Επιστήμονες στο Ινστιτούτο Έρευνας Scripps των Ηνωμένων Πολιτειών έχουν καταφέρει να αναπτύξουν βιομόρια τα οποία μπορούν να αναδιαμορφώσουν τον βακτηριακό πληθυσμό του εντέρου, οδηγώντας το σε μια υγιέστερη κατάσταση.
*Γράφει ο Θανάσης Τσαγκαδούρας
Με πειράματα σε ποντίκια, κατάφεραν να δείξουν πως η αναδιαμόρφωση του πληθυσμού των βακτηρίων μπορεί και μειώνει τα επίπεδα χοληστερόλης και αναστέλλει δυναμικά την εξέλιξη της αθηροσκλήρωσης – κατάσταση γνωστή για την εναπόθεση ουσιών στα τοιχώματα των αρτηριών που προκαλούν στένωση και μείωση της ελαστικότητας αυτών.
Η έρευνα των επιστημόνων που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Biotechnology, παρουσιάζει την δημιουργία ενός ιδιαίτερου σετ μορίων που ονομάζονται πεπτίδια. Αυτά έχουν την ικανότητα να επιβραδύνουν την ανάπτυξη λιγότερο επιθυμητών εντερικών βακτηριακών ειδών. Στην έρευνα που έγινε σε ποντίκια που έδειχναν υψηλά επίπεδα χοληστερόλης και αθηροσκλήρωσης λόγω διατροφής υψηλής σε λιπαρά, τα πεπτίδια μετέβαλαν ευνοϊκά την ισορροπία των ειδών στο εντερικό μικροβίωμα, το οποίο έχει να κάνει με τα τρισεκατομμύρια των βακτηρίων που ζούνε μέσα στο πεπτικό μας σύστημα.
Αυτήν η αλλαγή μείωσε τα επίπεδα χοληστερόλης και έδειξε την ικανότητα της να καθυστερήσει δραματικά την εναπόθεση λίπους στις αρτηρίες – συμπτώματα που θεωρούνται σήμα κατατεθέν στην περίπτωση της αθηροσκλήρωσης.
Η αθηροσκλήρωση, ως μία εν δυνάμει πολύ επικίνδυνη πάθηση, μπορεί να οδηγήσει σε καρδιακή ανακοπή και εγκεφαλικό, δύο από τις πιο θανατηφόρες αιτίες θανάτου στους ανθρώπους.
«Ήταν προς έκπληξη μας το ότι απλά αναδιαμορφώνοντας το εντερικό μικροβίωμα μπορεί να έχει ένα τόσο εκτεταμένο αποτέλεσμα» είπε ένας από τους κύριους ερευνητές αυτής της μελέτης, ο Δρ. Ρέζα Γκαντίρι, που είναι και καθηγητής στο Τμήμα Χημείας του Ινστιτούτου Scripps.
Τα μικρόβια του εντέρου μας μπορούν να διαμορφώσουν την υγεία μας
Το εντερικό μικροβίωμα, το οποίο συμπεριλαμβάνει εκατοντάδες βακτηριακά είδη, εξελίχθηκε μέσα στο πέρας του χρόνου ως μέρος μιας θεμελιώδης συμβίωσης: Τα βακτήρια έχουν ένα μέρος να μείνουν και να φάνε, και σε αντάλλαγμα βοηθάνε τους ξενιστές τους, κυρίως βοηθώντας τους να γίνει η πέψη του φαγητού.
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, αυτά τα δύο συμβιωτικά βακτήρια έχουν γίνει το κέντρο της προσοχής εντατικών μελετών σε όλον τον κόσμο, μιας και οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει την μεγάλη σημαντικότητα των μικροβίων που κατοικούν μέσα στο έντερο μας.
Αυτό οφείλεται, κατά ένα μέρος, στην παραγωγή μορίων που ονομάζονται μεταβολίτες, που όχι μόνο συμβάλουν σημαντικά στην πέψη του φαγητού, αλλά έχουν ρόλο στον μεταβολισμό, το ανοσοποιητικό και σε άλλες σημαντικές βιοδιεργασίες.
Οι επιστήμονες, επίσης, έμαθαν πως αυτήν η συμβίωση μπορεί να αποτελεί και μειονέκτημα για του ανθρώπους που είναι ξενιστές αυτών των βακτηρίων.
Όταν οι άνθρωποι χρησιμοποιούν αντιβιοτικά σε υπερβολικό βαθμό ή καταναλώνουν τρόφιμα πλούσια σε υδατάνθρακες, λίπη και ζάχαρη – τρόφιμα που χαρακτηρίζουν το «Δυτικού- τύπου» διατροφολόγιο – τότε το εντερικό μικροβίωμα μπορεί να αλλάξει με τέτοιο τρόπο που μπορεί να προωθήσει την εμφάνιση ασθενειών.
Πράγματι, τώρα αναφαίνεται πως ο αυξημένος κίνδυνος εμφάνισης παχυσαρκίας, διαβήτη, υπέρτασης και αθηροσκλήρωσης, που εκφέρονται εξ αιτίας της Δυτικής κακής διατροφής, οφείλεται κατά ένα μέρος στις δυσμενείς αλλαγές που υφίσταται το μικροβίωμα.
Αυτήν η αναγνώριση καθοδήγησε τους ερευνητές ώστε να ερευνήσουν νέες μεθόδους αναδιαμόρφωσης του μικροβιώματος. Ο στόχος είναι να αντιστραφούν αυτές οι δυσμενείς αλλαγές με σκοπό την επαναφορά της καλής υγείας. Ο Δρ. Γκαντίρι και η ομάδα του έχουν εργαστεί πάνω σε μία μέθοδο που συμπεριλαμβάνει την μεταφορά μικρών μορίων ώστε να σκοτώσουν ή μειώσουν την ανάπτυξη των κακών βακτηρίων του εντέρου, χωρίς να επηρεάζονται την ίδια στιγμή τα καλά βακτήρια.
«Η προσέγγιση μας, βασιζόμενη στην χρήση μικρών βιομορίων που ονομάζονται πεπτίδια, είναι εμπνεόμενη από την φύση,» λέει – ένας εκ των κύριων ερευνητών – ο Δρ. Λιούκ Λίμαν, καθηγητής και αυτός στο Τμήμα Χημείας του Ινστιτούτου Scripps. «Τα κύτταρα μας, εκ του φυσικού τους, επιστρατεύουν μία ποικίλη συλλογή από μόρια συμπεριλαμβανομένων και των αντιμικροβιακών πεπτιδίων για να ρυθμίζουν τους πληθυσμούς εντερικών μικροβίων.»
Ένα σύστημα αξιολόγησης για την αναγνώριση «αναδιαμορφωτών του μικροβιώματος»
Πριν γίνουν τα πειράματα, η ομάδα ήδη είχε στην κατοχή της μία μικρή συλλογή από κυκλικά πεπτίδια τα οποία είχαν δημιουργηθεί μέσω χημικών τεχνικών.
Για την μελέτη αυτή, οι ίδιοι έφτιαξαν ένα σύστημα αξιολόγησης για να καθορίσουν εάν κάποιο από αυτά τα πεπτίδια μπορούν να αναδιαμορφώσουν ευνοϊκά το εντερικό μικροβίωμα των θηλαστικών μέσω της καταστολής των ανεπιθύμητων βακτηριακών ειδών.
Χρησιμοποιώντας ποντίκια που είναι γενετικά ευπαθή στην υψηλή χοληστερόλη, τάισαν τα ζώα με μία Δυτικού-τύπου διατροφή που γρήγορα και αξιόπιστα παράγει υψηλά ποσοστά χοληστερόλης στο αίμα και καταλήγει σε αθηροσκλήρωση, όπως επίσης πετυχαίνει αρνητικές μεταβολές στο εντερικό μικροβίωμα. Οι ερευνητές έπειτα πήραν δείγματα από το περιεχόμενο του εντέρου των ζώων και εφήρμοσαν «θεραπεία» με ένα διαφορετικό κυκλικό πεπτίδιο σε κάθε δείγμα.
Μία μέρα μετά, προχώρησαν σε αλληλούχιση του βακτηριακού DNA* στα δείγματα της προηγούμενης μέρας ώστε να καθοριστεί ποια πεπτίδια είχαν προκαλέσει πραγματικά μεταβολή του εντερικού βακτηριακού πληθυσμού προς την επιθυμητή κατεύθυνση.
Δύο κυκλικά πεπτίδια εξ αυτών βρέθηκαν να έχουν επιβραδύνει σημαντικά την ανάπτυξη των κακών και ανεπιθύμητων βακτηρίων, δίνοντας σημάδια μεταβολής της ισορροπίας του μικροβιώματος και των ειδών που κατοικούν μέσα στο έντερο των ποντικιών που τρέφονται με μια πιο υγιεινή διατροφή. Η χρήση πεπτιδίων για την θεραπεία ποντικιών που είναι επιρρεπή στην εμφάνιση αθηροσκλήρωσης είχε ως άμεση συνέπεια την σημαντική μείωση των επιπέδων χοληστερόλης του αίματος, σε σχέση με τα ποντίκια που δε δέχτηκαν θεραπεία – με ένα ποσοστό περίπου της τάξης του 36% μετά από δύο βδομάδες από την εκκίνηση της θεραπείας. Ακόμη, καταφέρανε να βρούνε πως μετά από 10 εβδομάδες, οι αθηροσκληρωτικές πλάκες στις αρτηρίες των ποντικιών που δέχτηκαν θεραπεία είχαν μειωθεί έως και 40% στην περιοχή, σε σύγκριση με τα ποντίκια που δε δέχτηκαν την ίδια θεραπεία.
Ο Δρ. Γκαντίρι περίτρανα αναφέρει πως «αυτά ήταν πραγματικά αξιοσημείωτα αποτελέσματα»
Τώρα, σημασία έχει να γίνει κατανοητή η λειτουργία αυτών των «θαυματουργών» βιοδραστικών πεπτιδίων. Τα κυκλικά πεπτίδια που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη δρουν πάνω στις εξωτερικές μεμβράνες βακτηριακών κυττάρων με τρόπους που είτε μειώνουν είτε αναστέλλουν εντελώς την ανάπτυξη των κυττάρων.
Ο Δρ. Γκαντίρι προέβει σε μελέτες ετών ερευνώντας αυτά τα πεπτίδια και έχει συγκεντρώσει ένα σετ από δεκάδες τέτοια πεπτίδια που δεν δείχνουν τοξική δράση έναντι των κυττάρων των θηλαστικών.
Τα μόρια αυτά μεταφέρονται μέσω του εντέρου χωρίς να εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος. Στην μελέτη αυτήν, τα πεπτίδια έχουν δοθεί στα ποντίκια μέσω πόσιμου νερού και δεν είχαν καμία συσχέτιση με κάποια δυσμενή παρενέργεια.
Σε συνέχεια της επιτυχίας αυτής, οι ερευνητές έχουν ξεκινήσει ήδη έρευνες που εξετάζουν την δράση των κυκλικών πεπτιδίων σε ποντίκια που αποτελούν μοντέλα της ασθένειας του διαβήτη, μιας ακόμη συνηθισμένης πάθησης που συσχετίζεται με την παρουσία ενός μη υγιούς μικροβιώματος.
Περισσότερες πληροφορίες:
- https://www.nature.com/articles/s41587-020-0549-5
- *Αλληλούχιση του DNA είναι η διαδικασία καθορισμού της αλληλουχίας των νουκλεϊκών οξέων – της σειράς δηλαδή των νουκλεοτιδίων ( αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη, κυτοσίνη ) στο DNA.
*Ο Θανάσης Τσαγκαδούρας είναιείναι μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πολυτεχνείο της Δανίας, στο τμήμα Βιοτεχνολογίας, και έχει πραγματοποιήσει βιοιατρική έρευνα σε χώρες όπως Γαλλία, Δανία και Ισραήλ. Κατάγεται από την περιοχή της Κοζάνης και έχει μεγάλο ενδιαφέρον στην αρθρογράφηση κειμένων σχετικά με την Βιοτεχνολογία, την Δημόσια και Ψυχική Υγεία. Στόχος του είναι να μεταφέρει τα τρέχοντα επιστημονικά νέα στον πολίτη με απλή γλώσσα και αμεσότητα, δίνοντας τροφή για σκέψη στον καθένα και στην καθεμία.
