8 Minutės
Nauji tyrimai rodo, kad smulkios molekulės, kurias gamina žarnyno mikroorganizmai, veikia kaip signalai, formuojantys imuninę funkciją ir metabolinę sveikatą. Šios mikrobų kilmės cheminės medžiagos — mikrobų metabolitai — gali keisti organizmo reakcijas į maistą ir hormoninius signalus, tokiu būdu darydamos įtaką insulino jautrumui ir ilgalaikėms cukrinio diabeto komplikacijoms. Mokslininkai tiria galimybes nukreipti mikrobiomos chemiją mitybos pakeitimais, prebiotikų ar specifinių vaistų pagalba, kad sumažintų insulino rezistenciją, pagerintų metabolinę sveikatą ir sumažintų širdies bei inkstų komplikacijų riziką. Šios idėjos apima tiek prevencines, tiek gydomąsias strategijas: nuo individualizuotos mitybos rekomendacijų iki farmacinių junginių, kurie slopintų ar imituotų tam tikrus mikrobų signalus.
Mikrobų molekulės: mažos žinutės, didelė įtaka metabolizmui
Žarnyno bakterijos gamina įvairius metabolitus — tai cheminiai pasiuntiniai, susidarantys, kai mikroorganizmai apdoroja maistą ir kitus šeimininko junginius. Viena svarbi cheminių junginių grupė yra trimetilaminui artimi junginiai (dažniausiai sutrumpinami kaip TMA ir TMAO, t. y. trimetilamin-N-oksidas). Šie mikrobų produktai sąveikauja su imuninėmis ląstelėmis, kepenų ir riebalinio audinio signaliniais keliais bei endoteliu, ir vis dažniau pastebima sąsajų su insulino jautrumo svyravimais. Mechanistiškai tai gali vykti keliais keliais: per uždegiminių citokinų reguliaciją, žarnyno barjero pralaidumo pokyčius, metabolinių receptorių aktyvaciją ar tiesioginį poveikį raumenų ir riebalinio audinio energijos apykaitai. Be TMA/TMAO, kiti mikrobų metabolitai — trumpų grandinių riebalų rūgštys (SCFA), fenolių skilimo produktai ar įvairūs aminų dariniai — taip pat veikia metabolinę homeostazę. Svarbu paminėti, kad tam tikri mikrobų metabolitai gali turėti dviprasmišką poveikį: kontekstas, dozė ir šeimininko genetikos bei imuninės aplinkos ypatybės lemia, ar konkretus junginys bus naudingas ar žalingas. Todėl geras supratimas apie žarnyno mikrobiomos cheminę įvairovę ir mechanizmai yra būtinas, jei norima panaudoti šiuos signalus cukrinio diabeto prevencijai ar gydymui.
Vietoj to, kad cukrinis diabetas būtų gydomas vien tik pasireiškus ligai, tyrėjai aktyviai nagrinėja, kaip mikrobiomos signalų pokyčiai galėtų būti naudojami prevencijai arba kaip papildoma terapija. Kitaip tariant, mikroorganizmų gaminamos molekulės gali būti tokios pat svarbios kaip ir pats maistas, kurį vartojame — ir netgi veikti kaip tarpininkai tarp mitybos, imuninės sistemos ir metabolinių organų. Tokie požiūriai atveria kelią personalizuotai mitybai ir „metabolinės sveikatos“ stebėsenai, kur mikrobų metabolitų profilis veikia rizikos vertinimą ir gydymo pasirinkimus. Tyrimų metu akcentuojama, kad mikrobiomos metabolitų nustatymas bei jų ryšiai su insulino rezistencija gali tapti biologiniais žymenimis (biomarkeriais), padedančiais identifikuoti žmones, kuriems grėstų didesnė rizika susirgti 2 tipo cukriniu diabetu.
Valdyti mikrobiomą: mityba, papildai ir nauji vaistai
Yra kelios praktiškos strategijos, kaip pakeisti mikrobų medžiagų apykaitą ir koreguoti signalinių metabolitų koncentracijas. Mitybos intervencijos gali keisti prekursorius, kuriuos mikroorganizmai paverčia TMA ar kitais junginiais — pavyzdžiui, sumažinus gyvūninės kilmės produktų, turinčių daug cholino, karnitino ir lecitino, suvartojimą arba padidinus skaidulų ir polifenolių kiekį mityboje, galima pakeisti metabolitų profilį. Prebiotikai (neskaidomos maistinės medžiagos, skatinančios naudingų mikrobų augimą) ir tam tikros probiotikų atmainos gali skatinti bakterijas, kurios gamina apsauginius metabolitus arba slopina kenksmingų produktų susidarymą. Sinbiotikai (prebiotikų ir probiotikų deriniai) ir postbiotikų koncepcijos (mikrobų fermentacijos produktai arba inaktyvios mikrobų medžiagos) taip pat nagrinėjamos kaip galimi sprendimai gerinti metabolinę sveikatą.
Farmacinės priemonės siekia selektyviai moduliuoti mikrobų signalus be visuotinės mikrobiomos perturbacijos. Pavyzdžiui, kuriami inhibitoriai, blokuojantys specifines bakterines fermentų sistemas, atsakingas už TMA gamybą, taip sumažinant TMAO lygį šeimininko kraujyje. Kiti metodai apima mažos molekulės analogus, kurie imituoja ar blokuoja tam tikrus signalus, arba tikslinius biologinius preparatus, kurie sąveikauja su reikiamais receptoriais. Tokios priemonės gali pasiūlyti „tikslingą“ poveikį, išvengiant plataus poveikio, kuris kyla keičiant visą mikrobiotos sudėtį. Visgi kiekviena intervencija turi būti vertinama atsargiai: keisti mikrobiomos metabolizmą reiškia įsikišti į sudėtingą ekosistemą, kur nežinomi pašaliniai poveikiai gali atsirasti dėl cheminės pusiausvyros pasikeitimo. Dėl šios priežasties atliekami ikiklinikiniai ir klinikiniai tyrimai, apimantys metabolomiką, metagenomiką ir imunologinį fenotipavimą, siekiant nustatyti veiksmingumą ir saugumą.
Šios idėjos dar tebėra eksperimentinės, nors išankstiniai duomenys iš gyvūnų modelių ir pirmųjų žmogaus tyrimų yra perspektyvūs. Mokslininkai pabrėžia nuoseklaus ir atsargumo reikalaujančio testavimo būtinybę, nes mikrobų metabolitai gali turėti įvairiapusišką poveikį priklausomai nuo konteksto, dozės ir šeimininko aplinkos. Pavyzdžiui, junginys, kuris viename kontekste mažina uždegimą ar gerina insulino jautrumą, kitame gali skatinti ardyti žarnyno barjerą arba aktyvinti priešingus metabolinius kelius. Ilgalaikiai saugumo vertinimai, farmakokinetika ir farmakodinamika, taip pat derinių su kitais vaistais ir mitybiniais elementais tyrimai yra būtini, kad būtų galima užtikrinti, jog nauda nusveria galimą riziką. Be to, reikia įvertinti ir populiacinius poveikius: ar tokios intervencijos būtų prieinamos įvairioms gyventojų grupėms, ir kaip jos įsilies į esamas sveikatos priežiūros bei mitybos rekomendacijas.
Kodėl tai svarbu cukrinio diabeto prevencijai
Insulino rezistencija yra kertinis žingsnis link 2 tipo cukrinio diabeto ir jo komplikacijų, tokių kaip širdies ir kraujagyslių ligos bei inkstų sutrikimai. Jeigu pakeitus mikrobų signalus būtų sumažinta insulino rezistencija arba sulėtintas jos progresavimas, pasekmės visuomenės sveikatai galėtų būti reikšmingos: mažesnis naujų diabeto atvejų skaičius, mažiau ilgalaikių komplikacijų ir efektyvesnės personalizuotos mitybos strategijos. Tokios intervencijos galėtų papildyti tradicinius priemonės — fizinį aktyvumą, svorio kontrolę ir farmakoterapiją — suteikdamos papildomą biologinį sluoksnį, nukreiptą į mikrobiomos ir metabolitų sąveikas. Svarbu, kad prevencinė strategija apimtų ne tik simptomų valdymą, bet ir ankstyvą rizikos identifikavimą per biomarkerius ir mikrobiomos profilį.
Kaip teigia Liūveno universiteto (University of Louvain) tyrėjas prof. Cani, mityba ne tik maitina mus — ji formuoja mikrobiomų cheminę veiklą, o kai kurios iš mikrobų gaminamų molekulių gali apsaugoti nuo metabolinių sutrikimų. Ši perspektyva keičia mūsų požiūrį į maistą: jis tampa ne tik kuro šaltiniu, bet ir imunitetą bei metabolizmą reguliuojančiu signalu. Tai turi praktinių pasekmių formuojant mitybos rekomendacijas ir viešosios sveikatos strategijas: vadovautis nebent kalorijomis ar riebalų kiekiu nebepakanka — būtina įvertinti, kaip tam tikri maisto komponentai paveikia mikrobų metabolizmą ir kokius signalus jie sukelia šeimininkui. Tokios įžvalgos taip pat gali paskatinti naujus produktus ir papildus, kurie savo sudėtimi orientuoti į palankų mikrobų metabolitų profilį, tačiau kiekvienas naujas produktas turi būti patikimai įvertintas klinikiniais tyrimais ir saugumo stebėsena.
Tolimesni žingsniai ir atviri klausimai
Daugelis vykdomų tyrimų dabar orientuoti į specifinių mitybos modelių, papildų ir taikytinių vaistų vertinimą klinikiniuose tyrimuose. Esminiai klausimai apima ilgalaikį tam tikrų metabolitų didinimo saugumą, individualų mikrobiomos atsaką (interindividualią variaciją), šeimininko genetinį foną ir gyvenimo būdo veiksnių įtaką, taip pat tai, kaip pritaikyti intervencijas žmonėms, esantiems skirtinguose metabolinės rizikos etapuose. Reikalinga išsami metabolomika ir metagenomika, kad būtų nustatyti stabilūs ir patikimi biomarkeriai, rodantys, kurie pacientai labiausiai pasinaudotų mikrobiomos moduliacija. Be to, būtinas geresnis supratimas apie laiko dimensiją — kiek ilgai reikia keisti mitybą ar vartoti vaistus, kad poveikis būtų patikimai išlaikytas, ir ar yra rebound efektų po gydymo nutraukimo.
Be mokslinių klausimų, yra ir praktinių bei reguliavimo iššūkių: kaip standartizuoti mikrobiomos tyrimus laboratorijose, kokie yra etiniai klausimai, susiję su mikrobiomos modifikavimu, ir kaip užtikrinti, kad tokios technologijos būtų prieinamos ne tik mažai daliai gyventojų. Galiausiai, nors molekuliniai pokalbiai tarp žarnyno mikrobiomos ir šeimininko audinių atrodo perspektyvūs kaip prevencijos priemonė, reikia didelių, atsitiktinės imties kontroliuojamų tyrimų, kad būtų įrodyta klinikinė nauda. Tik tuomet galima kalbėti apie plačią klinikinę praktiką ar viešosios sveikatos programas, grindžiamas mikrobiomos metabolitų moduliacija.
Kol kas aiški žinutė yra paprasta: žarnyno mikrobioma ir jos cheminiai signalai yra perspektyvus frontas cukrinio diabeto prevencijoje. Mokslininkai intensyviai verčia šiuos molekulinius pokalbius į praktines strategijas — nuo mitybos rekomendacijų iki taikytinių farmakologinių priemonių — tačiau platus klinikinis taikymas reikalauja papildomų įrodymų iš gerai suplanuotų, įrodytus rezultatus pateikiančių tyrimų. Tuo pačiu metu sveikatos specialistams ir visuomenei svarbu sekti mokslinius pasiekimus ir taikyti patikrintas prevencines priemones, kol naujos strategijos taps pilnai patvirtintos ir prieinamos.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą