میکروب های روده، یاری رسان سلول های ایمنی

به گزارش سیناپرس همدان، این تصور که رژیم غذایی و سلامت به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند، موضوع تحقیقاتی بسیار جدیدی است. برای هزاران سال، مردم می دانستند که تغذیه نامناسب مسئول بسیاری از مشکلات سلامتی است. اما مکانیسم‌های دقیقی که نحوه تغییر عملکرد سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌های ما را توضیح دهد هنوز به درستی شناخته نشده‌ بود.

اکنون، مطالعه‌ای به رهبری محققان دانشکده پزشکی هاروارد، این فرآیند را روشن می‌کند و یک واسطه مهم بین غذا و سلامتی را به ما نشان می دهد، یعنی همان باکتری‌های روده که میکروبیوم ما را می‌سازند یا مجموعه‌ای از میکروارگانیسم‌هایی که در همزیستی با انسان زندگی می‌کنند.

این کار که روی موش ها انجام و در Nature منتشر شد، نشان می دهد که میکروب های روده از اسیدهای چرب رایج مانند اسید لینولئیک استفاده می کنند و آنها را به اسید لینولئیک مزدوج (CLA) تبدیل می کنند. این محصول جانبی سپس به عنوان یک سیگنال برای یک آبشار بیولوژیکی عمل می کند که در نهایت نوع خاصی از سیستم ایمنی را برای توسعه و اقامت در روده کوچک تحریک می کند.

در این مطالعه، محققان مشاهده کردند که موش هایی 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، استاد پزشکی ویلیام الری چنینگ در بیمارستان زنان و بریگهام و استاد ایمونولوژی در موسسه بلاواتنیک در دانشکده پزشکی هاروارد گفت: سه گانه رژیم غذایی – میکروب – سیستم ایمنی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است، با جزئیات کمی که نشان دهد چگونه این سه جزء با هم کار می کنند. ما در اینجا یکی از واضح‌ترین تظاهرات مکانیسمی را پیدا کرده‌ایم که اساس آن توضیح این است که چگونه رژیم غذایی و میکروبیوم، سیستم ایمنی را می‌سازند.

این تیم در ابتدا متوجه شد که موش‌های بدون میکروب، یک مدل آزمایشگاهی رایج که به طور طبیعی توسط میکروارگانیسم‌ها کلونیزه نمی‌شود و بنابراین میکروبیومی ندارد، زیر مجموعه‌ای از سلول‌های ایمنی به نام CD4⁺CD8aa⁺ لنفوسیت‌های داخل اپیتلیال (IELs) که معمولاً در قسمت خاصی از روده کوچک قرار دارند را از دست داده اند.

جالب اینجاست که موش هایی که عاری از میکروب نبودند اما یک رژیم غذایی حداقلی متشکل از مواد مغذی ضروری برای زنده نگه داشتن آنها مصرف می کردند نیز در این سلول ها 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.

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

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 غیرعادی کم بود، که نشان می‌دهد باکتری‌ها برای تبدیل اسید لینولئیک به CLA ضروری هستند.

هنگامی که محققان موش‌های بدون میکروب را با باکتری‌هایی که LAI تولید می‌کردند تیمار کردند و آنها را با یک رژیم غذایی غنی تغذیه کردند، این حیوانات  IEL CD4⁺CD8aa⁺ را در روده کوچک خود تولید کردند. برعکس، زمانی که محققان آنها را با باکتری هایی که از نظر ژنتیکی اصلاح شده بودند تا LAI را تولید نکنند، تیمار کردند، این سلول های ایمنی را ایجاد نکردند و نشان دادند که CLA تولید شده توسط این آنزیم باکتریایی برای رشد این سلول های 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 سلول های ایمنی در روده کوچک پروتئینی به نام فاکتور هسته ای هپاتوسیت 4g (HNF4g) را روی سطوح خود تولید می کنند که به عنوان گیرنده ای برای CLA عمل می کند. هنگامی که CLA به این گیرنده ها متصل شد، سلول ها 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.

کسپر گفت که این مسیر پیچیده پیامدهای روشنی برای مصونیت در برابر عفونت دارد. در واقع، زمانی که محققان هر بخشی از آبشار را دستکاری کردند، برای مثال، جلوگیری از تولید IL-18R یا HNF4g، موش‌هایی که آبشار در آنها خاموش بود، IELهای CD4⁺CD8aa⁺ تولید نکردند و قادر به مبارزه با عفونت سالمونلا تیفی موریوم، گونه‌ای باکتریایی که معمولاً مسئول موارد مسمومیت غذایی است، نبودند.

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 نحوه مداخله در زمانی که این کار را نمی‌کنند، خواهیم داشت.

منبع: Nature 

مترجم: کیانوش کرمی