9آوریل 2025- در یک مطالعه‌ ی اخیر که در مجله‌ ی Nature Medicine منتشر شده است، پژوهشگران یک تحقیق پروفایلینگ متابولوم انجام دادند تا نقش متابولیت ‌های میکروبی در پیش ‌دیابت و دیابت نوع ۲ (T2D) را بررسی کنند. آنها از دو گروه سوئدی شامل ۱,۱۶۷شرکت ‌کننده در بازه‌ ی سنی ۵۰تا ۶۴سال برای تحلیل ‌های خود استفاده کردند.

یافته‌ های این مطالعه نشان داد که 502 متابولیت خونی با اختلال در هموستازی گلوکز مرتبط هستند که از این میان، ۱۴۳متابولیت با میکروبیوم روده ‌ی انسان ارتباط داشتند. این مطالعه بر اهمیت دینامیک ‌های بین میکروبیوم و متابولوم در فیزیولوژی بیماری ‌های پیش ‌دیابت و دیابت نوع 2 تأکید دارد و همچنین به نقش تغییرات کوتاه‌ مدت در سبک زندگی (مانند رژیم غذایی و ورزش) در تغییر این دینامیک ‌ها اشاره می ‌کند.

پیشینه

دیابت نوع ۲ (T2D) یک نگرانی جهانی در حوزه سلامت عمومی است که تخمین زده می ‌شود بیش از ۸۳۰میلیون بزرگسال را تحت تأثیر قرار داده است. این بیماری مزمن است و با ناتوانی بدن در تنظیم کافی متابولیسم گلوکز مشخص می ‌شود که منجر به سطح قند خون بیش از حد بالا می ‌شود و به طور بالقوه منجر به عوارضی از جمله بیماری‌ های قلبی عروقی (CVD)، بیماری ‌های کلیوی، آسیب عصبی و افزایش خطر مرگ و میر می‌ شود.

به طور نگران‌ کننده‌ ای، شیوع دیابت نوع ۲با سرعت بی ‌سابقه ‌ای در حال افزایش است و از ۲۰۰میلیون نفر در سال ۱۹۹۰به بیش از ۸۳۰میلیون نفر در سال ۲۰۲۲رسیده است. تحقیقات نشان داده است که پاتوفیزیولوژی این بیماری بسیار پیچیده است و ناشی از تعامل بین متغیرهای ژنتیکی و محیطی است. مطالعات اخیر نقش گسترده ی رژیم غذایی و میکروبیوم روده را در پاتوژنز دیابت نوع ۲نشان داده‌ اند، به طوری که تخمین زده می‌ شود ۷۰درصد از موارد ابتلا به دیابت نوع ۲اکنون به رژیم ‌های غذایی نامناسب و اثرات نامطلوب آنها بر باکتری‌ های روده نسبت داده می‌ شود.

متأسفانه، مکانیسم تأثیر متابولیت ‌های میکروبی روده بر پاتوژنز و پیشرفت دیابت نوع ۲هنوز به خوبی درک نشده است.

درباره ی این مطالعه

هدف از مطالعه حاضر، پرداختن به این شکاف ‌ها در مقالات علمی با شناسایی متابولیت ‌های میکروبی روده است که کنترل گلوکز میزبان (انسان) را تعدیل می ‌کنند و به نوبه خود در پیش ‌دیابت و دیابت نوع 2 نقش دارند. داده‌ های مطالعه از دو گروه پیش‌ دیابت سوئدی بدست آمد: گروه مبتلا به اختلال تحمل گلوکز(IGT؛697 نفر)که به عنوان گروه «کشف» در نظر گرفته شدند، و گروه مطالعه تصویربرداری زیستی قلبی ریوی سوئدی(SCAPIS؛ 470 نفر)که به عنوان گروه «اعتبارسنجی» عمل کردند.

جمع ‌آوری داده‌ های مطالعه شامل اندازه ‌گیری گلوکز ناشتای صبحگاهی، آزمایش تحمل گلوکز خوراکی  75 گرمی (OGTT) و جمع‌ آوری نمونه خون وریدی ناشتا بود. نتایج حاصل از این آزمایش‌ ها، همراه با معیارهای سازمان بهداشت جهانی در سال ۱۹۹۹، برای تقسیم شرکت ‌کنندگان در مطالعه به پنج زیرگروه استفاده شد: گروه اول تحمل گلوکز طبیعی  (NGT)، گروه دوم اختلال گلوکز ناشتا ایزوله(IFG)، گروه سوم اختلال تحمل گلوکز (IGT)، گروه چهارم عدم تحمل گلوکز ترکیبی (CGI) و گروه پنجم دیابت نوع ۲(T2D).

نمونه‌ های خون جمع ‌آوری‌ شده تحت تجزیه و تحلیل متابولوم پلاسمایی با استفاده از پلتفرم Metabolon قرار گرفتند. متابولیت‌ های مرتبط با میکروبها با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشینی (ML) شامل درخت‌ های تصمیم ‌گیری گرادیان-افزایشی و جنگل تصادفی شناسایی شدند.

علاوه بر این، شرکت ‌کنندگان ملزم به تکمیل پرسشنامه‌های FINDRISC بودند (که مقاومت به انسولین را نسبت به گلایسمی قوی ‌تر منعکس می ‌کند) و نمونه‌ های مدفوع ارائه کردند، که این نمونه‌ ها تحت پروفایلینگ میکروبی مدفوع از طریق آزمایش‌های متاژنومی قرار گرفتند.

یافته‌های این مطالعه

شرکت ‌کنندگان در مطالعه بین ۵۰تا ۶۴سال سن داشتند و طبقه ‌بندی زیرگروه مبتنی بر OGTT نشان داد که ۲۲۰شرکت‌ کننده دارای تحمل گلوکز طبیعی، ۱۸۵نفر مبتلا به IFG، ۱۷۳نفر مبتلا به IGT، ۷۴نفر مبتلا به CGI و ۴۵نفر مبتلا به T2D تشخیص داده شده با غربالگری بودند. متابولومیکس پلاسمای خون شرکت ‌کنندگان، ۹۷۸متابولیت پلاسما را نشان داد که عمدتاً از متابولیسم لیپیدها (۴۵.۴٪) و اسیدهای آمینه (۲۲.۱٪) به دست آمده بودند.

مدل ‌های درخت تصمیم ‌گیری با شیب افزایشی (GBDT) نشان داد که ۶۴۵متابولیت در گروه اکتشاف به طور قابل توجهی با IFG، IGT، CGI یاT2D مرتبط بودند. از این تعداد، ۵۰۲متابولیت در گروه اعتبارسنجی از نظر اهمیت همپوشانی داشتند که نشان‌ دهنده نقش آنها به عنوان نشانگرهای زیستی بالقوه کنترل گلوکز(نشانگرهای زیستی پیش ‌دیابت و دیابت نوع 2) است. نکته ی قابل توجه این است که ۱۴۳مورد از این متابولیت ‌ها با داده‌ های میکروبیوم و ۲۷۲مورد با داده‌ های رژیم غذایی مرتبط بودند. "این یافته‌ ها نشان می ‌دهد که عوامل تعیین‌ کننده بالقوه در پیش ‌دیابت و دیابت نوع 2 همچنان وجود دارند، به طوری که میکروبیوم روده به تنهایی تقریباً یک سوم واریانس متابولیت‌ های خون را تشکیل می‌ دهد، که دو برابر مقدار اندازه ‌گیری شده در افراد سالم است."

مشخص شد که پروفایل ‌های متابولومیک شناسایی‌ شده با نشانه ‌های قبلاً شناسایی ‌شده برای پیش‌ دیابت، دیابت نوع 2، سندرم حاد کرونری (ACS)، نارسایی قلبی (HF) و بیماری کلیوی (KD) همپوشانی دارند. این امر تأیید می‌ کند که دینامیک میکروبیوم-متابولوم قبل از شروع بیماری ‌های قلبی عروقی مختل می ‌شود، در نتیجه اهداف مداخله زودهنگام بالقوه ‌ای را علیه بروز بیماری ‌های قلبی عروقی پیشنهاد می‌کند. به عنوان مثال، متابولیت هیپورات واسطه تعاملات بین باکتری‌های خاص روده(Hominifimenecus microfluidus  و Blautia wexlerae)است، با اثرات واسطه ‌ای دو طرفه مشاهده شده(21.1٪ از تأثیر H. microfluid بر B.  wexleraeتوسط هیپورات واسطه‌گری شد).

تحلیل همزمان داده‌های سبک زندگی و متابولوم نشان داد که تقریباً 65.9٪ از نشانگرهای زیستی متابولیت شناسایی شده با تغییرات برگشت ‌پذیر سبک زندگی مرتبط هستند و این امر پتانسیل نظارت بر اثرات مداخلات ورزشی یا رژیم غذایی را در پیشگیری یا درمان موفقیت ‌آمیز پیامدهای دیابت برجسته می‌کند. مصرف زیاد قهوه، که در گروه سوئدی رایج است، تنوع متابولیت ‌های مرتبط با رژیم غذایی را کاهش داد که به سازگاری‌ های خاص جمعیتی میکروبیوم اشاره دارد. نکته قابل توجه این است که متابولیت ایمیدازول پروپیونات در IGT افزایش یافته بود اما در گروه SCAPIS تأیید نشد، که نشان ‌دهنده تنوع خاص جمعیتی است.

نتیجه ‌گیری و مسیرهای آینده

مطالعه ی حاضر نقش پویای میکروبیوم-متابولوم را در تغییر هموستاز گلوکز انسان، تحریک پیش‌ دیابت و دیابت نوع 2 نشان می ‌دهد. این مطالعه بر اهمیت و پتانسیل تغییرات سبک زندگی، به ویژه رژیم غذایی و ورزش، در تنظیم و نظارت بر این پویایی ‌ها برای دستیابی به پیامدهای مطلوب سلامت تأکید می‌ کند. این یافته‌ها در موش‌های GF/CONV-R و گروه‌های خارجی (اسرائیلی، TwinsUK) بیشتر تأیید شدند و استحکام آنها را تقویت کردند. مزایای بهینه احتمالاً نیاز به ترکیب مداخلات رژیم غذایی و ورزش دارد، همانطور که با تعدیل متابولیت ‌های خاص سبک زندگی نشان داده شده است (به عنوان مثال، اسیدهای چرب شاخه ‌دار با ورزش بهبود می ‌یابند،7-HOCA  با رژیم غذایی).

«درک ارتباط بین رژیم غذایی، میکروبیوتای روده و عوامل بالینی، بینش ارزشمندی در مورد دیابت نوع 2 ارائه می‌ دهد و نیاز به استراتژی‌های مداخله‌ ای متنوع را برجسته می‌ کند. این منبع ممکن است درک بیشتری از چگونگی تأثیر میکروبیوتای روده بر دیابت نوع 2 ارائه دهد و به شناسایی اهداف جدید برای مدیریت دیابت کمک کند.»

نویسندگان این مطالعه یک سرور وب با دسترسی آزاد (https://omicsdata.org/Apps/IGT_metabolome/) ایجاد کرده ‌اند که بستری آسان برای استفاده محققان آینده برای کاوش متابولوم، متاآنالیز و تجسم داده‌ها فراهم می‌ کند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20250409/Gut-microbes-and-metabolites-reveal-how-lifestyle-changes-help-prevent-type-2-diabetes.aspx