به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در یک مطالعه جدید محققان دریافته‌اند که کربوهیدرات‌هایی که در رژیم غذایی روزمره مصرف می‌کنیم، می‌توانند ساختار ژنتیکی یک باکتری مهم در روده انسان به نام Bacteroides thetaiotaomicron  را به شکل قابل توجهی تغییر دهند. این تغییرات ژنتیکی، که از نوع  وارونگی نواحی DNA  هستند، نه تنها ساختار فیزیکی ژنوم باکتری را دگرگون می‌کنند، بلکه به‌صورت مستقیم روی عملکرد سیستم ایمنی بدن نیز اثر می‌گذارند.

روده انسان: بیش از یک دستگاه گوارشی ساده

روده‌ی انسان زیستگاه تریلیون‌ها باکتری از گونه‌های مختلف است که با بدن میزبان در تعاملی پیچیده و چندلایه زندگی می‌کنند. باکتری‌های خانواده Bacteroides که از فراوان‌ترین گونه‌ها در دستگاه گوارش‌اند، نقشی کلیدی در تجزیه فیبرها، تولید ویتامین‌ها و تنظیم سیستم ایمنی ایفا می‌کنند. یکی از ویژگی‌های خاص B. thetaiotaomicron توانایی آن در تطبیق با منابع غذایی مختلف و تغییر سریع عملکرد ژنی در پاسخ به محیط است، ویژگی‌ای که در قلب این پژوهش قرار دارد.

شکر ساده، تغییری پیچیده

در این مطالعه، پژوهشگران به‌صورت مشخص اثر انواع قندهای ساده و پیچیده، از شکر سفید گرفته تا مالتوتریوز و الیگوساکاریدها را بر عملکرد ژنتیکی و ایمنی این باکتری بررسی کردند. نتایج حیرت‌انگیز بودند: قندهای مختلف موجب وارونگی بخش‌هایی از ژنوم باکتری شدند؛ یعنی بخش‌هایی از DNA باکتری به‌طور فیزیکی تغییر موقعیت دادند و به شکل معکوس در ژنوم قرار گرفتند. این وارونگی‌ها باعث می‌شدند که ژن‌هایی که پیش از آن خاموش بودند، فعال شوند، و بالعکس. این یعنی باکتری می‌توانست چهره‌ی سطحی خود، عملکردهای متابولیکی، و توانایی‌اش در تعامل با سلول‌های ایمنی بدن را تغییر دهد، آن هم فقط با تغییر نوع قند موجود در رژیم غذایی میزبان.

بازگشت‌پذیری ژنتیکی: قابلیتی شبیه به کلید روشن و خاموش

یکی از یافته‌های جالب این تحقیق آن بود که این وارونگی‌های DNA قابل بازگشت هستند. زمانی که مصرف قند خاصی متوقف می‌شد، باکتری به‌مرور زمان به ساختار ژنتیکی پیشین خود بازمی‌گشت. این موضوع نقش فوق‌العاده‌ای در پویایی میکروبیوم روده دارد و نشان می‌دهد که تغییرات رژیم غذایی می‌تواند نه‌تنها میکروب‌ها را کم یا زیاد کند، بلکه عملکرد ژنتیکی آن‌ها را هم به‌صورت دینامیک تغییر دهد.

تاثیر مستقیم بر سیستم ایمنی

تغییرات در ساختار ژنی باکتری به‌طور مستقیم روی پاسخ سیستم ایمنی تأثیر داشت. در مدل‌های آزمایشگاهی، تغییراتی در بیان این ژن‌ها منجر به افزایش یا کاهش تولید برخی از سیتوکین‌ها مانند IL-10 و IL-17 شد. این سیتوکین‌ها پیام‌رسان‌هایی هستند که در تنظیم پاسخ ایمنی، التهاب، و تعادل سلول‌های T نقش دارند. به‌طور مثال، برخی قندها موجب افزایش IL-10 شدند که نقش ضدالتهابی دارد، در حالی‌که برخی دیگر باعث افزایش IL-17 شدند که با التهاب‌های مزمن و بیماری‌های خودایمنی مرتبط است. این نشان می‌دهد که رژیم غذایی نه‌فقط عملکرد گوارشی، بلکه تعادل سیستم ایمنی را نیز می‌تواند جابه‌جا کند.

تأثیر متفاوت در بازه‌های زمانی گوناگون

در مدل‌های حیوانی، موش‌هایی که با قند ساده مانند شکر سفید تغذیه شده بودند، در مراحل ابتدایی دچار افت شدید در پارامترهای ایمنی و ترمیم مخاط روده شدند. با‌این‌حال، با گذشت زمان، سیستم ایمنی آن‌ها تا حدودی تنظیم شد و برخی عملکردهای دفاعی به وضعیت متعادل‌تری رسید. این موضوع بر اهمیت بازه زمانی مصرف مواد غذایی و تغییرات میکروبیوم تأکید دارد. برخی اثرات منفی ممکن است موقت باشند، اما برخی دیگر با تکرار در رژیم غذایی مزمن شده و منجر به پاسخ‌های ایمنی ناسالم شوند.

کربوهیدرات‌ها مثل نسخه‌های تنظیم ایمنی

پژوهشگران با بررسی ۱۹۰ نوع مختلف قند و منبع کربنی متوجه شدند که هرکدام از آن‌ها تأثیر منحصربه‌فردی روی بیان ژنی و عملکرد ایمنی باکتری داشتند. برخی منابع باعث افزایش پروتئین‌های سطحی خاصی شدند که در تعامل با سلول‌های T میزبان دخیل هستند. برخی دیگر باعث خاموشی این ژن‌ها و حتی تولید سیگنال‌هایی شدند که از التهاب جلوگیری می‌کردند. این تنوع پاسخ، امیدبخش طراحی رژیم‌های تغذیه‌ای هدفمند است، که در آن نوع قند نه‌تنها برای انرژی بلکه برای تنظیم ایمنی انتخاب شود.

هم‌راستایی با تحقیقات پیشین

یافته‌های این تحقیق با نتایج دو مطالعه مهم دیگر در سال‌های اخیر هم‌راستا هستند. یکی از آن‌ها نشان داده بود که باکتری‌های Bacteroides می‌توانند در حضور قند rhamnose مقاومت خود را در برابر استرس اکسیداتیو افزایش دهند. دیگری نقش پروتئین‌های تنظیم‌کننده RNA در فعال‌سازی یا خاموش‌سازی خوشه‌های ژنی مربوط به متابولیسم قند را نشان داده بود. این پژوهش تازه، زوایای جدیدی از این مکانیسم‌ها را با اضافه‌کردن جنبه‌ی ایمنی به تصویر کلی می‌افزاید.

پیامدهای بالینی بالقوه

هرچند این پژوهش هنوز در مراحل آزمایشگاهی است، اما مسیر مشخصی را برای توسعه درمان‌های تغذیه‌ای و بالینی هموار می‌کند. بسیاری از بیماری‌های مزمن مانند کولیت، سندروم روده تحریک‌پذیر (IBS)، دیابت نوع ۲ و حتی برخی اختلالات خودایمنی، با تغییرات در میکروبیوم و عملکرد سیستم ایمنی همراه هستند. اکنون که مشخص شده تنظیم نوع قند می‌تواند مستقیماً بر ژنوم باکتری‌ها و در نتیجه سیستم ایمنی تأثیر بگذارد، ممکن است بتوان در آینده از رژیم‌های خاص برای کاهش التهاب، تقویت ایمنی یا حتی پیشگیری از بیماری‌ها بهره برد.

میکروبیوم شخصی‌سازی‌شده

این تحقیق نقطه عطفی در شناخت میکروبیوم شخصی‌سازی‌شده محسوب می‌شود. پیش‌بینی می‌شود که در آینده، آزمایش‌هایی انجام گیرد که مشخص کند هر فرد نسبت به چه نوع قندهایی واکنش میکروبی و ایمنی مثبت یا منفی دارد. سپس می‌توان رژیم غذایی او را بر اساس پاسخ باکتری‌های روده‌اش تنظیم کرد، نه فقط برای کاهش وزن یا کنترل قند خون، بلکه برای مدیریت بهتر پاسخ‌های ایمنی، بهبود عملکرد مغز، و حتی کنترل خلق‌وخو در نظر گرفت.

نتیجه‌گیری

این مطالعه درک ما از ارتباط میان تغذیه، میکروبیوم و سیستم ایمنی را به سطحی تازه رسانده است و مشخص شد که باکتری‌هایی که تصور می‌کردیم تنها برای گوارش مفیدند، در حقیقت تعامل عمیقی با سیستم ایمنی ما دارند، و این تعامل تا سطح ژنوم و بیان سیتوکین‌ها امتداد دارد. تغییر نوع قند مصرفی می‌تواند شبیه فشار دادن یک کلید عمل کند: باکتری را به مسیر ضدالتهابی یا التهابی بکشاند. این یافته نه‌فقط برای درک عملکرد باکتری‌های روده، بلکه برای طراحی رژیم‌های درمانی و تغذیه‌ای در آینده اهمیت بالایی خواهد داشت. این مطالعه نشان می‌دهد که روده نه‌فقط محل عبور مواد غذایی، بلکه یک اکوسیستم هوشمند است که حتی با تغییرات جزئی در نوع قند مصرفی، به‌سرعت واکنش ژنتیکی و ایمنی نشان می‌دهد. این تعامل پویا میان رژیم غذایی و باکتری‌های روده‌ای، اهمیت تغذیه دقیق و آگاهانه را بیش از پیش برجسته می‌سازد.

پایان مطلب./