Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa پست‌بیوتیک‌ها و محور روده – ریه در عفونت‌های تنفسی با تأکید بر متابولیت‌های میکروبی و تنظیم دقیق ایمنی مخاطی Postbiotics and the Gut-Lung Axis in Respiratory Infections: The Role of Microbial Metabolites and Their Regulation of Mucosal Immunity ميکروبيولوژي Microbiology مروری Review عفونت‌های تنفسی، از آنفلوانزا و عفونت ویروس سنسیشیال تنفسی (RSV) تا پنومونی باکتریایی، سل و عفونت‌های ثانویه پس از عفونت ویروسی، تحت تأثیر متقابل پیچیده میان میکروبیوم روده، میکروبیوم تنفسی و سیستم ایمنی مخاطی قرار دارند. شواهد فزاینده نشان می‌دهد که محور روده – ریه تنها یک مسیر ارتباطی ایمنی نیست، بلکه یک شبکه متابولیک فعال است که در آن فرآورده‌های میکروبی از طریق گردش خون، مهاجرت سلول‌های ایمنی و سیگنال‌های عصبی، پاسخ‌های اپی‌تلیالی و ایمنی ریه را تنظیم می‌کنند. در این میان، اسیدهای چرب کوتاه‌ زنجیر به‌ویژه بوتیرات، استات و پروپیونات، متابولیت‌های مشتق از تریپتوفان، اسیدهای صفراوی ثانویه و برخی پلی‌آمین‌ها با فعال‌سازی گیرنده‌های متصل به پروتئین G، مهار هیستون‌دی‌استیلازها و تحریک مسیر گیرنده هیدروکربن آروماتیک، بر عملکرد ماکروفاژهای آلوئولی، سلول‌های دندریتیک، نوتروفیل‌ها، سلول‌های T تنظیمی و تولید اینترفرون‌ها اثر می‌گذارند. دیس‌بیوز ناشی از عفونت، آنتی‌بیوتیک‌ها یا کاهش تولید متابولیت‌های میکروبی می‌تواند سد اپی‌تلیالی، تولید پپتیدهای ضد میکروبی و ایمنی ضد ویروسی ریه را مختل کرده و زمینه را برای التهاب بیش ‌از حد و سوپراینفکشن باکتریایی فراهم سازد. در این چارچوب، پست‌بیوتیک‌ها شامل متابولیت‌ها، پپتیدهای ضد میکروبی، اجزای دیواره سلولی، پلی‌ساکاریدها و وزیکول‌های خارج‌ سلولی مشتق از میکروارگانیسم‌های سودمند، به‌عنوان ابزارهای قابل ‌کنترل‌تر نسبت به میکروارگانیسم‌های زنده مطرح شده‌اند و در مطالعات پیش ‌بالینی توانسته‌اند یکپارچگی سد مخاطی، التهاب و پاسخ ضدپاتوژنی را تعدیل کنند. این مقاله مروری با تمرکز بر ارتباط میان پست‌بیوتیک‌ها، متابولیسم میکروبی و ایمنی مخاطی، سازوکارهای مولکولی محور روده – ریه در عفونت‌های تنفسی را بررسی کرده و شواهد مربوط به آنفلوانزا، RSV، SARS-CoV-2، پنومونی باکتریایی و سوپراینفکشن را مقایسه می‌کند. همچنین، محدودیت‌های شواهد موجود، وابستگی اثرات به سویه و ترکیب متابولیتی، تفاوت میان مداخلات زنده و غیرزنده و الزامات توسعه پست‌بیوتیک‌های هدفمند را برای گذار از یافته‌های پیش‌بالینی به درمان‌های دقیق ‌محور مورد بحث قرار Respiratory infections, ranging from influenza and respiratory syncytial virus (RSV) infection to bacterial pneumonia, tuberculosis, and secondary infections following viral disease, are shaped by complex interactions among the gut microbiota, respiratory microbiota, and mucosal immune system. Increasing evidence suggests that the gut–lung axis is not merely an immunological communication pathway but also an active metabolic network through which microbial products regulate pulmonary epithelial and immune responses via systemic circulation, immune cell trafficking, and neural signalling. Among these products, short-chain fatty acids, particularly butyrate, acetate, and propionate, together with tryptophan-derived metabolites, secondary bile acids, and certain polyamines, modulate the functions of alveolar macrophages, dendritic cells, neutrophils, and regulatory T cells, as well as interferon production, through G protein-coupled receptor signalling, histone deacetylase inhibition, and activation of the aryl hydrocarbon receptor pathway. Infection-, antibiotic-, and diet-associated dysbiosis may reduce the production of these microbial metabolites, disrupt epithelial barrier integrity and antimicrobial peptide production, and impair pulmonary antiviral immunity, thereby increasing susceptibility to excessive inflammation and secondary bacterial infections. Against this background, postbiotics, including microbial metabolites, antimicrobial peptides, cell-wall components, polysaccharides, and extracellular vesicles derived from beneficial microorganisms, have emerged as potentially more controllable alternatives to interventions involving live microorganisms. Preclinical evidence suggests that these bioactive components may influence mucosal barrier integrity, inflammatory signalling, and host defence against respiratory pathogens. This review examines the interplay between postbiotics, microbial metabolism, and mucosal immunity. It discusses the molecular mechanisms underlying the gut–lung axis in respiratory infections and critically compares evidence from studies of influenza, RSV, SARS-CoV-2, bacterial pneumonia, and secondary infections. Particular emphasis is placed on strain- and metabolite-specific effects, the differences between live and non-living microbial interventions, translational challenges, and the need to develop targeted postbiotic strategies for precision respiratory therapeutics.   پست‌بیوتیک‌ها, محور روده – ریه, عفونت‌های تنفسی, متابولیت‌های میکروبی, ایمنی مخاطی postbiotics, gut–lung axis, respiratory infections, microbial metabolites, mucosal immunity 344 356 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-19816-1&slc_lang=fa&sid=1 Mahdi Asghari Ozma مهدی اصغری عظمی Yes Assistant Professor, Cellular and Molecular Research Center, Qom University of Medical Sciences, Qom, Iran استادیار، مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران Maryam Tabibi مریم طبیبی No Assistant Professor, Cellular and Molecular Research Center, Qom University of Medical Sciences, Qom, Iran استادیار، مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران Seyyed Reza Moaddab سیدرضا مودب No Professor, Department of Laboratory Sciences, Faculty of Paramedicine, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran استاد، گروه علوم آزمایشگاهی، دانشکده پیراپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران Niloofar Fallahi Alileh نیلوفر فلاحی آلیله No BSc in Microbiology, Nabi Akram University, Tabriz, Iran کارشناسی میکروبیولوژی، دانشگاه نبی اکرم تبریز، تبریز، ایران