מחקר מקיף על פני אוכלוסיות מגוונות קישר זני חיידקים ובקטריופאג'ים ספציפיים בתוך המיקרוביום של המעי לסיכון לסוכרת מסוג 2, והציע מסלולים אפשריים להתערבות. על ידי מחקר של קבוצה גדולה ומגוונת, חוקרים זיהו מינים מיקרוביאליים חדשים הקשורים לסוכרת והדגישו את החשיבות של פרופילי מיקרוביום מותאמים אישית במניעת מחלות וניהולן.
חוקרים מבית הספר Brigham, Broad ו-Harvard Chan גילו את זה בוודאות מִין וזנים של חיידקים קשורים לשינויים בתפקוד המיקרוביום של המעי ולסיכון של אדם לפתח סוכרת מסוג 2.
המחקר הנרחב והמגוון ביותר עד כה על מיקרוביום המעי של אנשים עם סוכרת מסוג 2 (T2D), טרום סוכרת ורמות גלוקוז תקינות גילה כי וירוסים וגרסאות גנטיות מסוימות של חיידקים קשורים לשינויים בתפקוד המיקרוביום של המעיים ולסיכון ל-T2D.
תוצאות המחקר – המייצג שיתוף פעולה בין Brigham and Women's Hospital (חבר מייסד של מערכת הבריאות Mass General Brigham), מכון Broad Institute של MIT והרווארד ובית הספר לבריאות הציבור של הרווארד TH Chan – מתפרסמות ב- נאטורה לִידקרח.
"המיקרוביום משתנה מאוד על פני מיקומים גיאוגרפיים שונים וקבוצות גזעיות ואתניות. אם אתה חוקר רק אוכלוסיה קטנה והומוגנית, אתה כנראה תפספס משהו", אמר הסופר המתכתב דניאל (דונג) וואנג, MD, ScD, מחטיבת צ'אנינג לרפואת רשת בבית החולים בריגהם אנד נשים, ברוד, והרווארד צ'אן. בית ספר. "המחקר שלנו הוא ללא ספק המחקר הגדול והמגוון ביותר מסוגו".
"הקשר של מיקרוביום המעי למחלות מורכבות, כרוניות והטרוגניות כמו T2D הוא עדין למדי", אמר הסופר המתכתב קרטיס האטנהאואר, דוקטור מבית הספר הרווארד צ'אן וברוד. "בדומה למחקרים על אוכלוסיות אנושיות גדולות היו מכריעים להבנת השונות הגנטית האנושית, אוכלוסיות גדולות ומגוונות נחוצות – ואפשריות יותר ויותר – גם למחקרי וריאציות מיקרוביום מפורטים."
השפעה גלובלית ופרטי מחקר
T2D משפיע על כ-537 מיליון אנשים ברחבי העולם. ב-T2D, הגוף מאבד בהדרגה את יכולתו לווסת את רמת הסוכר בדם ביעילות. מחקר בעשור האחרון קישר שינויים במיקרוביום המעי – אוסף החיידקים, הפטריות והנגיפים המאכלסים את המעיים שלנו – להתפתחות של T2D. עם זאת, מחקרים קודמים של מיקרוביום המעי ותפקידו ב-T2D היו קטנים מדי ומגוונים בתכנון המחקר מכדי להסיק מסקנות משמעותיות.
מאמר זה ניתח נתונים מהקונסורציום החדש של Microbiome ו-Cardiometabolic Disease Consortium (MicroCardio). החקירה כללה נתונים חדשים שנוצרו וכאלה שנלכדו במקור במהלך מספר ניסויים אחרים, והקיפו בסך הכל 8,117 מטאנומים של מיקרוביום במעיים ממשתתפים מגוונים מבחינה אתנית וגיאוגרפית. אנשים שנכללו במחקר סבלו מ-T2D, טרום סוכרת, או ללא שינויים ברמות הסוכר בדם, והם הגיעו מארה"ב, ישראל, שוודיה, פינלנד, דנמרק, גרמניה, צרפת וסין. מחברים ראשונים במאמר הם Zhendong Mei, PhD, של חטיבת צ'אנינג לרפואת רשת בבית החולים Brigham and Women's and Broad, כמו גם Fenglei Wang, PhD, מבית הספר הרווארד צ'אן וברוד.
"עם המחקר הגדול הזה, שאלנו שתי שאלות. האחד הוא, 'מהם התפקידים של מינים וזנים המרכיבים את המיקרוביום של המעי בסוכרת מסוג 2?' השאלה השנייה היא, 'מה החיידקים האלה עושים?'", אמר וואנג. "כאשר ניתחנו את הנתונים הללו, מצאנו קבוצה עקבית יחסית של מינים מיקרוביאליים הקשורים לסוכרת מסוג 2 באוכלוסיות המחקר שלנו. רבים מהמינים האלה מעולם לא דווחו בעבר".
כדי להבין את תפקידם של חיידקים אלו במעיים, הצוות ניתח את היכולות התפקודיות של המינים. לזנים שונים של מין חיידקי יכולים להיות פונקציות מגוונות, כמו היכולת ליצור אמינו ספציפי חוּמצָה. הצוות מצא שלזנים מסוימים יש פונקציות שעשויות להיות קשורות לסיכון מגוון למחלות T2D.
הבדל תפקודי עיקרי אחד שהם ראו היה זן של Prevotella copri– חיידק נפוץ במעיים שיש לו את היכולת לייצר כמויות גדולות של שרשרת מסועפת חומצות אמינו (BCAAs) – נצפתה יותר במיקרוביום של חולי סוכרת במעיים. מחקרים קודמים הראו שלאנשים עם רמות גבוהות כרוניות של BCAAs בדם יש סיכון גבוה יותר להשמנה ול-T2D.
החוקרים גם מצאו ראיות המצביעות על כך שבקטריופאג'ים – וירוסים שמדביקים חיידקים – עשויים להניע חלק מהשינויים שהם זיהו בתוך זנים מסוימים של חיידקי מעיים.
בקטריופגים ותפקידם המפתיע
"הממצאים שלנו הקשורים לבקטריופאג'ים היו מאוד מפתיעים", אמר וואנג. "זה יכול לומר שה נגיף מדביק את החיידק ומשנה את תפקודם באופן שמגביר או מפחית את הסיכון לסוכרת מסוג 2, אך נדרשת עבודה נוספת כדי להבין את הקשר הזה".
בניתוח אחר, הצוות חקר תת-קבוצה קטנה של דגימות מחולים שאובחנו לאחרונה עם T2D כדי להעריך מיקרוביום שסביר פחות שהושפעו משימוש בתרופות או ממצב גלוקוז גבוה לטווח ארוך. התוצאות שלהם היו דומות לממצאים הגדולים יותר, לפי וואנג.
"אנו מאמינים ששינויים במיקרוביום המעי גורמים לסוכרת מסוג 2", אמר וואנג. "השינויים במיקרוביום עשויים להתרחש קודם, וסוכרת מתפתחת מאוחר יותר, לא להיפך – אם כי יש צורך במחקרים פרוספקטיביים או התערבותיים עתידיים כדי להוכיח את הקשר הזה בתקיפות."
"אם המאפיינים המיקרוביאליים הללו הם סיבתיים, נוכל למצוא דרך לשנות את המיקרוביום ולהפחית את הסיכון לסוכרת מסוג 2", הוסיף. "המיקרוביום ניתן להתערבות – כלומר אתה יכול לשנות את המיקרוביום שלך, למשל, עם שינויים תזונתיים, פרוביוטיקה או השתלות צואה."
מגבלה מרכזית אחת של המחקר היא שלרוב, הוא בחן את המיקרוביום של החולים בנקודת זמן מסוימת. הוא לא בחן שינויים במיקרוביום המעי או בסטטוס המחלה לאורך זמן. מחקרים עתידיים המתבססים על עבודה זו כוללים לימוד קישור זה לאורך תקופה ממושכת ובחינת הפונקציות הספציפיות לזן כדי להבין טוב יותר כיצד הם מובילים ל-T2D.
"יתרון ואתגר של המיקרוביום האנושי הוא שהוא מותאם אישית מאוד", אמר האטנהאואר. "העובדה שלכל אחד מאיתנו יש קהילות מיקרוביאליות שונות מאוד וגנטיקה מיקרוביאלית פירושה שיש צורך במחקרי אוכלוסיה גדולים מאוד כדי למצוא דפוסים עקביים. אבל ברגע שאנחנו עושים זאת, למיקרוביום בודדים יש פוטנציאל לעצב מחדש כדי לעזור להפחית את הסיכון למחלה."
גילויים: Huttenhower הוא חבר מועצת ייעוץ מדעית של Zoe Nutrition, Empress Therapeutics ו-Seres Therapeutics. המחברים האחרים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים.
מימון: מימון מסופק על ידי המכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול וכליות (R00 DK119412) ו-Boston Nutrition Obesity Research Center Pilot & Feasibility Program (P30 DK046200; R24 DK110499), המכון הלאומי לחקר סיעוד (R01 NR019), המכון הלאומי להזדקנות (R01 AG077489; RF1 AG083764), והמכון הלאומי לסרטן (R35 CA253185). Fenglei Wang נתמך על ידי מלגת פוסט-דוקטורט של איגוד הלב האמריקאי (מענק 897161).
