Ένα ερευνητικό πρόγραμμα με τη στήριξη του FAPESP (Ίδρυμα Ερευνών του Σάο Πάολο ) και υλοποιημένο στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ στις Ηνωμένες Πολιτείες εντόπισε ένα σύνολο μεταβολιτών που μετακινούνται από το έντερο στο ήπαρ και στη συνέχεια στην καρδιά, η οποία τους διανέμει σε ολόκληρο το σώμα.
Από το Μάνο Σιγανό
Οι κυκλοφορούντες αυτοί χημικοί παράγοντες φαίνεται να επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν οι μεταβολικές οδοί στο ήπαρ, καθώς και την ευαισθησία του οργανισμού στην ινσουλίνη. Τα ευρήματα ανοίγουν τον δρόμο για νέες, δυνητικές στρατηγικές στη θεραπεία της παχυσαρκίας και του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell Metabolism.
«Η πυλαία φλέβα του ήπατος αποχετεύει μεγάλο μέρος του αίματος από το έντερο προς το ήπαρ. Επομένως, αποτελεί το πρώτο σημείο στο οποίο φτάνουν τα προϊόντα του εντερικού μικροβιώματος. Στο ήπαρ, αυτά μπορούν να συζευχθούν, να μετατραπούν ή να αποβληθούν και στη συνέχεια να εισέλθουν στη συστηματική κυκλοφορία», εξηγεί ο Vitor Rosetto Muñoz, πρώτος συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής στη Σχολή Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμού του Ribeirão Preto του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο (EEFERP-USP), στη Βραζιλία.
«Αναλύοντας το αίμα που εξέρχεται από το έντερο και το περιφερικό αίμα που κυκλοφορεί σε όλο το σώμα, μπορέσαμε να παρατηρήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τον εμπλουτισμό αυτών των μεταβολιτών που προέρχονται από το εντερικό μικροβίωμα σε κάθε σημείο και, κατ’ επέκταση, το πώς μπορούν να τροποποιήσουν τον ηπατικό μεταβολισμό και τη μεταβολική υγεία», προσθέτει ο Muñoz.
Ποικιλότητα του εντερικού μικροβιώματος και κίνδυνος μεταβολικών νοσημάτων
Τα τελευταία χρόνια, η επιστημονική κοινότητα αναγνωρίζει όλο και περισσότερο ότι το εντερικό μικροβίωμα λειτουργεί ως κρίσιμος σύνδεσμος μεταξύ γενετικών παραγόντων, περιβαλλοντικών επιδράσεων και της ανάπτυξης μεταβολικών διαταραχών. Μελέτες έχουν δείξει ότι άνθρωποι και ζώα με παχυσαρκία, διαβήτη τύπου 2, δυσανεξία στη γλυκόζη ή αντίσταση στην ινσουλίνη εμφανίζουν διαφορετική σύνθεση εντερικών μικροοργανισμών σε σύγκριση με άτομα χωρίς αυτές τις καταστάσεις.
Παρά ταύτα, οι ερευνητές δυσκολεύονται ακόμη να προσδιορίσουν ποια συγκεκριμένα βακτήρια ή μικροβιακά προϊόντα ευθύνονται για αυτές τις διαφορές ή πώς αλληλεπιδρούν με τους εντερικούς ιστούς. Για να διερευνήσει αυτό το ερώτημα, η πρόσφατη μελέτη ανέλυσε μεταβολίτες στο αίμα ποντικών με διαφορετική ευαισθησία στην παχυσαρκία και τον διαβήτη. Τα δείγματα ελήφθησαν τόσο από την πυλαία φλέβα του ήπατος, που μεταφέρει αίμα από το έντερο στο ήπαρ, όσο και από το περιφερικό αίμα, το οποίο περνά από το ήπαρ στην καρδιά πριν κυκλοφορήσει στο σώμα.
«Συνήθως, οι μελέτες εστιάζουν σε μεταβολίτες που ανιχνεύονται στα κόπρανα ή στο περιφερικό αίμα, όμως αυτά δεν αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια τι φτάνει πρώτα στον ηπατικό ιστό, ένα καίριο μεταβολικό όργανο που συνδέεται με πολλές νόσους», επισημαίνει ο ερευνητής.
Περιβαλλοντικοί και γενετικοί παράγοντες στα προφίλ μεταβολιτών
Σε υγιή ποντίκια, η ερευνητική ομάδα εντόπισε 111 μεταβολίτες εμπλουτισμένους στην πυλαία φλέβα του ήπατος και 74 στο περιφερικό αίμα. Όταν ποντίκια με γενετική προδιάθεση για παχυσαρκία και διαβήτη τύπου 2 τράφηκαν με υπερλιπιδαιμική δίαιτα (πλούσια σε λιπαρά), ο αριθμός των μεταβολιτών στην πυλαία φλέβα μειώθηκε από 111 σε 48. Το εύρημα αυτό δείχνει ότι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η διατροφή, μπορούν να επηρεάσουν έντονα την κατανομή αυτών των ουσιών.
Διαταραχή του μικροβιώματος και δράση των μεταβολιτών
Για να προσδιορίσουν ποια βακτήρια και ποια μικροβιακά υποπροϊόντα συμβάλλουν σε αυτά τα πρότυπα μεταβολιτών, οι ερευνητές χορήγησαν στα ποντίκια με προδιάθεση για παχυσαρκία και διαβήτη ένα αντιβιοτικό που στοχεύει συγκεκριμένους εντερικούς μικροοργανισμούς. Όπως αναμενόταν, η αγωγή τροποποίησε το μικροβίωμα και άλλαξε την ισορροπία των μεταβολιτών τόσο στο περιφερικό αίμα όσο και στην πυλαία φλέβα του ήπατος.
Ένα από τα αποτελέσματα ήταν η αύξηση μεταβολιτών όπως το μεσακονικό οξύ (mesaconate), το οποίο συμμετέχει στον κύκλο του Krebs, μια θεμελιώδη μεταβολική οδό παραγωγής ενέργειας στα κύτταρα.
Με βάση αυτό το εύρημα, οι επιστήμονες εξέθεσαν ηπατοκύτταρα (κύτταρα του ήπατος) στο μεσακονικό οξύ και στα ισομερή του — χημικές ενώσεις με τον ίδιο μοριακό τύπο αλλά διαφορετική δομή. Οι θεραπείες αυτές βελτίωσαν τη σηματοδότηση της ινσουλίνης και ρύθμισαν γονίδια που εμπλέκονται στη συσσώρευση λίπους στο ήπαρ (λιπογένεση) και στην οξείδωση των λιπαρών οξέων, δύο κρίσιμες διεργασίες για τη διατήρηση της μεταβολικής υγείας.
Τα επόμενα βήματα
Οι επιστήμονες σκοπεύουν πλέον να χαρακτηρίσουν λεπτομερέστερα κάθε μεταβολίτη και να προσδιορίσουν τον τρόπο παραγωγής του. Η βαθύτερη κατανόηση της επίδρασης του μικροβιώματος στον μεταβολισμό ενδέχεται, στο μέλλον, να οδηγήσει στον εντοπισμό μορίων που θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν ως νέες θεραπευτικές επιλογές για τα μεταβολικά νοσήματα.