کاهش کلسترول و خطر بیماری قلبی به کمک میکروبیوم روده
به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، تغییرات در میکروبیوم روده در طیف وسیعی از بیماری ها از جمله دیابت نوع 2، چاقی و بیماری التهابی روده نقش دارد. اکنون، تیمی از محققان در موسسه Broad MIT و هاروارد به همراه بیمارستان عمومی ماساچوست دریافته اند که میکروب های روده ممکن است بر بیماری های قلبی عروقی نیز تأثیر بگذارند. در مطالعه ای که در Cell منتشر شد، محققان گونه های خاصی از باکتری ها را شناسایی کردند که کلسترول را در روده مصرف می کنند و ممکن است به کاهش کلسترول و خطر بیماری قلبی در افراد کمک کنند.
اعضای آزمایشگاه Ramnik Xavier، پلتفرم متابولومیک Broad و همکاران، متابولیت ها و ژنوم های میکروبی بیش از 1400 شرکت کننده در مطالعه قلب Framingham را تجزیه و تحلیل کردند، پروژه ای که چندین دهه بر عوامل خطر بیماری های قلبی عروقی متمرکز بود. این تیم کشف کردند که باکتری به نام Oscillibacter کلسترول را از محیط اطراف خود جذب و متابولیزه می کند و افرادی که سطوح بالاتری از این میکروب را در روده خود حمل می کنند، سطوح پایین تری از کلسترول دارند. آنها همچنین مکانیسمی را شناسایی کردند که باکتری احتمالاً برای تجزیه کلسترول از آن استفاده می کند. نتایج نشان می دهد که مداخلاتی که میکروبیوم را به روش های خاصی دستکاری می کنند، می توانند روزی به کاهش کلسترول در افراد کمک کنند. این یافته ها همچنین زمینه را برای تحقیقات هدفمندتر در مورد چگونگی تأثیر تغییرات میکروبیوم بر سلامت و بیماری فراهم می کند.
در دهه گذشته، محققان دیگر پیوندهایی را بین ترکیب میکروبیوم روده و عناصر بیماری های قلبی عروقی، مانند تری گلیسیرید و سطح قند خون فرد بعد از غذا کشف کرده اند. اما دانشمندان تا حدودی نتوانسته اند این ارتباطات را با درمان ها هدف قرار دهند، زیرا آنها درک کاملی از مسیرهای متابولیک در روده ندارند.
در مطالعه جدید، تیم Broad تصویر کامل و دقیق تری از تاثیر میکروب های روده بر متابولیسم به دست آورد. آنها توالی متاژنومیک تفنگ ساچمه ای (shotgun metagenomic sequencing) را که تمام DNA میکروبی یک نمونه را نمایان می کند، با متابولومیک (metabolomics) ترکیب کردند که سطح صدها متابولیت شناخته شده و هزاران متابولیت ناشناخته را اندازه گیری می کند. آنها از این ابزار برای مطالعه نمونه های مدفوع از مطالعه قلب فرامینگهام استفاده کردند.
این رویکرد بیش از 16000 ارتباط بین میکروب ها و ویژگی های متابولیک را آشکار کرد، از جمله یکی که به ویژه قوی بود: افرادی که چندین گونه از باکتری ها از جنس Oscillibacter داشتند نسبت به افرادی که فاقد باکتری بودند، سطح کلسترول پایین تری داشتند. محققان دریافتند که گونه های جنس Oscillibacter به طور شگفت انگیزی در روده فراوان هستند و به طور متوسط از هر 100 باکتری، 1 باکتری را تشکیل می دهند.
سپس محققان می خواستند مسیر بیوشیمیایی را که میکروب ها برای تجزیه کلسترول استفاده می کنند، کشف کنند. برای انجام این کار، آنها ابتدا باید ارگانیسم را در آزمایشگاه رشد دهند. خوشبختانه، آزمایشگاه سال ها صرف جمع آوری باکتری ها از نمونه های مدفوع کرده است تا یک کتابخانه منحصر به فرد ایجاد کند که شامل Oscillibacter نیز می شود.
پس از رشد موفقیت آمیز باکتری ها، این تیم از طیف سنجی جرمی برای شناسایی محتمل ترین محصولات جانبی متابولیسم کلسترول در باکتری ها استفاده کردند. این به آنها اجازه داد تا مسیرهایی را که باکتری برای کاهش سطح کلسترول استفاده می کند، تعیین کنند. آنها دریافتند که باکتری ها کلسترول را به محصولات میانی تبدیل می کنند که می تواند توسط باکتری های دیگر تجزیه شده و از بدن دفع شود. سپس، تیم از مدل های یادگیری ماشینی برای شناسایی آنزیم های کاندید مسئول این تبدیل بیوشیمیایی استفاده کردند و سپس آنزیم ها و محصولات تجزیه کلسترول را به طور خاص در Oscillibacter خاصی در آزمایشگاه شناسایی کردند.
این تیم یک گونه باکتری دیگر روده به نام Eubacterium coprostanoligenes پیدا کردند که به کاهش سطح کلسترول نیز کمک می کند. این گونه حامل ژنی است که دانشمندان قبلا نشان داده بودند در متابولیسم کلسترول نقش دارد. در کار جدید، تیم کشف کرد که Eubacterium ممکن است اثر هم افزایی با Oscillibacter بر روی سطح کلسترول داشته باشد، که نشان می دهد آزمایش های جدیدی که ترکیبی از گونه های باکتریایی را مطالعه می کنند می توانند به روشن کردن چگونگی تعامل جوامع مختلف میکروبی برای تأثیر بر سلامت انسان کمک کنند.
