض النووي للكشف عن كمية معينة من الحمض النووي والحمض النووي الريبي (RNA).

 يتم الكشف عن كمية الحمض النووي عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي أو تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (Rodriguez-Castaño et al. 2017).

 يعد التسلسل الحراري والحمض النووي الريبي الريباسي 16s من طرق التسلسل الشائعة؛ في جينات الحمض النووي الريبي 16S، يتم استخدام إشارة النشوء والتطور من درجات مختلفة من التباين للتمييز بين المجموعات البكتيرية (Yadav et al. 2018).

 في التتابع الحراري، يتم التقاط الضوء المنبعث من الحمض النووي المركب وتحليله في برنامج حسابي مثل برنامج primer Express وqbase+ (Foschi et al. 2017). باستثناء هذه DGGE (تغيير طبيعة التدرج الكهربائي للهلام) يمكن استخدامها لتحديد وتوصيف نمط معين من الحمض النووي كمؤشر حيوي. 

يتم إجراء بصمات الحمض النووي بواسطة TRFLP (تعدد أشكال طول جزء التقييد الطرفي) والذي يمكن استخدامه لأغراض المقارنة، لتنوع وتغاير الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء (ريد 2008).

مالفرق بين البريبايوتيك والألياف ؟ 

 فوائد الأغذية المخمرة  

 يمكن إجراء التعرف التطوري للميكروبات المعوية بواسطة تقنية المصفوفة الدقيقة للحمض النووي والماسح الضوئي الفلوري الذي يمكنه اكتشاف الازدواج المستهدف للمسبار. يمكن التعرف على المجموعة البكتيرية باستخدام FISH (التهجين الفلوري في الموقع) حيث يتم تثبيت الخلايا وتهجينها على الشريحة الزجاجية ومراقبتها تحت المجهر الفلوري. تم وصف التقنيات الموجزة لتقييم البريبايوتك في الشكل أعلاه.

 20 سؤالاً متكررًا وإجاباتها حول طرق تقييم فعالية البريبايوتكس

#### السؤال 1: ما هي البريبايوتكس؟

**الإجابة:** البريبايوتك عبارة عن مكونات غذائية غير قابلة للهضم وتعزز نمو البكتيريا المفيدة في الأمعاء. وهي عادة ألياف موجودة في الأطعمة مثل الثوم والبصل والموز والحبوب الكاملة.

#### السؤال 2: كيف تختلف البريبايوتكس عن البروبيوتيك؟

**الإجابة:** البريبايوتك هي ألياف تغذي بكتيريا الأمعاء المفيدة، في حين أن البروبيوتيك هي بكتيريا حية مفيدة تساعد في الحفاظ على ميكروبيوم أمعاء صحي.

#### السؤال 3: لماذا من المهم تقييم فعالية البريبايوتك؟

**الإجابة:** يضمن تقييم فعالية البريبايوتك أنها مفيدة لصحة الأمعاء، وتدعم نمو البكتيريا المفيدة، وتساهم في الصحة العامة.

#### السؤال 4: ما هي الطرق الشائعة لتقييم فعالية البريبايوتك؟

**الإجابة:** تشمل الطرق الشائعة الدراسات المختبرية والنماذج الحيوانية والتجارب السريرية البشرية وتحليل الميكروبيوم والفحوصات الكيميائية الحيوية.

#### السؤال 5: ما هي الدراسات المخبرية؟

**الإجابة:** الدراسات المختبرية هي تجارب معملية يتم إجراؤها في بيئات خاضعة للرقابة، مثل أطباق بيتري أو أنابيب الاختبار، لمراقبة تأثيرات البريبايوتكس على المزارع البكتيرية.

#### السؤال 6: كيف تساعد النماذج الحيوانية في تقييم البريبايوتك؟

**الإجابة:** تُستخدم النماذج الحيوانية، مثل الفئران أو الجرذان، لدراسة تأثيرات البريبايوتك على صحة الأمعاء وتكوين الميكروبيوم في الكائن الحي، مما يوفر رؤى قد تكون ذات صلة بالبشر.

#### السؤال 7: ما هي التجربة السريرية البشرية؟

**الإجابة:** التجربة السريرية البشرية هي دراسة بحثية تتضمن مشاركين من البشر لتقييم تأثيرات البريبايوتك على النتائج الصحية، بما في ذلك التغيرات في ميكروبيوم الأمعاء وصحة الجهاز الهضمي.

#### السؤال 8: ما هو الدور الذي يلعبه تحليل الميكروبيوم في تقييم البريبايوتك؟

**الإجابة:** يتضمن تحليل الميكروبيوم تسلسل الحمض النووي لبكتيريا الأمعاء لتقييم التغيرات في التركيب البكتيري ومدى وفرته استجابةً لتناول البريبايوتك.

#### السؤال 9: ما هي فحوصات الكيمياء الحيوية؟

**الإجابة:** فحوصات الكيمياء الحيوية هي اختبارات معملية تقيس النشاط الأيضي وإنتاج المركبات المفيدة بواسطة بكتيريا الأمعاء استجابةً للبريبايوتكس.

#### السؤال 10: كيف يتم قياس تنوع الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء؟

**الإجابة:** يتم قياس تنوع الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء باستخدام تقنيات مثل التسلسل الجيني لـ 16S rRNA، الذي يحدد ويحدد الأنواع البكتيرية الموجودة في القناة الهضمية.

#### السؤال 11: ما هي أهمية الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) في تقييم البريبايوتك؟

**الإجابة:** الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، مثل الأسيتات والبروبيونات والزبدات، هي مركبات مفيدة تنتجها بكتيريا الأمعاء من البريبايوتك. يتم قياس مستوياتها لتقييم فعالية البريبايوتك.

#### السؤال 12: كيف يمكن أن تؤثر البريبايوتك على صحة الأمعاء؟

**الإجابة:** يمكن أن تعمل البريبايوتكس على تعزيز صحة الأمعاء من خلال تعزيز نمو البكتيريا المفيدة، وتحسين عملية الهضم، ودعم جهاز المناعة.

#### السؤال 13: ما هي الدراسة التي يتم التحكم فيها بالعلاج الوهمي؟

**الإجابة:** الدراسة الخاضعة للتحكم بالعلاج الوهمي هي تصميم تجربة سريرية حيث تتلقى مجموعة واحدة البريبايوتك بينما تتلقى مجموعة أخرى علاجًا وهميًا، مما يسمح بمقارنة وتقييم التأثيرات الحقيقية للبريبايوتك.

#### السؤال 14: كيف يتم تقييم وقت العبور الهضمي في دراسات ما قبل الحيوية؟

**الإجابة:** يمكن تقييم وقت العبور الهضمي باستخدام علامات ظليلة للأشعة أو طرق تتبع أخرى لتحديد مدى سرعة تحرك الطعام عبر الجهاز الهضمي.

#### السؤال 15: ما هو دور زرع الكائنات الحية الدقيقة البرازية (FMT) في أبحاث ما قبل الحيوية؟

**الإجابة:** يتضمن اختبار FMT نقل المواد البرازية من متبرع سليم إلى متلقي لدراسة تأثيرات البريبايوتك على استعادة ميكروبيوم الأمعاء والنتائج الصحية.

#### السؤال 16: كيف يتم استخدام علامات الالتهاب في تقييم البريبايوتك؟

**الإجابة:** يتم قياس علامات الالتهاب، مثل بروتين سي التفاعلي (CRP) والسيتوكينات، لتقييم تأثير البريبايوتك على الالتهاب والاستجابة المناعية.

#### السؤال 17: ما هي التحديات التي تواجه أبحاث البريبايوتك؟

**الإجابة:** تشمل التحديات الاختلافات الفردية في الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء، والاختلافات في العادات الغذائية، وتعقيد القياس الدقيق لتأثيرات البريبايوتك في البشر.

#### السؤال 18: كيف تؤثر العوامل الغذائية على فعالية البريبايوتك؟

**الإجابة:** يمكن أن تؤثر العوامل الغذائية، مثل تناول الألياف بشكل عام ووجود عناصر مغذية أخرى، على فعالية البريبايوتكس من خلال التأثير على تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ونشاطها.

#### السؤال 19: ما هو علم الأيض؟

**الإجابة:** علم التمثيل الغذائي هو دراسة المستقلبات (الجزيئات الصغيرة) التي يتم إنتاجها في الجسم، والتي يمكن استخدامها لتقييم التأثيرات الأيضية للبريبايوتك على بكتيريا الأمعاء وصحة المضيف.

#### السؤال 20: كيف يمكن للتغذية الشخصية أن تعزز فعالية البريبايوتك؟

**الإجابة:** تتضمن التغذية الشخصية تخصيص تناول البريبايوتك على أساس  ملامح الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والاحتياجات الصحية، مما قد يعزز فعاليتها وفوائدها الصحية.

 سلالات البروبيوتيك المستخدمة في علاج الأمراض الأيضية والقلب 

 خاتمة

يتضمن تقييم فعالية البريبايوتكس مجموعة متنوعة من الأساليب، بدءًا من الدراسات المختبرية والنماذج الحيوانية وحتى التجارب السريرية البشرية وتحليل الميكروبيوم المتقدم. من خلال فهم هذه الأساليب، يمكن للباحثين تحديد كيفية دعم البريبايوتكس لصحة الأمعاء والرفاهية العامة بشكل أفضل، مما يؤدي في النهاية إلى توصيات غذائية أكثر فعالية وشخصية.

 طالع

الأطعمة المسموحة والمحظورة للعناية بالجمال

ماهي العادات الغذائية السيئة وكيف أتخلص منها؟