الإنتان: حالة طبية طارئة وخطيرة

ربما أُصبتَ بالعدوى في وقتٍ ما؛ فلعلك تعرضت لجرح أو خدش أثناء اللعب في الخارج فصار الجرح متورمًا وتحول إلى اللون الأحمر، أو ربما أُصبتَ بحمى وسعال وشخّص الطبيب حالتك بالإنفلونزا أو الالتهاب الرئوي أو كوفيد-19. وربما تعافيتَ من تلقاء نفسك أو تناولتَ بعض الأدوية لعلاج العدوى، غير أن الأرجح أنك تحسَّنت دون عناء يُذكر، والفضل في ذلك يعود لجهازك المناعي. ففي حالته الطبيعية، يكون الجهاز المناعي أشبه بفريق دفاع مُدرب تدريبًا عاليًا؛ حيث يتعرّف على الكائنات الضارة ويهاجمها ويساعد أجسادنا على التعافي، ولكن في بعض الأحيان قد تسوء الأمور وتخرج عن السيطرة.

فعندما يُصاب بعض الناس بعدوى خطيرة -خاصةً كبار السن أو من يعانون أمراضًا سابقة أو ضعفًا عامًا- قد يُصاب الجهاز المناعي باختلال في استجابته. وفي هذه الحالات، لا يستجيب الجهاز المناعي للعدوى استجابة صحيحة؛ فقد يبالغ في ردة فعله مبالغةً تؤدي إلى إلحاق الضرر بأجزاء سليمة من الجسم، أو قد تكون استجابته ضعيفةً مما يسمح للجراثيم بالانتشار بسهولة. وقد يؤدي اختلال استجابة الجهاز المناعي إلى حالة طبية خطيرة جدًا تُسمى الإنتان، وهي استجابة غير طبيعية وخطيرة للعدوى تؤثر على الجسم كله، تخيل الأمر كحريق اندلع في غرفة واحدة، لكنه سرعان ما انتشر في المنزل بأكمله ليشمل كل الزوايا. هذا ما يحدث بالضبط عند إصابة الجسم بالإنتان الذي قد يتسبب -في أسوأ الحالات- في توقف الأعضاء الحيوية مثل القلب والرئتين والكليتين عن العمل بصورة طبيعية، مما قد يؤدي إلى الوفاة.

قد تندهش حين تعلم أن الإنتان هو أحد الأسباب الرئيسية للوفاة في جميع أنحاء العالم؛ فهو يتسبب في نحو حالة وفاة واحدة تقريبًا من بين كل 5 وفيات كل عام، وهذا يفوق عدد الوفيات الناجمة عن أي نوع من أمراض القلب أو السرطان! وفي عام 2017 وحده، تسبب الإنتان في وفاة حوالي 11 مليون إنسان [1]. بيد أن الكثيرين لا يدركون مدى انتشار الإنتان وخطورته، ويعود ذلك جزئيًا إلى عدم الإشارة إليه دائمًا كسبب للوفاة؛ فغالبًا ما يكون ≫مختبئًا≪ خلف أنواع أخرى من العدوى أو الأمراض التي يعاني منها المريض. ولقد سلطت جائحة كوفيد-19 الضوء على هذه المشكلة، إذ كانت معظم الوفيات الناتجة من الإصابات الشديدة بالفيروس تعود في الحقيقة إلى الإنتان، حين تسبب الفيروس في إحداث استجابة مناعية مختلة [2].

وتتضمن علاجات الإنتان حاليًا استخدام الأدوية لمحاربة العدوى الأساسية، وتقديم الرعاية الداعمة للحفاظ على وظائف الأعضاء؛ ولكن لا توجد حتى الآن علاجات لإصلاح خلل الجهاز المناعي الذي يسبب الإنتان في المقام الأول. وقد تنجح علاجات الإنتان مع بعض المرضى ولكنها قد لا تنجح مع آخرين، وحتى مع العلاجات الحالية، فإن أكثر من 22% من الأشخاص الذين يدخلون المستشفى بسبب الإنتان يفارقون الحياة [1].

تبايُن أعراض الإنتان من مريضٍ إلى آخر

تتمثل إحدى الصعوبات التي تجعل الإنتان مرضًا فتاكًا للغاية في أن الأطباء يجدون صعوبة أحيانًا في تشخيص إصابة المرضى به. فقد تشبه الأعراض المبكرة للإنتان أعراض العديد من المشكلات الصحية الشائعة الأخرى، مثل الارتفاع غير الطبيعي في درجة حرارة الجسم، أو تغيرات في ضغط الدم أو معدل التنفس أو معدل ضربات القلب؛ ما يجعل التشخيص المبكر للإنتان أمرًا صعبًا [3].

ومما يزيد من صعوبة تشخيص الإنتان أن أعراضه قد تتفاوت من مريض إلى آخر؛ لذا لا توجد قائمة موحدة من الأعراض يمكن للأطباء ≫التحقق منها≪ لتأكيد الإصابة بالإنتان. وكلما استغرق الطبيب وقتًا أطول لتشخيص الإنتان، زادت حالة المريض سوءًا، وبات علاج الإنتان أكثر صعوبة. ويساهم هذا التباين أيضًا في تفسير سبب فشل بعض العلاجات مع بعض المرضى دون غيرهم.

ولا يزال الباحثون لا يعرفون بالضبط لماذا يتخذ الإنتان أشكالًا متنوعة، وقد يعود هذا التباين إلى عوامل تخص المريض نفسه، مثل العمر، والجنس، والجينات، والأمراض الأخرى التي قد يعاني منها، وأنواع الأدوية التي يتناولها. كما قد ينتج التباين من عوامل تتعلق بالعدوى ذاتها، مثل نوع الكائن الدقيق المسبب لها (بكتيريا أو فيروس مثلًا)، أو المكان الأصلي للعدوى (مثل الرئتين، أو المسالك البولية، أو الجلد)، أو المدة التي قضاها المريض وهو يعاني من المرض (الشكل 1).

ولتحسين تشخيص الإنتان وعلاجه، يحتاج الباحثون أولًا إلى فهم ما يحدث في الأجهزة المناعية لكل مريض على حدة. وربما يساعد فهم الطرق التي يختل بها عمل الجهاز المناعي في تفسير سبب تنوع أعراض الإنتان واختلافها بين المرضى.

رؤية الصورة الكاملة

تخيّل أنك تحاول إكمال أحجية تتكون من 1,000 قطعة؛ كيف ستواجه هذا التحدي؟ هل ≫ستقترب≪ لتفحص التفاصيل الصغيرة لكل قطعة على حدة، أم ≫ستبتعد≪ لتنظر إلى ≫الصورة الكاملة≪ المطبوعة على الصندوق؟ ربما ستفعل الأمرين معًا، أليس كذلك؟ ولكن بدون رؤية الصورة الكاملة، سيكون من الصعب جدًا تجميع قطع الأحجية وربطها ببعضها البعض.

تمامًا مثل الأحجية الضخمة، يتكون الجهاز المناعي من مئات المكونات؛ حيث تتعاون أنواع عديدة من الخلايا والبروتينات معًا لحماية أجسامنا من الكائنات التي تهاجمها. وقد يشمل الاختلال الذي يحدث أثناء الإنتان العديد من ≫قطع الأحجية≪ في الجهاز المناعي، بل ويؤثر على أنظمة الجسم الأخرى كذلك. وفي حين أن ≫الاقتراب≪ لدراسة كيفية تصرف نوع واحد من الخلايا أو البروتينات أثناء الإنتان قد يمنح الباحثين بعض المعلومات المهمة، إلا أنهم لا يستطيعون رؤية آلية تعاون القطع مع بعضها البعض، وكيف يمكن أن يختل هذا التنسيق المعقد إلا من خلال ≫الابتعاد≪. ويُطلق على هذا النوع من النُهج الذي يعتمد على رؤية ≫الصورة الكاملة≪ واستخدام التحليل الرياضي لمساعدة الباحثين على فهم المناعة، اسم علمالمناعة النُظمي [4]. ولكن، كيف يمكن للباحثين بالضبط تسخير هذا العلم لفهم الإنتان؟

دراسة الجينات النشطة تكشف عن خمسة أنواع من الإنتان

تتمثل إحدى الطرق التي سخّر بها الباحثون علم المناعة النُظمي لفهم ≫الصورة الكاملة≪ لجهاز المناعة في مراقبة الجينات المناعية النشطة (المُشغَّلة) لدى مرضى الإنتان. وكما تعلم، فإن الجينات عبارة عن ≫تعليمات خلوية≪ لصنع البروتينات؛ وهي الجزيئات المسؤولة عن كل ما يحدث تقريبًا في أجسامنا، من بناء الأنسجة والأعضاء إلى مقاومة العدوى (الشكل 2A). وأثناء الإصابة بالإنتان، تصبح جينات معينة أكثر نشاطًا من المعتاد، بينما قد يصبح البعض الآخر أقل نشاطًا، مما يؤثر على كيفية استجابة الجهاز المناعي.

ويمكن للباحثين استخدام تقنيات مخبرية قوية، بما في ذلك طريقة تُسمى تسلسل الحمض النووي الريبي، لدراسة مدى نشاط كل جين؛ حيث يعملون ببساطة على ≫قياس≪ النشاط الجيني في خلايا المريض من خلال مراقبة إنتاج الحمض النووي الريبي، الذي يحدث عند تنشيط الجين لصنع البروتينات (الشكل 2B). ومن خلال مراقبة مدى نشاط (أو خمول) جينات معينة لدى مرضى الإنتان، قد يفهم الباحثون كيفية اختلال استجابة النظام المناعي في حالات الإنتان، وكيف يختلف سلوكه من شخصٍ لآخر.

عندما استخدم الباحثون تقنية تسلسل الحمض النووي الريبي لدراسة الخلايا المناعية لمئات الأشخاص المصابين بالإنتان، واجهوا كمية هائلة من البيانات تفوق قدرة البشر على تحليلها دون مساعدة أجهزة الحاسوب؛ لذا لجأوا إلى تعلم الآلة، وهو نوع من الذكاء الاصطناعي، يستطيع الغوص في هذه البيانات الضخمة للعثور على الأنماط المخفية (الشكل 2C). كما ساعدهم تعلم الآلة في تحديد الجينات المشتركة ذات النشاط المتغير، وهو ما مهّد الطريق أمامهم للتشخيص المبكر. وقد اكتشف الباحثون أيضًا تباينًا بين المرضى، حيث حددوا خمسة أنواع رئيسية من الإنتان، أطلقوا عليها اسم الأنماط الداخلية. يمثل كل نمط داخلي استجابة فريدة للجهاز المناعي، مع مجموعة خاصة مُكونة من 200 جين تكون إما أكثر أو أقل نشاطًا من المعتاد، مما يؤدي إلى ظهور أعراض مختلفة (الشكل 3) [5]. على سبيل المثال، تشير نتائج تسلسل الحمض النووي الريبي إلى أن مرضى أحد الأنماط الداخلية يعانون من إنتان يكون فيه الجهاز المناعي مفرط النشاط، مما يسفر عن التهاب شديد، بينما في نمط داخلي آخر، قد يكون الجهاز المناعي مثبطًا (غير نشط بما يكفي) ويكافح بصعوبة لمحاربة العدوى.

ويُعد اكتشاف الأنماط الداخلية للإنتان أمرًا مثيرًا للغاية؛ نظرًا لإمكانية اكتشافها في مرحلة مبكرة جدًا، أي قبل أن يتمكن الأطباء عادةً من تشخيص الحالة. وكما ذكرنا سابقًا، كلما تمكنّا من تشخيص المرضى في وقت أبكر، زادت فرصهم في التعافي والشفاء التام. كما تساهم الأنماط الداخلية في تفسير سبب استجابة بعض المرضى لعلاج معين بينما لا يستجيب آخرون له، وهذا يفتح الباب أمام الطب الشخصي، وهو نهج يخصص فيه الأطباء العلاجات لتناسب التفاصيل الدقيقة لكل مريض، بدلًا من الاعتماد على حل واحد يناسب الجميع. وبناءً على النشاط الجيني للمريض، قد يتمكن الأطباء قريبًا من تشخيص النمط الداخلي المحدد للإنتان وتقديم العلاج الأكثر فعالية لحالته الخاصة، وهي خطوة كبيرة للأمام في عالم الطب!

ما الذي يمكن أن يعلّمنا إياه علم المناعة النُظمي أيضًا حول الإنتان؟

إنتان الدم ليس متباينًا بين المرضى فحسب، بل إنه يتغير أيضًا بمرور الوقت داخل جسم المريض نفسه.

يعني هذا أن الجهاز المناعي قد يتصرف بصورة مختلفة في مراحل متنوعة مع تطور الإنتان؛ ففي البداية، قد يكون مفرط النشاط، مما يسبب التهابًا شديدًا، ولكنه قد يصير مثبطًا في مرحلة لاحقة، مما يعرِّض المريض لخطر الإصابة بعدوى إضافية. وتُعد هذه التحولات في الاستجابات المناعية بمرور الوقت عاملًا آخر يزيد من صعوبة علاج الإنتان في الوقت الحالي. وباستخدام تقنية تسلسل الحمض النووي الريبي، يستطيع الباحثون تتبع كيفية تغير نشاط جينات الجهاز المناعي بمرور الوقت لدى كل مريض. ويمكن أن تُفضي هذه المعلومات إلى ابتكار علاجات خاصة بكل مرحلة؛ وهي علاجات لا تلائم النمط الداخلي للإنتان الذي يعاني منه المريض فحسب، بل تلائم أيضًا مرحلة المرض، سواء أكان في المرحلة المبكرة أم المتوسطة أم المتأخرة. وقد تسهم العلاجات التي تتسم بدرجة أعلى من الدقة والفعالية في تحسين فرص المرضى في التعافي والشفاء.

إن فهم الأسباب الكامنة وراء الإنتان وسُبُل علاجه قد يساعد الأطباء كذلك في التعامل مع الحالات الشديدة من العدوى الفيروسية، مثل كوفيد-19. ويعتقد العديد من الباحثين الآن أن الجوائح المستقبلية قد تنطوي أيضًا على شكل من أشكال الإنتان، بغض النظر عن نوع الفيروس أو البكتيريا المُسببة لها. وهذا يعني أن تطوير علاجات تستهدف الاستجابة المناعية المختلة، بدلًا من استهداف الميكروب نفسه فقط، قد يكون هدفًا بالغ الأهمية.

وإذا تمكن العلماء من إيجاد سُبُل للسيطرة على الاختلال المناعي المُلاحظ في الإنتان، فبإمكانهم إنقاذ الأرواح في الجوائح المستقبلية، حتى قبل توفر لقاحات أو علاجات محددة لتلك العدوى.

وختامًا، فإن دراسة الإنتان لا تعني الاكتفاء بفهم مرض واحد؛ بل تتعلق بحل أحجية قد تساعد في تحسين صحة الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم [6]. وعندما ينظر الباحثون إلى الصورة الكاملة ويدرسون كيفية استجابة الجهاز المناعي للعدوى، فإنهم لا ينقذون أرواح البشر في الحاضر فحسب، بل يُعِدُّون أنفسهم أيضًا لمواجهة تحديات المستقبل.

مسرد للمصطلحات

الجهاز المناعي (Immune System): ↑ هو شبكة معقدة من الأعضاء والخلايا والجينات والبروتينات التي تدافع عن الجسم ضد العدوى، ويُصاب الإنسان بالأمراض عندما يفشل هذا الجهاز في أداء مهمته أو تختلاستجابته.

اختلال الاستجابة (Dysregulated): ↑ تحدث عندما يتغير نشاط الجينات تغيرًا يؤثر على الجهاز المناعي فيستجيب بطريقة غير سليمة؛ إما بالمبالغة في رد الفعل، أو بالتقصير فيه، أو بمهاجمة الجسم نفسه، مما يؤدي إلى ظهور أمراض ومشكلات صحية متنوعة.

الإنتان (Sepsis): ↑ هو استجابة غير طبيعية للعدوى قد تهدد الحياة، وتؤدي إلى تعطل وفشل عضو أو أكثر من أعضاء الجسم، وينتج ذلك من اختلال في استجابة الجهاز المناعي.

علم المناعة النُظمي (Systems Immunology): ↑ هو مجال علمي يدرس جميع أجزاء الجهاز المناعي معًا، مثل الجينات والبروتينات، لمعرفة كيفية عملها وتفاعلها مع بعضها البعض. ويستخدم العلماء أدوات الحاسوب الذكية لفهم هذه الروابط المعقدة وحل ألغازها.

تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-Seq): ↑ هو طريقة لتحويل الحمض النووي الريبي (RNA) إلى حمض نووي ريبي منقصوص الأكسجين (DNA)، ثم تسلسله لتحديد نشاط كل جين في الجسم. ويُطلق عليه أيضًا تسلسل النسخ الجيني.

تعلم الآلة (Machine Learning): ↑ هو نوع من الذكاء الاصطناعي تستخدم فيه أجهزة الحاسوب البيانات والحسابات المتكررة لتقليد التفكير البشري، ما يؤدي إلى تحسين الحلول بمرور الوقت والتعامل مع كميات من المعلومات تفوق قدرة البشر بمراحل.

الأنماط الداخلية (Endotypes): ↑ هي مجموعات من المرضى الذين يشتركون في الأسباب الأساسية للمرض. والأمراض المعقدة مثل الإنتان والسرطان والربو لها أنماط داخلية مختلفة، مما يؤثر على تطور المرض وشدته ومدى فعالية العلاج.

الطب الشخصي (Personalized Medicine): ↑ هو إدراك الخصائص الفريدة لكل فرد واستخدامها لتوجيه القرارات المتعلقة بالوقاية من الأمراض، وتشخيصها، وعلاجها.

إقرار تضارب المصالح

RH هو المخترع المسجل لبراءتي اختراع تغطيان التشخيص المبكر للإنتان (مثل: EP3117030A4) والأنماط الداخلية (مثل: WO2022246553A1). وقد رُخصّت هاتان التقنيتان لشركة (Sepset Biosciences Inc.)، المملوكة جزئيًا لشركة (Asep Medical Inc.)، حيث يشغل REWH منصب الرئيس التنفيذي وهو أحد المساهمين في كلتا~الشركتين.

شكر وتقدير

حررت المقال Susan Debad الحاصلة على درجة الدكتوراة وخريجة كلية مورنينغسايد للدراسات العليا في العلوم الطبية الحيوية بكلية الطب في جامعة ماساتشوستس تشان (الولايات المتحدة الأمريكية) وكاتبة/محررة علمية في شركة إس جي دي للاستشارات ذ.م.م. كما نتوجه بالشكر إلى كل من شارك في تأليف المقال الأصلي: Andy An, Claudia C. dos Santos, and Amy H. Y. Lee. يرغب المؤلف في الإعراب عن تقديره للتمويل المُقدم من المعاهد الكندية لأبحاث الصحة لدعم أبحاثه في مجال الإنتان وعلم المناعة النُظمي. كما يشغل المؤلف حاليًا منصب أستاذ كرسي ≫كيلام≪ في جامعة كولومبيا البريطانية.

إفصاح أدوات الذكاء الاصطناعي

تم إنشاء النص البديل (alt text) المرفق بالأشكال في هذه المقالة بواسطة "فرونتيرز" (Frontiers) وبدعم من الذكاء الاصطناعي، مع بذل جهود معقولة لضمان دقته، بما يشمل مراجعته من قبل المؤلفين حيثما كان ذلك ممكناً. في حال تحديدكم لأي خطأ، نرجو منكم التواصل معنا.