Το εντερικό μικροβίωμα μπορεί να γίνει η πηγή για νέες θεραπείες χάρη σε μεταβολικές λειτουργίες των βακτηρίων του.
Μια βασική λειτουργία του ήπατος «αντιγράφουν» βακτήρια που αποικούν στο εντερικό μικροβίωμα των θηλαστικών, λειτουργώντας ως ένα εφεδρικό ήπαρ που επιδρά στον μεταβολισμό της γλυκόζης και των αμινοξέων. Αυτό ήταν το εύρημα προκλινικής μέλετης ερευνητών από την Ιατρική Σχολή Weill Cornell που δημοσιεύεται στο Cell Host & Microbe, και ανοίγει όπως φαίνεται τον δρόμο για νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις σε παθήσεις όπως τα ιδιοπαθή φλεγμονώδη νοσήματα του εντέρου (ΙΦΝΕ) και ο διαβήτης.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Chun-Jun Guo, επίκουρος καθηγητής Μικροβιολογίας και Ανοσολογίας και μέλος του Ινστιτούτου Μελέτης ΙΦΝΕ “Jill Roberts” της σχολής Weill Cornell, θέλησε να εξετάσει εμβριθώς πώς το βασικό ανθρώπινο μικροβίωμα του εντέρου επηρεάζει την πρόσληψη θρεπτικών συστατικών από τα τρόφιμα που καταναλώνουμε. «“Τρώνε” πριν από εμάς, παίρνοντας πρώτα τα θρεπτικά συστατικά από την τροφή που καταναλώνουμε και αφήνοντάς μας ό,τι απομείνει αφότου ικανοποιήσουν τις δικές τους διατροφικές ανάγκες» δήλωσε ο Δρ Guo.
Μεταβολισμός των αμινοξέων
Ο πρώτος συγγραφέας Δρ Ting-Ting Li, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Δρ Guo, με την ομάδα του, εξέτασαν την εμπλοκή μικροβίων που διαβιούν φυσικά στο έντερο στον μεταβολισμό των αμινοξέων, δομικών στοιχείων των πρωτεϊνών. Η ενεργειακή αξιοποίηση των αμινοξέων στα θηλαστικά γίνεται στο ήπαρ, μέσα από μονοπάτια όπως η τρανσαμίνωση και η οξειδωτική απαμίνωση.
Λόγω περιορισμένων στοιχείων για τις μεταβολικές λειτουργίες των εντερικών βακτηρίων, η ομάδα χρειάστηκε να εξετάσει περισσότερα από 100 διαφορετικά είδη και υπό διαφορετικά περιβάλλοντα για να καταλήξει στις ιδανικές πειραματικές συνθήκες.
Τα αποτελέσματα ανέδειξαν αρκετά είδη με ιδιαίτερα αποτελεσματική δράση στον μεταβολισμό διαφόρων διαιτητικών αμινοξέων. Για να επιβεβαιώσουν τη συμμετοχή τους στη μεταβολική διαδικασία, οι ερευνητές μετέφεραν τέτοια βακτήρια στους γαστρεντερικούς σωλήνες ποντικιών, απ’ όπου απουσίαζαν κατ’ αρχάς τα συγκεκριμένα μικροβιακά είδη, και παρατήρησαν ότι τα επίπεδα αυτών των αμινοξέων μειώθηκαν στο έντερο και στην κυκλοφορία του αίματος των τρωκτικών.
Στη συνέχεια, η ομάδα προσδιόρισε στα βακτήρια τα γονίδια μεταβολισμού που ευθύνονταν για την εξάντληση των αμινοξέων. Ο κατάλογος ήταν μακρύς. «Ανακαλύψαμε ότι σε ένα μόνο βακτήριο υπάρχουν πάνω από 20 διαφορετικά γονίδια που κωδικοποιούν παρόμοια ενζυμική λειτουργία» ανάφερε ο Δρ Guo και πρόσθεσε ότι τα κατάφεραν χάρη στη βελτίωση της τεχνικής διαγραφής γονιδίων CRISPR-Cas9 -γνωστή ως μοριακό/γενετικό ψαλίδι- για το εντερικό μικροβίωμα.
Οι επιστήμονες μετέφεραν τα ευρήματα από τις κυτταρικές καλλιέργειες στα πειραματόζωα χωρίς μικροβίωμα, χορηγώντας γενετικά τροποποιημένα στελέχη βακτηρίων, ένα είδος κάθε φορά. «Μπορούμε πλέον να χειριστούμε με ακρίβεια μεμονωμένα γονίδια για τον μεταβολισμό των αμινοξέων στο έντερο. Αυτό μας επιτρέπει να αξιολογήσουμε την ατομική λειτουργία αυτών των γονιδίων και να δούμε πώς επηρεάζουν πραγματικά την ομοιόσταση των αμινοξέων στον ξενιστή» δήλωσε ο Δρ Guo.
Ομοιόσταση γλυκόζης και παραγωγή σεροτονίνης
Οι ερευνητές συμπέραναν επιπροσθέτως ότι η κατανάλωση μιας συγκεκριμένης κατηγορίας αμινοξέων επέτρεψε στα μικρόβια του εντέρου να μεταβάλουν την ομοιόσταση της γλυκόζης στο αίμα (σάκχαρο) των ποντικιών. Περαιτέρω ανάλυση αποκάλυψε ότι, με αλλαγές στη διαθεσιμότητα των αμινοξέων, τα μικρόβια άρχισαν να επηρεάζουν την παραγωγή του νευροδιαβιβαστή σεροτονίνη, ο οποίος με τη σειρά του μεταβάλλει τη ρύθμιση της γλυκόζης.
«Πολλές από αυτές τις μεταβολικές λειτουργίες μπορούν να γίνουν από το ήπαρ, αλλά τώρα διαπιστώσαμε ότι υπάρχουν ένζυμα με συγκρίσιμη λειτουργικότητα που κωδικοποιούνται από το εντερικό μικροβίωμα και μπορούν να κάνουν τα ίδια ή παρόμοια πράγματα» ανέφερε ο Δρ Guo. «Είναι σαν να υπάρχει ένα δεύτερο ήπαρ που λειτουργεί στο έντερο».
Η ερευνητική ομάδα επιχειρεί πλέον να βελτιώσει τη ρύθμιση των βακτηριακών ενζύμων και να ανακαλύψει πώς συνδυασμοί διαφορετικών ειδών επηρεάζουν τον μεταβολισμό των αμινοξέων.
Παράλληλα, σχολιάζουν οι επιστήμονες, έχει διαπιστωθεί ότι σε άτομα με μεταβολικά και πεπτικά νοσήματα, ορισμένα από τα γονίδια των βακτηρίων που ανέδειξε η μελέτη απορρυθμίζονται. Τα φάρμακα, που στοχεύουν σε συγκεκριμένα μικροβιακά γονίδια ή τροποποιημένα στελέχη βακτηρίων, θα μπορούσαν ενδεχομένως να προσφέρουν νέους τρόπους για τη διαχείριση τέτοιων καταστάσεων και να γίνουν βιοδείκτες για ασθένειες όπως ο διαβήτης τύπου 2 ή τα ΙΦΝΕ.
ygeiamou.gr