به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، این تصور که رژیم غذایی و سلامت به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند، موضوع جدیدی نیست. برای هزاران سال، مردم می‌دانستند که تغذیه نامناسب مسئول بسیاری از مشکلات سلامتی است. اما مکانیسم‌های دقیقی که نحوه تغییر عملکرد سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌های ما را توضیح دهند، هنوز به درستی شناخته نشده‌ بودند. اکنون، مطالعه‌ای به رهبری محققان دانشکده پزشکی هاروارد، این فرآیند را روشن می‌کند و یک واسطه مهم بین غذا و سلامت را مشخص می‌کند - باکتری‌های روده که میکروبیوم ما را می‌سازند یا مجموعه‌ای از میکروارگانیسم‌هایی که در همزیستی با انسان زندگی می‌کنند.

میکروبیوم روده انسان

میکروبیوم روده انسان دائماً محصولات طبیعی مشتق شده از میزبان و رژیم غذایی را به متابولیت‌های فعال زیستی متعددی تبدیل می‌کند. چربی‌های غذایی ریزمغذی های ضروری هستند که تحت لیپولیز قرار می‌گیرند تا اسیدهای چرب آزاد (FAs) را برای جذب در روده کوچک آزاد کنند. باکتری‌های روده، برخی از اسیدهای چرب غیر اشباع را تغییر می‌دهند - به عنوان مثال، اسید لینولئیک (LA) - به ایزومرهای مختلف FA روده که متابولیسم میزبان را تنظیم می‌کنند و خواص ضد سرطانی دارند. با این حال، اطلاعات کمی در مورد اینکه چگونه این شبکه ایزومریزاسیون FA رژیم غذایی – میکروارگانیسم بر سیستم ایمنی مخاطی میزبان تأثیر می‌گذارد، شناخته شده است. در واقع می‌توان گفت که میکروبیوتای روده از طریق تولید تعداد زیادی متابولیت به فیزیولوژی میزبان کمک می‌کند. این متابولیت‌ها اثرات خود را در میزبان به عنوان مولکول‌های سیگنال دهنده و بسترهای واکنش‌های متابولیکی اعمال می‌کنند. اگرچه مطالعه فعل و انفعالات میزبان و میکروبیوتا به دلیل درجه بالای تداخل چالش برانگیز است، تحقیقات متمرکز بر متابولیت چندین هدف میکروبی قابل عمل را شناسایی کرده است که برای سلامت میزبان مرتبط هستند. به بیانی دیگر متابولیت‌ها، به عنوان خروجی عملکردی برهمکنش‌های ترکیبی میزبان و میکروارگانیسم، تصویری فوری از یک سیستم چند ارگانیسمی فوق‌العاده پیچیده را ارائه می‌دهند.

تعامل پیچیده میان میکروب‌های روده، غذا و ایمنی

این کار که روی موش‌ها انجام شد و در 28 ژوئن در Nature منتشر شد، نشان می‌دهد که میکروب‌های روده از اسیدهای چرب رایج مانند اسید لینولئیک استفاده می‌کنند و آنها را به اسید لینولئیک مزدوج (CLA) تبدیل می‌کنند. این محصول جانبی سپس به عنوان یک سیگنال برای یک آبشار بیولوژیکی عمل می‌کند که در نهایت نوع خاصی از سیستم ایمنی را برای رشد و اقامت در روده کوچک تحریک می‌کند. در این مطالعه، محققان مشاهده کردند که موش‌هایی که این آبشار در آنها قطع شده بود، با سهولت بیشتری تسلیم یک پاتوژن متداول غذایی شدند. به گفته این تیم، یافته‌ها به تفصیل یک تعامل پیچیده بین میکروب‌های روده، غذا و ایمنی را نشان می‌دهد. آنها همچنین بر اهمیت درک اینکه چگونه گونه‌های میکروبی منفرد در روده می‌توانند عملکرد ارگان‌های خاص را تغییر دهند و تأثیرات مهمی بر سلامتی اعمال کنند، تأکید می‌کنند. دنیس کسپر، نویسنده ارشد این مطالعه، پروفسور ویلیام الری چنینگ، پروفسور پزشکی در بیمارستان زنان و بریگهام، گفت: رفتار «سه گانه رژیم غذایی-میکروب-سیستم ایمنی علیرغم جزئیات کم، توجه زیادی را درخصوص اینکه چگونه این سه جزء با هم کار می‌کنند، به خود جلب کرده است. این استاد ایمونولوژی در موسسه بلاواتنیک در دانشکده پزشکی هاروارد در ادامه گفت: ما در اینجا یکی از واضح‌ترین تظاهرات مکانیسمی را پیدا کرده‌ایم که اساس آن این سوال است که چگونه رژیم غذایی و میکروبیوم سیستم ایمنی را می‌سازد.

شواهد و داده‌های جمع آوری شده

در مطالعه جدید، کسپر با همکاری Xinyang Song، محقق سابق فوق دکترا در آزمایشگاه Kasper، که اکنون محقق اصلی در دانشگاه آکادمی علوم چین است، و همکارانش از HMS، بیمارستان عمومی ماساچوست، دانشگاه تافتس و UMass کار کرده است. این تیم در ابتدا متوجه شد که موش‌های بدون میکروب - یک مدل آزمایشگاهی رایج که به طور طبیعی توسط میکروارگانیسم‌ها کلونیزه نمی‌شودو بنابراین میکروبیومی ندارد - زیرمجموعه‌ای از سلول‌های ایمنی به نام لنفوسیت‌های داخل اپیتلیال CD4+CD8aa+ (IELs) را از دست داده‌اند که معمولاً در قسمت خاصی از روده کوچک وجود دارند. جالب اینجاست که موش‌هایی که عاری از میکروب نبودند اما یک رژیم غذایی حداقلی متشکل از مواد مغذی ضروری برای زنده نگه داشتن آنها مصرف می‌کردند، نیز در این سلول‌ها کمبود داشتند. با این حال، IELهای CD4+CD8aa+ در موش‌های بدون میکروب که از یک رژیم غذایی تجاری غنی معمولی متشکل از بسیاری از مواد مغذی مختلف تغذیه شده بودند، وجود داشت.

IELهای CD4+CD8aa+

محققان مشکوک به اینکه تداخل بین رژیم غذایی و میکروبیوم ممکن است مسئول وجود یا عدم وجود IELهای CD4+CD8aa+ باشد، بررسی کردند که در کدام یک از مواد مغذی موجود در رژیم غذایی کمبود داشتند و در نهایت اسیدهای چرب مختلف را تامین کردند. پس از تغذیه اسیدهای چرب منفرد به موش‌ها با رژیم‌های حداقلی با میکروبیوم‌های معمولی، آن‌ها دریافتند حیواناتی که یک اسید چرب با زنجیره بلند به نام اسید لینولئیک می‌خورند، شروع به رشد CD4+CD8aa+ IEL در روده‌های کوچک خود کردند.

نقش باکتری‌هایی که در روده زندگی می‌کنند

کاسپر توضیح داد که بسیاری از باکتری‌هایی که در روده زندگی می‌کنند، آنزیمی به نام لینولئیک اسید ایزومراز (LAI) تولید می‌کنند که اسید لینولئیک را به شکل مزدوج تبدیل می‌کند و برخی پیوندهای شیمیایی دوگانه و تک‌شیمیایی اسید لینولئیک را دوباره مرتب می‌کند. تحقیقات بیشتر نشان داد که CLA - شکل کونژوگه اسید لینولئیک - هم در موش‌هایی با یک میکروبیوم معمولی که با حداقل رژیم غذایی تغذیه می‌شدند و هم در موش‌های بدون میکروب که از رژیم غذایی غنی تغذیه می‌شدند به طور غیر طبیعی کم بود، که نشان می‌دهد باکتری‌ها برای تبدیل اسید لینولئیک به CLA ضروری هستند.

ضرورت CLA برای رشد سلول‌های ایمنی

هنگامی که محققان موش‌های بدون میکروب را با باکتری‌هایی که LAI تولید می‌کردند همراه کردند و سپس آنها را با رژیم غذایی غنی تغذیه کردند، این حیوانات IEL CD4+CD8aa+ را در روده‌های کوچک خود تولید کردند. برعکس، زمانی که محققان آنها را با باکتری‌هایی که از نظر ژنتیکی اصلاح شده بودند تا LAI را تولید نکنند، همراه کردند، موش‌ها این سلول‌های ایمنی را ایجاد نکردند، که نشان داد CLA تولید شده توسط این آنزیم باکتریایی برای رشد این سلول‌های ایمنی ضروری است. تحقیقات بیشتر مکانیسم کامل تری را نشان داد که چرا CLA باعث رشد CD4+CD8aa+ IEL شد: محققان دریافتند که برخی از سلول‌های ایمنی در روده کوچک پروتئینی به نام فاکتور هسته ای هپاتوسیت 4g (HNF4g) را روی سطوح خود تولید می‌کنند که به عنوان گیرنده ای برای CLA عمل می‌کند. . هنگامی که CLA به این گیرنده‌ها متصل شد، سلول‌ها پروتئین متفاوتی به نام اینترلوکین 18R (IL-18R) تولید کردند که به نوبه خود تولید پروتئین سومی به نام ThPOK را کاهش داد. هرچه ThPOK کمتر تولید شود، IELهای CD4+CD8aa+ بیشتر توسعه می یابند.

مسیرهای ارتباطی میان این سه گانه بسیار پیچیده است

کسپر گفت: این مسیر پیچیده پیامدهای روشنی برای ایمنی در برابر عفونت دارد. در واقع، هنگامی که محققان هر بخشی از آبشار را دستکاری کردند - به عنوان مثال، از تولید IL-18R یا HNF4g جلوگیری کردند – موش‌هایی که آبشار در آنها خاموش بود، IELهای CD4+CD8aa+ تولید نکردند و قادر به مبارزه با عفونت با سالمونلا نبودند. تیفی موریوم، گونه‌ای باکتریایی است که معمولاً مسئول موارد مسمومیت غذایی است. کاسپر گفت: «یکی از دلایلی که نمونه‌های بیشتری از سه گانه رژیم غذایی-میکروب-سیستم ایمنی هنوز آشکار نشده است این است که این مسیرها بسیار پیچیده هستند. با بررسی این مسیرهای پیچیده، ما درک بهتری از اینکه چگونه میکروبیوم‌هایمان ما را سالم نگه می‌دارند و چگونه مداخله کنیم، خواهیم داشت.»

پایان مطلب/.