חיידקי מעיים מועילים והגוף עובדים יחד כדי לכוונן עדין את חילוף החומרים של השומן ורמות הכולסטרול, על פי מחקר פרה-קליני חדש של חוקרים מ-Weill Cornell Medicine ומכון בויס תומפסון בקמפוס איתקה של אוניברסיטת קורנל.
גוף האדם התפתח יחד עם החיידקים המועילים שחיים במעיים (הנקראים מיקרוביוטה), וכתוצאה מכך נוצרים יחסים חיוביים הדדיים המסייעים בעיכול המזון ובספיגה של חומרים מזינים חיוניים הדרושים להישרדות המארח וחיידקי המעי. היבט מרכזי של מערכות יחסים אלו הוא ייצור מולקולות ביו-אקטיביות המקדמות את פירוק המזון, המאפשרות ספיגת חומרים מזינים על ידי המארח. אחת הקבוצות החשובות ביותר של מולקולות כאלה נקראות חומצות מרה (הידועות גם בשם 'מרה') המופקות מכולסטרול בכבד ולאחר מכן מועברות למעי שם הן מקדמות את עיכול השומן.
מדענים יודעים מזה זמן מה שחיידקי המעי משנים את חומצות המרה לצורה המגרה קולטן בשם FXR, אשר מפחית את ייצור המרה. המחקר החדש, שפורסם ב-8 בינואר ב-Nature, חושף כי אנזים המיוצר על ידי תאי מעיים הופך חומצות מרה לצורה אחרת בעלת השפעה הפוכה. צורה שונה זו, הנקראת חומצת מרה-מתיל-ציסטאמין (BA-MCY), מעכבת FXR כדי לקדם את ייצור המרה ולעזור להגביר את חילוף החומרים בשומן.
"המחקר שלנו מגלה שמתקיים דיאלוג בין חיידקי המעי לגוף שהוא חיוני לוויסות ייצור חומצת מרה", אמר המחבר המתכתב ד"ר דיוויד ארטיס, מנהל מכון ג'יל רוברטס למחקר במחלות מעי דלקתיות מרכז פרידמן לתזונה ודלקת ופרופסור מייקל קורס לאימונולוגיה ב-Will Cornell Medicine.
חומצות מרה מסייעות למערכת העיכול לפרק שומנים לצורות שהגוף יכול לקלוט ולהשתמש בהן. "אבל עכשיו התברר שחומצות מרה הן יותר מסתם עזרי עיכול; הן פועלות כמולקולת איתות, מווסתות את רמות הכולסטרול, חילוף החומרים של שומן ועוד", אמר הכותב השותף ד"ר פרנק שרדר, פרופסור בבויס תומפסון מכון ופרופסור במחלקה לכימיה וביולוגיה כימית במכללה לאמנויות ומדעים באוניברסיטת קורנל. "הם עושים את כל זה על ידי קשירה ל-FXR, שפועל כמו רמזור, שולט בחילוף החומרים של כולסטרול וייצור חומצת מרה כדי למנוע הצטברות עודפת."
כעת שיתוף הפעולה בין הקמפוסים בין המעבדות של ד"ר שרדר וד"ר ארטיס חשף את תפקידו של הגוף המארח בתהליך הביולוגי הבסיסי הזה. המחקר הובל בשיתוף ד"ר טה היונג וון, פוסט דוקטורט לשעבר במעבדתו של ד"ר שרדר וכיום עוזר פרופסור באוניברסיטת צ'ה בקוריאה; ד"ר כריסטופר פארקהרסט, מדריך לרפואה ב-Weill Cornell Medicine, עובד במעבדה של ד"ר ארטיס; וד"ר מוחמד אריפוצאמן, עוזר פרופסור לאימונולוגיה ברפואה ב-Weill Cornell Medicine.
שיתוף הפעולה הרב-תחומי בין דר. ארטיס ושרדר מיזגו בהצלחה את הדיסציפלינות הביו-רפואיות של אימונולוגיה, ביולוגיה כימית ואינטראקציות מארח-מיקרוביוטה. במחקר זה, הם השתמשו בטכניקה הנקראת מטבולומיקה לא ממוקדת כדי לזהות את כל המולקולות המיוצרות על ידי עכברים עם ובלי חיידקי מעיים. על ידי השוואה בין השניים, הם הצליחו להבחין אילו מולקולות נוצרו על ידי חיידקי המעי ואילו הופקו על ידי הגוף. BA-MCYs בלטו כמולקולות שיוצרו על ידי העכברים אך עם זאת היו תלויות בנוכחות חיידקי מעיים.
ה-BA-MCYs מדגימים פרדיגמה חדשה: מולקולות שאינן מיוצרות על ידי חיידקי המעי אך עדיין תלויות בנוכחותן".
ד"ר טה היונג וון, מחבר ראשון
באמצעות סדרה של ניסויים הראו החוקרים כיצד הגוף מייצר את ה-BA-MCYs וכיצד מולקולות אלו מספקות דרך לגוף לסתור את האותות של החיידק לייצר פחות חומצת מרה, ולמנוע את ההאטה בחילוף החומרים של הכולסטרול.
"פעולת האיזון הזו היא קריטית", אמר ד"ר שרדר. "כאשר חיידקי מעיים מייצרים הרבה חומצות מרה שמפעילות חזקות את FXR, הגוף דוחק לאחור על ידי יצירת BA-MCYs, מה שמבטיח שמערכת חומצות המרה תישאר מאוזנת."
החוקרים גם הראו במודל הפרה-קליני שלהם שהגברת רמות ה-BA-MCY סייעה להפחית את הצטברות השומן בכבד וכי הגברת הצריכה של סיבים תזונתיים הגבירה גם את ייצור ה-BA-MCY. "חשוב לציין, BA-MCYs זוהו גם בדגימות דם אנושיות, מה שמצביע על כך שמנגנון דומה עלול להתרחש באנשים", הוסיף ד"ר Arifuzzaman.
התוצאות עשויות להצביע על יעדי טיפול פוטנציאליים להפרעות מטבוליות, כולל מחלת כבד שומני, כולסטרול גבוה והפרעות הקשורות להשמנה. הם גם מציעים שגישות תזונתיות כמו הגברת צורות מסוימות של צריכת סיבים עשויות לעזור על ידי תמיכה במערכת האיזונים והאיזונים של הגוף. השלבים הבאים עבור משתפי הפעולה הם ללמוד יותר על האופן שבו תהליכים אלה מוסדרים ולחקור סוג זה של הצלבת חיידקים-מעי במצבי מחלה שונים.
החוקרים הציעו שגישת המחקר שלהם עשויה לסייע לחוקרים לחקור את תפקידה של המיקרוביוטה של המעי במגוון רחב של מחלות, מזיהום ודלקת כרונית ועד השמנת יתר וסרטן.
"המאמר שלנו הוא מפת דרכים לשימוש במטבולומיקה ובכימיה לא ממוקדים כדי להבין טוב יותר כיצד הדיאלוג בין המיקרוביוטה של המעי והגוף משפיע על מגוון מחלות", אמר ד"ר ארטיס.
