פענוח סוכרת: כיצד המיקרוביוטה של המעיים משפיעה על הסיכון למחלות

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Medicine, צוות מדענים בחן יותר מ-8,000 רצפים מטא-גנומיים מאנשים עם טרום-סוכרת, סוכרת מסוג 2 ומצב גליקמי תקין כדי לקבוע כיצד מאפיינים ותפקודים מיקרוביאליים ספציפיים לתת-סוג וזן תורמים למנגנונים הפתולוגיים של סוכרת מסוג 2.

סוכרת מסוג 2 היא בעיית בריאות עולמית הגדלה במהירות, המשפיעה על יותר מ-500 מיליון איש ברחבי העולם. מסת תאי בטא ותפקודם בלבלב יורדים עם הזמן בחולים עם סוכרת מסוג 2, כאשר עמידות לאינסולין מלווה לעיתים קרובות בדלקת מערכתית בדרגה נמוכה.

ישנן עדויות לכך שהמיקרוביום של המעי ממלא תפקיד קריטי בחילוף החומרים ובבריאות האדם, ולעתים קרובות מקיים אינטראקציה עם גורמים גנטיים וסביבתיים. מחקרים זיהו גם מאפיינים מיקרוביאליים ברורים של המעי הקשורים לסוכרת מסוג 2.

עם זאת, רבים ממחקרים אלו נערכו במדגמים קטנים או שלא שלטו בגורמים כגון השמנת יתר או שימוש במטפורמין.

הבנת תפקידם של תפקודי המיקרוביום המעי הספציפיים לתת-סוג וזן ברמה המולקולרית בפתולוגיה של סוכרת מסוג 2 דורשת נתונים סטנדרטיים מאוכלוסייה גדולה.

במחקר זה, החוקרים ניתחו נתונים מטאגנומיים מ-10 קבוצות של אנשים מאירופה, ארצות הברית וסין עם רמות גליקמיות תקינות, טרום-סוכרת או סוכרת מסוג 2 כדי לפענח תפקודים ספציפיים לזנים ומאפיינים מולקולריים של המיקרוביוטה במעיים התורמים באופן מכניסטי לפתולוגיה של סוכרת מסוג 2.

בעוד שמחקרים קודמים זיהו מינים וקהילות מיקרוביאליות ספציפיים המגבירים את הסיכונים המטבוליים לסוכרת מסוג 2, הם לא התחשבו בעובדה שמנגנוני הפתוגן של החיידק ספציפיים לזן. לדוגמה, זן K12 של אשריכיה קולי אינו מזיק, בעוד שזן O157 הוא פתוגני.

החוקרים השיגו יותר מ-8,000 נתוני ריצוף מטא-גנומי משישה מערכי נתונים שפורסמו וארבעה מערכי נתונים חדשים המכסים עשר קבוצות של אנשים עם סטטוס גליקמי שונה.

נתונים פנוטיפיים מהקבוצות ורצפי המטאגנומים עובדו תחילה לצורך סטנדרטיזציה, ואוכלוסיית המחקר הסופית כללה 1,851 חולים עם סוכרת מסוג 2, 2,770 אנשים עם טרום-סוכרת ו-2,277 משתתפים עם מצב גליקמי תקין.

קריטריוני האבחון של האגודה האמריקאית לסוכרת, הכוללים בדיקת סבילות לגלוקוז דרך הפה, רמות גלוקוז בפלזמה בצום, שימוש בתרופות וגורמי סיכון כגון מדד מסת הגוף, כמו גם בדיקות מעבדה לגורמים דלקתיים ומטבוליים, שימשו להרמוניזציה של מערך הנתונים.

תחילה הוערך הקשר בין מצב סוכרת מסוג 2 לבין תצורת המיקרוביום הכללית של המעי. לאחר מכן נעשה שימוש במודלי רגרסיה כדי לזהות חתימות ברמת המין והבדלים בהתפלגות המאפיינים המיקרוביאליים בין קבוצות לפי מצב גליקמי.

החוקרים ערכו גם מטא-אנליזות ספציפיות לקבוצות כדי לבחון את הקשר בין תפקוד מיקרוביאלי ברמת הקהילה, כגון אנזימים ומסלולים ביוכימיים, לבין סוכרת מסוג 2.

בנוסף, בוצעו ניתוחים רגישים כדי להבטיח שהחתימות המיקרוביאליות שזוהו הקשורות לסוכרת מסוג 2 לא נבעו בחלקן מתחלואה נלווית.

המחקר זיהה 19 מינים שונים מבחינה פילוגנטית בדיסביוזה בחולים עם סוכרת מסוג 2. המיקרוביום של המעיים בחולים עם סוכרת מסוג 2 הראה שכיחות גבוהה יותר של Clostridium bolteae ושכיחות נמוכה יותר של Butyrivibrio crossotus.

יתר על כן, שינויים תפקודיים המתרחשים ברמת הקהילה המיקרוביאלית עקב דיסביוזה זו נקשרו להפרעות בחילוף החומרים של גלוקוז ולפתולוגיה של סוכרת מסוג 2.

מסלולים אחרים הקשורים לסוכרת מסוג 2 שהיו קשורים לשינויים תפקודיים ברמת הקהילה המיקרוביאלית כללו ירידה בתסיסה של בוטיראט וסינתזה מוגברת של רכיבים מבניים אימונוגניים חיידקיים.

כאשר נבדקו הניתוחים עבור זני חיידקים ספציפיים, המחקר מצא גם כי קשרים בין פתולוגיה של סוכרת מסוג 2 לבין המיקרוביום של המעי הראו הטרוגניות בתוך מינים.

תפקודים ספציפיים לזנים כגון העברת גנים אופקית, ביוסינתזה של חומצות אמינו מסועפות, ואלו הקשורות לדלקת ועקה חמצונית תרמו משמעותית להטרוגניות זו.

שינויים בסיכון לסוכרת מסוג 2 בקרב פרטים היו קשורים גם לגיוון תוך-מיני עבור 27 מיני מיקרוביוטה של מעיים, כולל Eubacterium rectale, שהראו ספציפיות לזן ברמת האוכלוסייה.

בסך הכל, המחקר הראה כי דיסביוזה של המיקרוביום במעיים ממלאת תפקיד תפקודי בפתוגנזה של סוכרת מסוג 2, עם מעורבות ישירה במנגנונים כגון מטבוליזם של גלוקוז ותסיסה של בוטיראט.

יתר על כן, התוצאות הראו כי תפקודים ספציפיים לזן קשורים באופן הטרוגני לפתולוגיה של סוכרת מסוג 2, מה שמספק תובנות חדשות לגבי המנגנונים שבאמצעותם המיקרוביום של המעי קשור לסוכרת מסוג 2.