ارتباط دیس بیوز روده و بیماری های مزمن

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، ارتباط بین دیس بیوز روده و بیماری های مزمن در مطالعه جدید مورد بررسی قرار گرفت.

مقاله ای که در مجله PNAS منتشر شده است، علل زیست محیطی دیس بیوز روده و اثرات آن بر بیماری های انسانی را شرح می دهد.

ارتباط بین فیزیولوژی میزبان و دیس بیوز میکروبیوتای روده:

غربالگری ژنومی با توان بالا پرکاربردترین روش برای مطالعه ترکیب و تنوع میکروبی روده است. با این حال، این روش به اندازه کافی برای درک کامل عوامل ایجاد کننده مرتبط با دیس بیوز روده مناسب نیست، زیرا تنها به میکروب های روده و ژن های آنها می پردازد اما تاثیر محیط میزبان را تجزیه و تحلیل نمی کند.

در شرایط فیزیولوژیکی طبیعی، میکروبیوتای روده تحت سلطه جوامع باکتریایی مفید (کلستریدیا و باکتریوئیدیا) است. با این حال، عفونت های ناشی از پاتوژن های روده ای، از جمله سالمونلا تیفی موریوم، سیتروباکتر رودنتیوم و توکسوپلاسما گوندی، می توانند باعث التهاب روده شوند که متعاقباً می تواند فراوانی جوامع باکتریایی بیماری زا (گاماپروتئوباکتری ها و باسیل ها) را افزایش دهد.

مطالعات مهمی که مکانیسم رشد سالمونلا تیفی موریوم ناشی از کولیت را بررسی می کنند، نشان داده اند که فاگوسیت هایی که در حین التهاب روده وارد مجرای روده می شوند، با اکسید کردن ترکیبات گوگرد درون زا به تتراتیونات، گیرنده های الکترون تنفسی را برای پاتوژن فراهم می کنند.

تجزیه و تحلیل جمعی از ژنتیک باکتری و میزبان این امکان را فراهم کرده است که بفهمیم چگونه تتراتیونات مشتق شده از میزبان در طول کولیت می تواند رشد پاتوژن را در میکروبیوتای روده تسهیل کند.

نیترات همچنین به عنوان یک گیرنده الکترون تنفسی مشتق از میزبان در طول کولیت ناشی از پاتوژن شناسایی شد. افزایش غلظت نیترات در روده در طول به کارگیری فاگوسیت ها برای تسهیل تنفس بی هوازی باکتری های کامنسال، از جمله سالمونلا تیفی موریوم و اشریشیا کلی یافت شد.

کولیت ناشی از پاتوژن باعث افزایش انتشار اکسیژن میزبان به روده می شود که منجر به از دست دادن بی هوازی می شود. ضد میکروبی های آزاد شده توسط فاگوسیت های مجرا، تراکم میکروبی را کاهش داده و با کاهش فراوانی باکتری هایی که اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه بوتیرات تولید می کنند، ترکیب میکروبی را تغییر می دهند.

کاهش غلظت بوتیرات منجر به کاهش مصرف اکسیژن میتوکندری توسط سلول های اپیتلیال روده و تغییر تولید انرژی به سمت گلیکولیز هوازی و متعاقباً القای اکسیژن رسانی اپیتلیال می شود. این جریان اکسیژن را از سطح اپیتلیال افزایش می دهد و رشد پاتوژن را در روده از طریق تنفس هوازی تسهیل می کند.

دیس بیوز روده ناشی از کولیت اولسراتیو با افزایش فراوانی گاماپروتئوباکتری ها و کاهش فراوانی کلستریدیا مشخص می شود. داده های بالینی موجود و داده های آزمایش های حیوانی نشان می دهد که افزایش فراوانی باکتری های بی هوازی بیماری زا در کولیت اولسراتیو توسط اکسیژن و نیترات مشتق از میزبان ایجاد می شود. به عبارت دیگر، این مشاهدات نشان می دهد که افزایش در دسترس بودن گیرنده های الکترون تنفسی مشتق از میزبان، یک علت اکولوژیکی دیس بیوز روده در کولیت اولسراتیو است.

با توجه به ارتباط بین آنتی بیوتیک درمانی و دیس بیوز روده، شواهد نشان می دهد که کاهش ناشی از آنتی بیوتیک ها در اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه مشتق از میکروبیوتای روده باعث برنامه ریزی مجدد متابولیک در سلول های اپیتلیال روده می شود که متعاقباً در دسترس بودن اکسیژن و نیتروژن مشتق شده از میزبان را در روده افزایش می دهد.

این افزایش دسترسی پذیرنده های الکترون تنفسی با افزایش فراوانی اشریشیا کلی بیماری زا در طول درمان آنتی بیوتیکی همراه است.

پاتوفیزیولوژی بسیاری از بیماری های مزمن با تغییراتی در ترکیب و فعالیت میکروبیوتای روده در طول دیس بیوزیس مرتبط است.

در بیماری التهابی روده، دیس بیوز میکروبیوتا با افزایش فراوانی انتروباکتریاسه های التهابی مشخص می شود. در مدل های موش کولیت، تجویز sodium tungstate طور انتخابی بیان انتروباکتریاسه را کاهش می دهد و التهاب روده را سرکوب می کند. این مشاهدات نشان می دهد که فراوانی بالای انتروباکتریاسه به عنوان نشانه ای از دیس بیوزیس، به طور مسببی با افزایش التهاب روده در طول بیماری التهابی روده مرتبط است.

به طور مشابه، مطالعات نشان داده اند که دیس بیوز با افزایش ویژه فراوانی اشریشیا کلی تولیدکننده کولی باکتین، باعث ایجاد تومور در میکروبیوتای روده می شود. کولی باکتین یک ژنوتوکسین است و اشریشیا کلی سازنده کولی باکتین نقش مستقیمی در ایجاد جهش های انکوژنیک در بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال دارد.

تری متیل آمین (TMA) یک متابولیت مضر است که توسط میکروبیوتای روده در طی کاتابولیسم کولین و کارنیتین مواد مغذی مشتق شده از گوشت قرمز تولید می شود. TMA توسط میزبان جذب و متابولیزه می شود تا تری متیل آمین-N-اکسید (TMAO) تولید کند.

TMAO یک سم اورمیک است و بیماران مبتلا به بیماری های قلبی عروقی، بیماری مزمن کلیوی و دیابت نوع 2 سطوح بالایی از TMAO را در پلاسما نشان می دهند. مهار هدفمند تولید TMA ناشی از میکروبیوتا برای کاهش آترواسکلروز و بیماری مزمن کلیوی در موش ها یافت شده است. این مشاهدات ارتباط بین متابولیت های مشتق شده از میکروبیوتای روده و عوارض و مرگ و میر انسان را برجسته می کند.

به طور کلی، این مقاله توضیح می دهد که افزایش در دسترس بودن گیرنده های الکترون تنفسی مشتق از میزبان می تواند ترکیب و عملکرد میکروبیوتای روده را با کنترل منابع رشد میکروبی تغییر دهد.

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، ارتباط بین دیس بیوز روده و بیماری های مزمن در مطالعه جدید مورد بررسی قرار گرفت.

مقاله ای که در مجله PNAS منتشر شده است، علل زیست محیطی دیس بیوز روده و اثرات آن بر بیماری های انسانی را شرح می دهد.

ارتباط بین فیزیولوژی میزبان و دیس بیوز میکروبیوتای روده:

غربالگری ژنومی با توان بالا پرکاربردترین روش برای مطالعه ترکیب و تنوع میکروبی روده است. با این حال، این روش به اندازه کافی برای درک کامل عوامل ایجاد کننده مرتبط با دیس بیوز روده مناسب نیست، زیرا تنها به میکروب های روده و ژن های آنها می پردازد اما تاثیر محیط میزبان را تجزیه و تحلیل نمی کند.

در شرایط فیزیولوژیکی طبیعی، میکروبیوتای روده تحت سلطه جوامع باکتریایی مفید (کلستریدیا و باکتریوئیدیا) است. با این حال، عفونت های ناشی از پاتوژن های روده ای، از جمله سالمونلا تیفی موریوم، سیتروباکتر رودنتیوم و توکسوپلاسما گوندی، می توانند باعث التهاب روده شوند که متعاقباً می تواند فراوانی جوامع باکتریایی بیماری زا (گاماپروتئوباکتری ها و باسیل ها) را افزایش دهد.

مطالعات مهمی که مکانیسم رشد سالمونلا تیفی موریوم ناشی از کولیت را بررسی می کنند، نشان داده اند که فاگوسیت هایی که در حین التهاب روده وارد مجرای روده می شوند، با اکسید کردن ترکیبات گوگرد درون زا به تتراتیونات، گیرنده های الکترون تنفسی را برای پاتوژن فراهم می کنند.

تجزیه و تحلیل جمعی از ژنتیک باکتری و میزبان این امکان را فراهم کرده است که بفهمیم چگونه تتراتیونات مشتق شده از میزبان در طول کولیت می تواند رشد پاتوژن را در میکروبیوتای روده تسهیل کند.

نیترات همچنین به عنوان یک گیرنده الکترون تنفسی مشتق از میزبان در طول کولیت ناشی از پاتوژن شناسایی شد. افزایش غلظت نیترات در روده در طول به کارگیری فاگوسیت ها برای تسهیل تنفس بی هوازی باکتری های کامنسال، از جمله سالمونلا تیفی موریوم و اشریشیا کلی یافت شد.

کولیت ناشی از پاتوژن باعث افزایش انتشار اکسیژن میزبان به روده می شود که منجر به از دست دادن بی هوازی می شود. ضد میکروبی های آزاد شده توسط فاگوسیت های مجرا، تراکم میکروبی را کاهش داده و با کاهش فراوانی باکتری هایی که اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه بوتیرات تولید می کنند، ترکیب میکروبی را تغییر می دهند.

کاهش غلظت بوتیرات منجر به کاهش مصرف اکسیژن میتوکندری توسط سلول های اپیتلیال روده و تغییر تولید انرژی به سمت گلیکولیز هوازی و متعاقباً القای اکسیژن رسانی اپیتلیال می شود. این جریان اکسیژن را از سطح اپیتلیال افزایش می دهد و رشد پاتوژن را در روده از طریق تنفس هوازی تسهیل می کند.

دیس بیوز روده ناشی از کولیت اولسراتیو با افزایش فراوانی گاماپروتئوباکتری ها و کاهش فراوانی کلستریدیا مشخص می شود. داده های بالینی موجود و داده های آزمایش های حیوانی نشان می دهد که افزایش فراوانی باکتری های بی هوازی بیماری زا در کولیت اولسراتیو توسط اکسیژن و نیترات مشتق از میزبان ایجاد می شود. به عبارت دیگر، این مشاهدات نشان می دهد که افزایش در دسترس بودن گیرنده های الکترون تنفسی مشتق از میزبان، یک علت اکولوژیکی دیس بیوز روده در کولیت اولسراتیو است.

با توجه به ارتباط بین آنتی بیوتیک درمانی و دیس بیوز روده، شواهد نشان می دهد که کاهش ناشی از آنتی بیوتیک ها در اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه مشتق از میکروبیوتای روده باعث برنامه ریزی مجدد متابولیک در سلول های اپیتلیال روده می شود که متعاقباً در دسترس بودن اکسیژن و نیتروژن مشتق شده از میزبان را در روده افزایش می دهد.

این افزایش دسترسی پذیرنده های الکترون تنفسی با افزایش فراوانی اشریشیا کلی بیماری زا در طول درمان آنتی بیوتیکی همراه است.

پاتوفیزیولوژی بسیاری از بیماری های مزمن با تغییراتی در ترکیب و فعالیت میکروبیوتای روده در طول دیس بیوزیس مرتبط است.

در بیماری التهابی روده، دیس بیوز میکروبیوتا با افزایش فراوانی انتروباکتریاسه های التهابی مشخص می شود. در مدل های موش کولیت، تجویز sodium tungstate طور انتخابی بیان انتروباکتریاسه را کاهش می دهد و التهاب روده را سرکوب می کند. این مشاهدات نشان می دهد که فراوانی بالای انتروباکتریاسه به عنوان نشانه ای از دیس بیوزیس، به طور مسببی با افزایش التهاب روده در طول بیماری التهابی روده مرتبط است.

به طور مشابه، مطالعات نشان داده اند که دیس بیوز با افزایش ویژه فراوانی اشریشیا کلی تولیدکننده کولی باکتین، باعث ایجاد تومور در میکروبیوتای روده می شود. کولی باکتین یک ژنوتوکسین است و اشریشیا کلی سازنده کولی باکتین نقش مستقیمی در ایجاد جهش های انکوژنیک در بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال دارد.

تری متیل آمین (TMA) یک متابولیت مضر است که توسط میکروبیوتای روده در طی کاتابولیسم کولین و کارنیتین مواد مغذی مشتق شده از گوشت قرمز تولید می شود. TMA توسط میزبان جذب و متابولیزه می شود تا تری متیل آمین-N-اکسید (TMAO) تولید کند.

TMAO یک سم اورمیک است و بیماران مبتلا به بیماری های قلبی عروقی، بیماری مزمن کلیوی و دیابت نوع 2 سطوح بالایی از TMAO را در پلاسما نشان می دهند. مهار هدفمند تولید TMA ناشی از میکروبیوتا برای کاهش آترواسکلروز و بیماری مزمن کلیوی در موش ها یافت شده است. این مشاهدات ارتباط بین متابولیت های مشتق شده از میکروبیوتای روده و عوارض و مرگ و میر انسان را برجسته می کند.

به طور کلی، این مقاله توضیح می دهد که افزایش در دسترس بودن گیرنده های الکترون تنفسی مشتق از میزبان می تواند ترکیب و عملکرد میکروبیوتای روده را با کنترل منابع رشد میکروبی تغییر دهد.