کشف میکروب های از بین برنده کلسترول در روده

تحقیقات جدید، انواع مختلفی از میکروب ها را شناسایی کرده است که کلسترول را در افرادی که میزان آن کاهش یافته است، متابولیزه می‌کنند.

به گزارش تکناک، تغییرات در میکروبیوم روده با طیف وسیعی از بیماری‌ها مانند دیابت نوع 2، چاقی و بیماری التهابی روده مرتبط است.

اخیرا گروهی از محققان در موسسه Broad MIT و هاروارد به همراه بیمارستان عمومی ماساچوست کشف کرده‌اند که میکروب‌های روده ممکن است بر بیماری‌های قلبی عروقی نیز تأثیر بگذارند.

در مطالعه‌ای که در مجله Cell منتشر شد، این محققان گونه‌های خاصی از باکتری‌ها را شناسایی کردند که کلسترول را در روده مصرف می‌کنند و ممکن است به کاهش میزان کلسترول و خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی در افراد کمک کنند.

اعضای آزمایشگاه رامنیک خاویر، پلتفرم متابولومیک Broad و همکاران، متابولیت‌ها و ژنوم‌های میکروبی بیش از 1400 شرکت‌کننده در مطالعه قلب Framingham را تجزیه و تحلیل کردند که پروژه‌ای بود که چندین دهه بر عوامل خطرناک بیماری‌های قلبی عروقی متمرکز بود.

این محققان کشف کردند که باکتری ای به نام Oscillibacter کلسترول را از محیط اطراف خود جذب و متابولیزه می‌کند و افرادی که میزان بالاتری از این میکروب را در روده خود حمل می‌کنند، کلسترول پایین‌تری دارند.

همچنین آنها مکانیسمی را که این باکتری احتمالاً برای تجزیه کلسترول از آن استفاده می‌کند، شناسایی کردند. نتایج نشان می‌دهد که مداخلاتی که میکروبیوم را به روش‌های خاصی دستکاری می‌کنند، می‌توانند روزی به کاهش کلسترول در افراد کمک کنند. این یافته‌ها زمینه را برای تحقیقات هدفمندتر در مورد چگونگی تأثیر تغییرات میکروبیوم بر سلامت و بیماری فراهم می‌کند.

خاویر، محقق اصلی این مطالعه گفت: تحقیق ما یافته‌های افراد انسانی را با اعتبار تجربی ادغام می‌کند تا اطمینان حاصل شود که ما به یک بینش عملی دست می‌یابیم که به عنوان نقطه شروعی برای بهبود سلامت قلب و عروق عمل می‌کند.

دکتر چنهائو لی و مارتین استراژار که هر دو در آزمایشگاه خاویر مشغول هستند، اولین نویسندگان این مطالعه بودند.

نشانه‌های کلسترول

در دهه گذشته، محققان ارتباطات دیگری را بین ترکیب میکروبیوم روده و عناصر بیماری‌های قلبی عروقی مانند تری گلیسیرید و میزان قند خون فرد بعد از غذا، کشف کرده‌اند. اما دانشمندان تا حدودی نتوانسته‌اند این ارتباطات را با درمان‌های موجود هدف قرار دهند، زیرا آنها درک کاملی از مسیرهای متابولیک در روده ندارند.

در مطالعه جدید، محققان تصویر کامل و دقیق‌تری از تاثیر میکروب‌های روده بر متابولیسم به دست آوردند. آنها توالی متاژنومیک تفنگ ساچمه‌ای که تمام DNA میکروبی یک نمونه را نمایان می‌کند را با متابولومیک ترکیب کردند که سطح صدها متابولیت شناخته شده و هزاران متابولیت ناشناخته را اندازه‌گیری می‌کند. آنها از این ابزار برای مطالعه نمونه‌های مدفوع از مطالعه قلب فرامینگهام استفاده کردند.

استراژار گفت: نتایج پروژه بر اهمیت داده‌های بیمار با کیفیت بالا تاکید می‌کند. این نتایج به ما امکان داد تا اثراتی را که واقعاً ظریف و سخت است را اندازه‌گیری و مستقیماً آنها را پیگیری کنیم.

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

در مرحله بعد محققان می‌خواستند مسیر بیوشیمیایی را که میکروب‌ها برای تجزیه کلسترول از آن استفاده می‌کنند، کشف کنند. برای انجام این کار، آنها ابتدا باید ارگانیسم را در آزمایشگاه رشد می‌دادند. خوشبختانه محققان آزمایشگاه سال‌ها صرف جمع‌آوری باکتری‌ها از نمونه‌های مدفوع کرده‌اند تا یک مجموعه منحصر به فرد ایجاد کنند که شامل باکتری Oscillibacter نیز می‌شود.

پس از رشد موفقیت‌آمیز باکتری‌ها، محققان از طیف سنجی جرمی برای شناسایی محتمل‌ترین محصولات جانبی متابولیسم کلسترول در باکتری‌ها استفاده کردند. این کار به آنها اجازه داد تا مسیرهایی را که باکتری برای کاهش میزان کلسترول استفاده می‌کند، تعیین کنند. آنها کشف کردند که باکتری‌ها کلسترول را به محصولات میانی تبدیل می‌کنند که می‌تواند توسط باکتری‌های دیگر تجزیه شده و از بدن دفع شود. سپس، محققان از مدل‌های یادگیری ماشینی برای شناسایی آنزیم‌های مسئول این تبدیل بیوشیمیایی استفاده کردند و سپس آنزیم‌ها و محصولات تجزیه کلسترول را به‌طور خاص در Oscillibacter خاصی در آزمایشگاه شناسایی کردند.

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

پیام‌های میکروبی

اکثریت قریب به اتفاق ژن‌ها در میکروبیوم روده انسان مشخص نشده‌اند، اما محققان مطمئن هستند که موفقیت جدید آن‌ها در تعیین دقیق آنزیم‌های متابولیزه کننده کلسترول، راه را برای کشف سایر مسیرهای متابولیکی مشابه تحت تأثیر میکروب‌های روده هموار می‌کند، که می‌توانند از نظر درمانی مورد هدف قرار گیرند.

لی گفت: مطالعات بالینی زیادی وجود دارد که تلاش می‌کنند انتقال میکروبیوم مدفوع را بدون درک زیاد از نحوه تعامل میکروب‌ها با یکدیگر و روده، درک کنند. امیدواریم با تمرکز بر یک باکتری یا ژن خاص، ابتدا به درک سیستماتیکی از اکولوژی روده برسیم و به استراتژی‌های درمانی بهتری مانند هدف قرار دادن یک یا چند باکتری برسیم.

لی افزود: به دلیل تعداد زیادی ژن با عملکرد ناشناخته در میکروبیوم روده، شکاف‌هایی در توانایی ما برای پیش‌بینی عملکردهای متابولیک وجود دارد. تحقیق ما این احتمال را نشان می‌دهد که مسیرهای متابولیسم استرول اضافی ممکن است توسط میکروب‌های روده اصلاح شوند. اکتشافات جدید بسیاری وجود دارد که ما را به درک مکانیکی از نحوه تعامل میکروب‌ها با میزبان نزدیک‌تر می‌کند.