دانشمندان مرکز تحقیقات اسکریپس، مولکولهایی را تولید کرده اند که می توانند جمعیت باکتریهای روده را به حالت سالم تری بازگردانند. محققان از طریق آزمایش این مولکولها در موشها نشان دادند که این درمان باعث کاهش کلسترول در موشها می شود (کلسترول مضری که باعث ضخیم شدن شریانها و آترواسکلروز می شود).
یافته های این تحقیق در ژورنال Nature Biotechnology منتشر شده است، آنهمحققان مجموعه ای از پپتیدهایی را تولید کرده اند که می توانند رشد گونه های کمتر مطلوب باکتری ها را در روده آهسته یا متوقف کنند.
درمان با این پپتیدها در موشهایی که به دلیل تغذیه با رژیم غذایی پرچرب، کلسترول خونشان افزایش و به آترواسکلروز مبتلا شده بودند، تعادل گونه های باکتریایی میکروبیوم روده را به سمت باکتریهای مفید تغییر کرد، این تغییر سبب کاهش میزان کلسترول شد و بطور چشمگیری باعث کند شدن تجمع چربی در شریان ها گردید.
آترواسکلروز شرایطی است که منجر به سکته های قلبی و سکته مغزی می شود، که دو عامل اصلی مرگ و میر در انسان است.
پرفسور رضا قدیری، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله و استاد گروه شیمی در مرکز تحقیقات اسکریپس، می گوید: برای ما جای تعجب داشت که صرفاً بازسازی میکروبیوم روده می تواند چنین تأثیر گسترده ای داشته باشد.
میکروب های روده سلامت ما را شکل می دهند
میکروبیوم روده، که شامل صدها گونه ی باکتریایی می باشد، مدتها پیش به عنوان بخشی از یک همزیستی بنیادی در بدن پستانداران تکامل یافته است: باکتری ها مکانی برای زندگی و مقدار زیادی مواد غذایی برای خوردن دریافت می کنند، و در عوض، آنها تا حد زیادی به هضم غذا به میزبان خود کمک می کنند.
در دو دهه ی گذشته این باکتری های همزیست، تبدیل به کانون مطالعات در سراسر جهان شده اند، زیرا دانشمندان دریافته اند که میکروب ها - تا حدودی با تولید مولکول هایی به نام متابولیت ها- نه تنها به هضم غذا کمک می کنند بلکه در متابولیسم، ایمنی و سایر کارکردهای مهم بدن میزبان نقش دارند.
دانشمندان همچنین دریافته اند که این همزیستی می تواند جنبه های مضر مهمی نیز برای میزبان های انسانی آنها داشته باشد. هنگامی که افراد بیش از حد از آنتی بیوتیک ها استفاده می کنند، یا رژیم های غذایی "غربی" غنی از کربوهیدرات، چربی ها و قند ها را مصرف می کنند، میکروبیوم روده می تواند به صورتی تغییر کند که سبب وخیم تر شدن بیماری در انسان گردد.
در واقع، اکنون به نظر می رسد که افزایش خطرات چاقی، دیابت، فشار خون بالا و آترواسکلروز که به رژیم غربی نسبت داده می شد، تا حدودی به دلیل تغییرات منفی در میکروبیوم روده است.
این اطلاعات جدید باعث شده است که محققان به دنبال راه هایی برای بازگرداندن تعادل به میکروبیوم، با هدف معکوس نمودن این تغییرات منفی و بازگشت به وضعیت سلامت باشند.
پرفسور قدیری و تیمش روی روشی کار کردند که شامل تحویل مولکول های کوچک برای از بین بردن یا کند نمودن رشد باکتری های بد روده بدون تأثیر بر باکتری های خوب روده است.
دکتر Luke Leman؛ نویسنده همکار و استادیار گروه شیمی در مرکز تحقیقات اسکریپس گفت: در این رویکرد، ما از مولکولهای کوچکی به نام پپتیدهای حلقوی، که از طبیعت الهام گرفته ایم، استفاده نمودیم. سلولهای ما به طور طبیعی از مجموعه ی متنوعی از مولکولها از جمله پپتیدهای ضد میکروبی برای تنظیم جمعیت میکروبهای روده ای ما استفاده می کنند.
یک سیستم غربالگری برای شناسایی بازسازی کننده های میکروبیوم
قبل از این آزمایش ها، محققان مجموعه کوچکی از پپتیدهای حلقوی را که با استفاده از تکنیک های شیمی ساخته بودند، در اختیار داشتند.
برای این مطالعه، آنها از یک سیستم غربالگری برای تشخیص توانایی هر یک از این پپتیدها در بازسازی میکروبیوم روده ی پستانداران، از طریق سرکوب گونه های نامطلوب باکتریهای روده، استفاده کردند.
در این تحقیق از موشهایی که از نظر ژنتیکی مستعد افزایش کلسترول بودند، استفاده شد. محققان این حیوانات را با رژیم غذایی غربی تغذیه کردند تا به سرعت و با اطمینان کلسترول خون آنها را بالا ببرند و به این ترتیب آنها به آترواسکلروز مبتلا شدند، همچنین تغییرات نامطلوبی در میکروبیوم روده ی آنها ایجاد شد. محققان سپس از محتویات روده ی این حیوانات نمونه برداری کردند و برای هر نمونه از یک پپتید حلقوی مختلف استفاده کردند.
یک روز بعد، آنهاDNA باکتری های هر نمونه را مشخص کردند تا دریابند که کدام یک از پپتیدها باکتریهای روده را به سمت تعادل مطلوب تغییر داده اند.
دانشمندان دو پپتید را از این میان شناسایی کردند که به طور قابل توجهی رشد باکتریهای نامطلوب روده را کند کرده و تعادل گونه ها را سمت گونه های باکتریایی میکروبیوم موشهایی که با رژیم های سالم تری تغذیه می شدند، نزدیکتر کرده اند.
با استفاده از این پپتیدها و درمان موشهای مستعد به آترواسکلروز که با رژیم غذایی پرچرب غربی تغذیه می شدندف، محققان توانستند سطح کلسترول خون این حیوانات را نسبت به موش های درمان نشده در حدود ۳۶ درصد بعد از دو هفته درمان کاهش دهند.
آنها همچنین دریافتند که پس از ۱۰ هفته، مساحت پلاک های آترواسکلروتیک در شریان های موشهای تحت درمان، در مقایسه با موش های درمان نشده، حدود ۴۰ درصد کاهش یافته است.
پرفسور قدیری می گوید: اینها اثرات واقعاً قابل توجهی هستند. پپتیدهای حلقوی مورد استفاده در این مطالعه ظاهراً با غشای بیرونی سلول های باکتریایی خاصی به روش هایی که باعث کند شدن یا متوقف شدن رشد آنها می شود، اندرکنش می کنند.
پرفسور قدیری و تیمش سالهاست که در حال تحقیق در مورد این پپتیدها هستند و مجموعه ای از داده ها را جمع آوری کرده اند که نشان می دهد این پپتیدهای حلقوی هیچ گونه تاثیر سمی بر سلولهای پستانداران ندارند.
این مولکولها همچنین بدون ورود به جریان خون از داخل روده عبور می کنند. در این مطالعه، پپتیدها به آبی که موشها می نوشیدند، اضافه شد و سبب ایجاد هیچ گونه عارضه ی جانبی در موشها نشد.
محققان با اثبات این مفهوم، در حال آزمایش پپتیدهای خود بر روی موشهای مدل دیابت، که یکی دیگر از بیماریهای متداول مرتبط با یک میکروبیوم ناسالم است، هستند.
. Nature Biotechnology.doi.org/۱۰.۱۰۳۸/s۴۱۵۸۷-۰۲۰-۰۵۴۹-۵.
https://www.news-medical.net/news/۲۰۲۰۰۶۱۶/Scientists-develop-molecules-that-can-remodel-gut-bacteria-to-a-healthier-state.aspx
