2 آوریل 2024- تغییرات میکروبیوم روده در طیف وسیعی از بیماری ها از جمله دیابت نوع 2، چاقی و بیماری التهابی روده نقش دارد. اکنون، تیمی از محققان در موسسه Broad MIT و هاروارد به همراه محققان بیمارستان عمومی ماساچوست دریافته‌اند که میکروب‌های روده ممکن است بر بیماری‌های قلبی عروقی نیز تأثیر بگذارند. در مطالعه ای که در ژورنال Cell منتشر شد، این تیم گونه های خاصی از باکتری ها را شناسایی کردند که کلسترول را در روده مصرف می کنند و ممکن است به کاهش کلسترول و کاهش خطر بیماری قلبی در افراد کمک کنند.

محققان، متابولیت‌ها و ژنوم‌های میکروبی بیش از 1400 شرکت‌کننده در مطالعه ی قلب Framingham را تجزیه و تحلیل کردند، پروژه‌ای که چندین دهه بر عوامل خطر بیماری‌های قلبی عروقی متمرکز بود. آنها کشف کردند که باکتریهایی به نامOscillibacter ، کلسترول را از محیط اطراف خود جذب و متابولیزه می کنند و افرادی که سطوح بالاتری از این میکروب را در روده خود حمل می کنند، سطوح پایین تری از کلسترول دارند. آنها همچنین مکانیسمی را شناسایی کردند که این باکتری احتمالاً برای تجزیه کلسترول از آن استفاده می کند. نتایج نشان می‌دهد که مداخلاتی که میکروبیوم را به روش‌های خاصی دستکاری می‌کنند، می‌توانند روزی به کاهش کلسترول در افراد کمک کنند. این یافته ها همچنین زمینه را برای تحقیقات هدفمندتر در مورد چگونگی تأثیر تغییرات میکروبیوم بر سلامت و بیماری فراهم می کند.

پرفسور Ramnik Xavier، یکی از اعضای اصلی موسسه ی Broad MIT و مدیر برنامه ی ایمونولوژی، گفت: در این تحقیق، ما یافته های انسانی را با اعتبار سنجی آزمایشگاهی ادغام کردیم تا اطمینان حاصل کنیم که به بینش مکانیسمی عملی دست یافته ایم که به عنوان نقطه شروعی برای بهبود سلامت قلب و عروق عمل می کند.

نشانه های متابولیسم کلسترول

در دهه ی گذشته، محققان سایر ارتباط های بین ترکیب میکروبیوم روده و عناصر بیماری های قلبی عروقی، مانند تری گلیسیرید و سطح قند خون افراد را پس از غذا کشف کرده اند. اما دانشمندان تا حدودی نتوانسته بودند این ارتباطات را با درمان‌ها هدف قرار دهند، زیرا آنها درک کاملی از مسیرهای متابولیک در روده نداشتند.

در مطالعه ی جدید، تیم Broad تصویر کامل و دقیق تری از تاثیر میکروب های روده بر متابولیسم به دست آورد. آنها توالی متاژنومیک شات گان را که تمام DNA میکروبی یک نمونه را نمایان می کند، با متابولومیک ترکیب کردند که سطح صدها متابولیت شناخته شده و هزاران متابولیت ناشناخته را اندازه گیری می کند. آنها از این ابزار برای مطالعه ی نمونه های مدفوع افراد شرکت کننده در مطالعه قلب فرامینگهام استفاده کردند.

دکتر مارتین استراژار، دانشمند آزمایشگاه پرفسور Xavier، گفت: نتایج این پروژه بر اهمیت داده‌های با کیفیت بالای بیماران تأکید می‌کند و به ما این امکان را می‌دهد تا اثراتی را که واقعاً ظریف هستند، و اندازه‌گیری آنها سخت است را مستقیماً پیگیری کنیم.

این رویکرد بیش از 16000 ارتباط بین میکروب‌ها و ویژگی‌های متابولیک را آشکار کرد، از جمله یک ارتباط که به‌ویژه قوی بود: افرادی که چندین گونه از باکتری‌های جنس Oscillibacter را داشتند، نسبت به افرادی که فاقد این باکتری بودند، سطح کلسترول پایین‌تری داشتند. محققان دریافتند که گونه‌های جنسOscillibacter  به‌طور شگفت‌انگیزی در روده فراوان هستند و به طور متوسط از هر 100 باکتری، 1 باکتری را تشکیل می‌دهند.

سپس محققان می خواستند مسیر بیوشیمیایی را که میکروب ها برای تجزیه کلسترول استفاده می کنند، کشف کنند. برای انجام این کار، آنها ابتدا باید این باکتری را در آزمایشگاه رشد می دادند. خوشبختانه، این آزمایشگاه سال‌ها وقت خود را صرف جمع‌آوری باکتری‌ها از نمونه‌های مدفوع کرده است تا یک کتابخانه منحصر به فرد ایجاد کند که شامل Oscillibacter نیز می‌شود.

پس از رشد موفقیت آمیز این باکتری ها، محققان از طیف سنجی جرمی برای شناسایی محتمل ترین محصولات جانبی متابولیسم کلسترول در این باکتری ها استفاده کردند. این کار به آنها اجازه داد تا مسیرهایی را که این باکتری برای کاهش سطح کلسترول استفاده می کند، تعیین کنند. آنها دریافتند که این باکتری ها کلسترول را به محصولات میانی تبدیل می کنند که می تواند توسط باکتری های دیگر تجزیه شده و از بدن دفع شود. سپس، تیم از مدل‌های یادگیری ماشینی برای شناسایی آنزیم‌های کاندید مسئول این تبدیل بیوشیمیایی استفاده کردند و سپس آنزیم‌ها و محصولات تجزیه کلسترول را به‌طور خاص درOscillibacter  خاصی در آزمایشگاه شناسایی نمودند.

محققان یک گونه باکتری دیگر را در روده به نام Eubacterium coprostanoligenes پیدا کردند که به کاهش سطح کلسترول نیز کمک می کند. این گونه حامل ژنی است که دانشمندان قبلا نشان داده بودند در متابولیسم کلسترول نقش دارد. در این تحقیق جدید، محققان کشف کردند که Eubacterium ممکن است اثر هم افزایی با Oscillibacter بر روی سطح کلسترول داشته باشد، که نشان می‌دهد آزمایش‌های جدیدی که ترکیبی از گونه‌های باکتریایی را مطالعه می‌کنند، می‌توانند به روشن کردن چگونگی تعامل جوامع مختلف میکروبی برای تأثیر بر سلامت انسان کمک کنند.

پیام های میکروبی

اکثریت قریب به اتفاق ژن ها درمیکروبیوم روده انسان مشخص نشده اند، اما محققان مطمئن هستند که موفقیت آنها در تعیین دقیق آنزیم های متابولیسم کلسترول، راه را برای کشف سایر مسیرهای متابولیک مشابه تحت تأثیر میکروب های روده، که می توانند از نظر درمانی مورد هدف قرار گیرند، هموار می کند.

دکتر Chenhao Li، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه پرفسور Xavier، گفت: مطالعات بالینی زیادی وجود دارد که تلاش می‌کنند تا مطالعات انتقال میکروبیوم مدفوع را بدون درک زیادی از نحوه تعامل میکروب‌ها با یکدیگر و روده انجام دهند. ما امیدواریم با تمرکز بر روی یک باکتری یا ژن خاص، ابتدا به درک سیستماتیکی از اکولوژی روده برسیم تا بتوانیم استراتژی‌های درمانی بهتری مانند هدف قرار دادن یک یا چند باکتری را ابداع کنیم.

او افزود: به دلیل تعداد زیادی ژن با عملکرد ناشناخته در میکروبیوم روده، شکاف هایی در توانایی ما برای پیش بینی عملکردهای متابولیک وجود دارد. تحقیق اخیر ما این احتمال را برجسته می کند که ممکن است بتوان مسیرهای متابولیسم استرول اضافی را توسط میکروب های روده اصلاح نمود. به طور بالقوه اکتشافات جدید زیادی وجود دارد که ما را به درک مکانیسم نحوه تعامل میکروب ها با میزبان نزدیک تر می کند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20240402/Certain-gut-bacteria-may-help-lower-cholesterol-and-heart-disease-risk.aspx