گرما و میکروبیوتای روده باعث تقویت استخوان ها می شوند

11 سپتامبر 2020- پوکی استخوان که یک بیماری استخوانی مرتبط با افزایش سن است، با از دست رفتن تراکم استخوان، تحلیل ریز ساختار استخوانی و افزایش خطر شکستگی مشخص می شود. یک سوم از زنان یائسه، از این مشکل بزرگ بهداشت عمومی رنج می برند.

از طریق تجزیه و تحلیل های اپیدمیولوژیک، تحقیقات آزمایشگاهی و پیشرفته ترین ابزارهای متاژنومیک و متابولومیکس، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ژنو (UNIGE)، در سوئیس مشاهده نمودند که قرار دادن موشها در معرض دمای بالاتر محیط (34 درجه سانتیگراد) باعث افزایش استحکام استخوان و جلوگیری از تحلیل تراکم استخوان رایج در پوکی استخوان، می شود.

علاوه بر این، با قرار گرفتن حیوانات در محیط گرمتر، تغییراتی در ترکیب میکروبیوتای روده اتفاق می افتد. سپس محققان توانستند با پیوند میکروبیوتای روده ی موش هایی که در یک محیط گرم زندگی می کردند، به موش هایی که از پوکی استخوان رنج می بردند، این تغییرات را القا کنند.

در واقع، پس از پیوند میکروبیوتای روده به این حیوانات، استخوان های آنها قوی تر و متراکم تر شد. این نتایج ، که در Cell Metabolism منتشر شده است، امکان ابداع مداخلات موثر و ابتکاری را برای پیشگیری و درمان پوکی استخوان فراهم می کند.

بسیاری از زیست شناسان با قانون "Allen" آشنا هستند، جوئل آساف آلن، طبیعت شناس قرن نوزدهم، نشان داد که حیوانات ساکن در مناطق گرمسیر نسبت به حیواناتی که در محیط سردتر زندگی می کنند، دارای مساحت بدنی بیشتری هستند.در واقع، سطح بزرگتر پوست تخلیه بهتر گرمای بدن را برای آنها امکان پذیر می کند.

پرفسور Mirko Trajkovski، استاد گروه فیزیولوژی سلولی و متابولیسم دانشگاه ژنو و ​​مرکز دیابت دانشکده پزشکیUNIGE ، که رهبری این مطالعه را بعهده داشت، گفت: در یک آزمایش، ما موشهای تازه متولد شده را در دمای 34 درجه سانتیگراد قرار دادیم تا شوک گرمایی مربوط به تولد آنها را به حداقل برسانیم. ما دریافتیم که آنها استخوانهای بلندتر و قوی تری دارند، و این تأیید می کند که رشد استخوان تحت تأثیر دمای محیط است، اما آیا این اثر در بزرگسالی نیز وجود دارد؟

داده های اپیدمیولوژیک سازگار

با قرار دادن چندین گروه از موشهای بالغ در یک محیط گرم، دانشمندان مشاهده کردند که بدون تغییر در اندازه استخوان، استحکام و تراکم استخوانهای آنها تا حد زیادی بهبود می یابد. آنها سپس آزمایش خود را با موشهای ماده پس از خارج نمودن تخمدانها، -برای مدل سازی پوکی استخوان بعد از یائسگی- تکرار کردند.

دکتر Claire Chevalier، نویسنده ی اول این مقاله، گفت: تاثیر بسیار قابل توجه بود: " گرم نمودن محیط زندگی موش ها، آنها را در برابر تحلیل استخوان رایج در پوکی استخوان محافظت می کند."

در مورد انسان چطور؟ تیم تحقیق داده های اپیدمیولوژیک جهانی را در مورد بروز پوکی استخوان در ارتباط با میانگین دما، عرض جغرافیایی، مصرف کلسیم و سطح ویتامینD ، مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. بر اساس این تجزیه و تحلیل، هرچه درجه حرارت بالاتر بود، شکستگی لگن که یکی از عواقب اصلی پوکی استخوان است، بدون در نظر گرفتن سایر عوامل، کمتر می شد.

پرفسور Trajkovski، گفت: ما رابطه ی مشخصی بین عرض جغرافیایی و شکستگی مفصل ران پیدا كردیم، به این معنی كه در كشورهای شمالی در مقایسه با کشورهای جنوب که گرمتر هستند، شیوع شکستگی مفصل ران بیشتر بود. تعدیل تجزیه و تحلیل بر اساس بازیکنان شناخته شده در سلامت استخوان مانند ویتامینD یا کلسیم، این ارتباط را تغییر نداد. با این حال، وقتی دما را به عنوان عامل تعیین کننده حذف کردیم، این همبستگی از بین رفت. این بدان معنا نیست که کلسیم یا ویتامینD ، چه به تنهایی و چه به صورت ترکیبی نقش مهمی ندارند، با این حال، عامل تعیین کننده گرما یا فقدان آن است.

نحوه ی سازگاری میکروبیوتا

متخصصان میکروبیوتا در دانشگاه ژنو می خواستند نقش میکروبیوتا را در این تغییرات متابولیکی درک کنند. به همین منظور، آنها میکروبیوتای موشهایی که در یک محیط 34 درجه زندگی می کردند را به موشهای مبتلا به پوکی استخوان پیوند زدند. نتایج حاکی از بهبود سریع کیفیت استخوان آنها بود.

پرفسور Trajkovski،می گوید: این یافته ها ممکن است بیانگر وجود قانون آلن باشد، که نشان دهنده اثرات گرمایی مستقل در طویل شدن استخوانها است که عمدتا از تراکم و قدرت استخوان در بزرگسالی از طریق تغییرات میکروبیوتا پشتیبانی می کند.

به لطف پیشرفته ترین ابزارهای متاژنومیک که در آزمایشگاه آنها تولید شده بود، دانشمندان پس از آن موفق به درک نقش میکروبیوتا شدند. با قرار گرفتن حیوانات در محیط گرم، میکروبیوتا با گرما سازگار می شود، این امر منجر به ایجاد اختلال در سنتز و تخریب پلی آمین ها، می گردد که در پیری و به ویژه در سلامت استخوانها نقش دارند.

دکتر Claire Chevalier، توضیح داد: با گرما، سنتز پلی آمین ها افزایش می یابد، در حالی که تخریب آنها کاهش می یابد. بنابراین آنها بر فعالیت استئوبلاست ها (سلول های سازنده ی استخوان) تأثیر می گذارند و تعداد استئوکلاست ها (سلول های تخریب کننده ی استخوان) را کاهش می دهند. با افزایش سن و یائسگی، تعادل بین فعالیت استئوکلاست ها و استئوبلاست ها مختل می شود. با این حال، گرما با تأثیر بر پلی آمین ها، که به نظر ما تا حدودی توسط میکروبیوتا تنظیم می شوند، می تواند تعادل بین این دو گروه از سلول ها را حفظ کند. بنابراین این داده ها نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض گرما می تواند یک استراتژی پیشگیرانه در برابر پوکی استخوان باشد.

درمان های جدید در حال توسعه

در سالهای اخیر، تأثیر میکروبیوتا بر متابولیسم بهتر درک شده است. با این حال، برای اینکه بتوانیم از این دانش برای توسعه ی استراتژیهای مناسب درمانی استفاده کنیم، باید دقیقاً نقش باکتریهای خاص را در بیماریهای خاص شناسایی کنیم.

تیم پروفسور Trajkovski، در زمینه ی کار خود در مورد پوکی استخوان توانسته است برخی از باکتریهای مهم را شناسایی کند.

نویسندگان نتیجه گیری نمودند که هنوز هم باید تجزیه و تحلیل های خود را اصلاح کنند، اما هدف نسبتاً کوتاه مدت آنها شناسایی باکتری های نامزد و تولید چندین کوکتل باکتریایی برای درمان اختلالات متابولیکی و استخوانی مانند پوکی استخوان و همچنین بهبود حساسیت به انسولین است.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20200911/Heat-and-gut-microbiota-promote-stronger-bones.aspx