Iki šiol didžiausias ir etniniu bei geografiniu požiūriu išsamiausias žmonių, sergančių 2 tipo cukriniu diabetu (T2D), sergančių cukriniu diabetu ir sveikas gliukozės būkle, žarnyno mikrobiomo tyrimas parodė, kad specifiniai virusai ir genetiniai variantai bakterijose atitinka žarnyno mikrobiomo funkcijos ir T2D pokyčius. rizika.
Tyrimo, kuriame bendradarbiauja Brigham ir moterų ligoninė, MIT ir Harvardo platusis institutas bei Harvardo TH Chan visuomenės sveikatos mokykla, rezultatai yra paskelbti Gamtos medicina.
„Mikrobiomas labai skiriasi įvairiose geografinėse vietovėse ir rasinėse bei etninėse grupėse. Jei tirsite tik nedidelę, vienalytę populiaciją, tikriausiai ko nors praleisite”, – sakė bendraautorius Daniel (Dong) Wang, medicinos mokslų daktaras. Channing tinklo medicinos skyrius Brigham ir moterų ligoninėje, Broad ir Harvardo Chan mokykloje. „Mūsų tyrimas yra pats didžiausias ir įvairiausias tokio pobūdžio tyrimas.
„Žarnyno mikrobiomo ryšys su sudėtingomis, lėtinėmis, nevienalytėmis ligomis, tokiomis kaip T2D, yra gana subtilus“, – sakė vienas iš autorių, mokslų daktaras Curtisas Huttenhoweris. Harvardo Chan mokyklos ir Broad. „Panašiai kaip didelių žmonių populiacijų tyrimai buvo labai svarbūs norint suprasti žmogaus genetinę variaciją, didelės ir įvairios populiacijos yra būtinos ir vis labiau įmanomos atliekant išsamius mikrobiomų kitimo tyrimus.”
T2D paveikia maždaug 537 milijonus žmonių visame pasaulyje. Sergant T2D, organizmas palaipsniui praranda gebėjimą veiksmingai reguliuoti cukraus kiekį kraujyje. Per pastarąjį dešimtmetį atlikti tyrimai susiejo žarnyno mikrobiomo – bakterijų, grybų ir virusų, gyvenančių mūsų žarnyne – pokyčius su T2D vystymusi. Tačiau ankstesni žarnyno mikrobiomo ir jo vaidmens T2D tyrimai buvo per maži ir įvairus, kad būtų galima padaryti reikšmingų išvadų.
Šiame darbe buvo analizuojami naujai įsteigto mikrobiomų ir kardiometabolinių ligų konsorciumo (MicroCardio) duomenys. Tyrimas apėmė naujai sugeneruotus duomenis ir tuos, kurie iš pradžių buvo užfiksuoti kelių kitų eksperimentų metu, iš viso apėmė 8 117 žarnyno mikrobiomų metagenomų iš etniniu ir geografiniu požiūriu skirtingų dalyvių.
Į tyrimą įtraukti žmonės sirgo T2D, sirgo prediabetu arba jų cukraus kiekis kraujyje nepakito. Jie buvo kilę iš JAV, Izraelio, Švedijos, Suomijos, Danijos, Vokietijos, Prancūzijos ir Kinijos. Pirmieji šio straipsnio autoriai yra Zhendong Mei, Ph.D. iš Channing tinklo medicinos skyriaus Brigham and Women's Hospital and Broad, taip pat Fenglei Wang, Ph.D. iš Harvardo Chan mokyklos ir Broad.
„Atlikdami šį didelį tyrimą, mes uždavėme du klausimus. Vienas iš jų yra toks: „Koks yra rūšių ir padermių, sudarančių žarnyno mikrobiomą, vaidmuo sergant 2 tipo cukriniu diabetu?” Kitas klausimas: „Ką veikia šie mikrobai?“ – sakė Wang. „Kai mes išanalizavome šiuos duomenis, mūsų tiriamose populiacijose radome gana nuoseklų mikrobų rūšių, susijusių su 2 tipo diabetu, rinkinį. Daugelis tų rūšių niekada anksčiau nebuvo pranešta.”
Siekdama suprasti šių mikrobų vaidmenį žarnyne, komanda išanalizavo rūšių funkcinius gebėjimus. Įvairios mikrobų rūšies padermės gali turėti įvairias funkcijas, pavyzdžiui, gebėjimą gaminti tam tikrą aminorūgštį. Grupė nustatė, kad tam tikros padermės turi funkcijų, kurios gali būti susijusios su įvairia T2D ligos rizika.
Vienas iš pagrindinių funkcinių skirtumų, kurį jie pastebėjo, buvo tas, kad Prevotella copri padermė – įprastas žarnyno mikrobas, galintis gaminti daug šakotosios grandinės aminorūgščių (BCAA) – dažniau buvo pastebėtas diabetu sergančių pacientų žarnyno mikrobiomuose. Ankstesni tyrimai parodė, kad žmonėms, kurių kraujyje chroniškai didelis BCAA kiekis, yra didesnė nutukimo ir T2D rizika.
Tyrėjai taip pat rado įrodymų, kad bakteriofagai – bakterijas užkrečiantys virusai – gali sukelti kai kuriuos pokyčius, kuriuos jie aptiko tam tikrose žarnyno bakterijų padermėse.
„Mūsų išvados, susijusios su bakteriofagais, labai nustebino“, – sakė Wang. „Tai gali reikšti, kad virusas užkrečia bakterijas ir keičia savo funkciją taip, kad padidėtų arba sumažėtų 2 tipo diabeto rizika, tačiau norint suprasti šį ryšį reikia daugiau dirbti.
Kitoje analizėje komanda ištyrė nedidelį mėginių pogrupį iš pacientų, kuriems naujai diagnozuota T2D, kad įvertintų mikrobiomas, kurioms mažiau tikėtina, kad turėjo įtakos vaistų vartojimas arba ilgalaikė didelė gliukozės būklė. Pasak Wango, jų rezultatai buvo panašūs į didesnius atradimus.
„Manome, kad žarnyno mikrobiomo pokyčiai sukelia 2 tipo diabetą”, – sakė Wang. „Pirmiausia gali įvykti mikrobiomo pokyčiai, o diabetas išsivysto vėliau, o ne atvirkščiai – nors norint tvirtai įrodyti šį ryšį, reikia atlikti būsimus perspektyvinius ar intervencinius tyrimus.
„Jei šios mikrobų savybės yra priežastinės, galime rasti būdą, kaip pakeisti mikrobiomą ir sumažinti 2 tipo diabeto riziką“, – pridūrė jis. „Mikrobiomas gali būti įsikišęs, o tai reiškia, kad galite pakeisti savo mikrobiomą, pavyzdžiui, pakeisdami mitybą, probiotikus ar persodindami išmatas.”
Vienas iš pagrindinių tyrimo apribojimų yra tas, kad dažniausiai buvo tiriami pacientų mikrobiomai vienu metu. Jame nebuvo atsižvelgta į žarnyno mikrobiomo ar ligos būklės pokyčius laikui bėgant. Būsimieji tyrimai, pagrįsti šiuo darbu, apima šios sąsajos tyrimą ilgą laiką ir specifinių padermių funkcijų tyrimą, kad būtų galima geriau suprasti, kaip jos veda į T2D.
„Žmogaus mikrobiomo pranašumas ir iššūkis yra tai, kad jis yra labai individualizuotas”, – sakė Huttenhoweris. „Faktas, kad kiekvienas turime labai skirtingas mikrobų bendruomenes ir mikrobų genetiką, reiškia, kad norint rasti nuoseklius modelius reikia labai didelių populiacijos tyrimų. Tačiau kai tai padarysime, atskiri mikrobiomai gali būti pertvarkyti, kad padėtų sumažinti ligų riziką.”