شیوع دیابت نوع ۲ در دهه‌های اخیر به طور چشمگیری افزایش یافته است. دیابت نوع ۲ با اختلال در هموستاز انسولین، شامل حساسیت، ترشح و پاکسازی انسولین، میکروبیوم روده( شامل جوامع پیچیده‌ای از میکروارگانیسم‌ها) نقش مهمی در سلامت انسان ایفا میکند. تغییر در ترکیب میکروبیوم روده می‌تواند در بروز دیابت نوع ۲ مؤثر باشد. مطالعات نشان داده است که افراد مبتلا به دیابت نوع ۲ در مقایسه با افراد سالم، باکتریهای تولیدکننده اسیدهای چرب کوتاه زنجیر (SCFAs) کمتری دارند. اسیدهای چرب کوتاه زنجیر از جمله بوتیرات، پروپیونات و استات، از تخمیر کربوهیدرات‌ها توسط میکروبهای روده تولید میشوند و نقش مهمی در متابولیسم گلوکز و هموستاز انسولین دارند. بوتیرات به عنوان یکی از مهم‌ترین SCFAها، اثرات مفیدی بر متابولیسم دارد.
در این مطالعه، ارتباط بین باکتریهای تولیدکننده بوتیرات و شاخص‌های دقیق حساسیت، ترشح و پاکسازی انسولین در مطالعه طولی میکروبیوم و انسولین (MILES) بررسی میشود. هدف، تعیین تأثیر میکروبیوم روده بر هموستاز انسولین و ارتباط آن با دیابت نوع ۲ است. در این مقاله از سیناکر و حنیفا به بررسی نقش میکروبیوم روده در هموستاز انسولین و ارتباط آن با دیابت نوع ۲ می‌پردازیم.
آنچه در این مقاله خواهید خواند
نقش باکتریهای روده در دیابت
افرادی که سطوح بالاتری از باکتری روده Coprococcus (کوپروکوکوس) را دارند، احتمالا حساسیت به انسولین بالاتری دارند. در حالی که افرادی که سطوح بالاتری از باکتری Flavonifractor (فلاونی‌فرکتور) دارند، حساسیت به انسولین پایین‌تری را تجربه می‌کنند. طبق یافتههای محققان، باکتریهای خاص روده میتوانند نقش مهمی در ایجاد دیابت نوع 2 ایفا کنند.
با توجه به نتایج اولیه یک مطالعه که توسط محققان در Cedars-Sinai رهبری میشود، یک نوع باکتری موجود در روده ممکن است در ایجاد دیابت نوع 2 نقش داشته باشد. در حالی که نوع دیگری از باکتری ممکن است از فرد در برابر ابتلا به این بیماری محافظت کند. این مطالعه که در مجله معتبر Diabetes منتشر شد، نشان داد که افرادی که سطوح بالاتری از باکتری به نام کوپروکوکوس را دارند، احتمالا حساسیت به انسولین بالاتری دارند. در حالی که آنهایی که میکروبیوم‌هایشان دارای سطوح بالاتری از باکتری فلاونی‌فرکتور هستند، تمایل به حساسیت کمتری به انسولین دارند.
برای سال‌ها، محققان با مطالعه ترکیب میکروبیوم، که مجموعه‌ای از میکروارگانیسم‌ها است، به دنبال درک علت ابتلای افراد به دیابت بودهاند. میکروارگانیسم‌ها شامل قارچ‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌هایی میشوند که در دستگاه گوارش زندگی می‌کنند. تعداد ژنهایی که توسط میکروبیوم روده بیان میشوند بیش از دو برابر بیشتر از تعداد ژنهای کدگذاریشده در ژنوم انسان است. اگرچه میکروبیوم روده در بزرگسالان نسبتا پایدار است، اما میتوان آن را با رژیم غذایی و دارو تغییر داد.
نقش SCFAها در ابتلا به دیابت
میکروبهای روده با تخمیر کربوهیدراتهای غذایی که انسان قادر به هضم آنها نیست، اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFAها) تولید میکند. گزارش شده است که SCFAها به طور گسترده هموستاز و متابولیسم گلوکز را در بافتهای چربی، ماهیچه و کبد بهبود میبخشند. بوتیرات، پروپیونات و استات فراوانترین اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه در دستگاه گوارش انسان هستند. در بین این SCFAها، شواهد از بوتیرات به عنوان یک عامل مفید برای متابولیسم حمایت میکند. روابط بین باکتریهای تولیدکننده بوتیرات و معیارهای متمایز هموستاز انسولین به‌طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. اما مطالعات نشان داده‌اند که اسیدهای چرب کوتاه زنجیر (SCFAs) میتوانند در پیشگیری و مدیریت دیابت نوع ۲ نقش داشته باشند.
مطالعات انجام شده درباره ارتباط باکتریهای روده و دیابت
مطالعات انسانی قبلی معمولا بر معیارهای جایگزین مبتنی بر گلوکز ناشتا و انسولین تکیه می‌کردند، که به وضوح جنبه‌های هموستاز انسولین را در نظر نمیگیرند. بنابراین، در مطالعه حاضر، محققان ارتباط بین گونه‌های تولیدکننده بوتیرات (جنس و گونه) و شاخص‌های دقیق حساسیت، ترشح و کلیرانس به انسولین را که با استفاده از تست تحمل گلوکز خوراکی (OGTT) اندازه‌گیری شد را بررسی کردند. فرض بر این بود که گونه‌های تولیدکننده بوتیرات با شاخص‌های مفید هموستاز انسولین و اختلالات قند خون کمتر مرتبط هستند.
مارک گودرزی، مدیر آزمایشگاه ژنتیک غدد درون ریز در Cedars-Sina در یک مطالعه هدفمند، افراد در معرض خطر ابتلا به دیابت را دنبال کرده و سطوح انواع مختلف باکتریهای روده آنها را مورد بررسی قرار میدهد. محققان این پژوهش از سال 2018 در حال جمع‌آوری اطلاعات از بزرگسالان سفیدپوست، سیاه‌پوست و غیراسپانیایی بین 40 تا 80 سال بودهاند. این گروه در گذشته مطالعهای انجام داده بودند که نشان داد که تولد با سزارین، با خطر ابتلا به پیش دیابت و دیابت مرتبط است.
در مطالعه حاضر، محققان دادههای 352 فرد بدون دیابت را که از سیستم سلامتکارولینای شمالی برگزیده شده بودند، تجزیه و تحلیل کردند. از شرکتکنندگان مطالعه خواسته شد تا سه بار به کلینیک مراجعه کنند و نمونه مدفوع خود را تحویل آزمایشگاه دهند. محققین دادههای جمعآوریشده در اولین بازدید را تجزیه و تحلیل کردند. آنها بر روی نمونههای مدفوع توالییابی ژنتیکی انجام دادند.محققان برای مطالعه میکروبیومهای شرکتکنندگان، به طور خاص به دنبال باکتریهایی بودند که مطالعات قبلی نشان داده بود که با مقاومت به انسولین مرتبط هستند. علاوه بر این، هر شرکتکننده یک پرسشنامه رژیم غذایی را پر کرده و برای تعیین توانایی پردازش گلوکز، یک تست تحمل گلوکز خوراکی را انجام داد.
از بین این افراد، نتایج تحمل گلوکز در 28 نفر معیارهای دیابت را برآورده میکرد. محققان همچنین دریافتند که 135 نفر مبتلا به پیش دیابت بودند، وضعیتی که در آن سطح قند خون افراد بالاتر از حد طبیعی است اما به اندازه کافی بالا نیست که تعریف دیابت را برآورده کند. تیم تحقیقاتی ارتباط بین 36 باکتری تولیدکننده بوتیرات که در نمونههای مدفوع یافت میشوند را با توانایی فرد برای حفظ سطوح طبیعی انسولین مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آنها عواملی مانند سن، جنس، شاخص توده بدنی و نژاد را کنترل کردند که میتوانند در خطر ابتلا به دیابت نیز نقش داشته باشد. کوپروکوکوس و باکتریهای مرتبط، شبکه‌ای از باکتری‌ها را با اثرات مفید بر حساسیت به انسولین تشکیل دادند.
فلاونی‌فرکتور علیرغم تولید بوتیرات، با مقاومت به انسولین مرتبط بود. تحقیقات قبلی توسط دیگران سطوح بالاتری از فلاونی‌فرکتور را در مدفوع افراد مبتلا به دیابت پیدا کرده است. محققان به مطالعه نمونه‌هایی از بیمارانی که در این تحقیقات شرکت کرده‌اند ادامه می‌دهند تا بفهمند که چگونه تولید انسولین و ترکیب میکروبیوم در طول زمان تغییر میکند. آنها همچنین قصد دارند بررسی کنند که چگونه رژیم غذایی ممکن است بر تعادل باکتریایی میکروبیوم تاثیر بگذارد.
گودرزی، که رئیس کرسی تحقیقات دیابت اریس ام. فیلد در سدرس-سینای (Cedars-Sinai) است، می‌گوید: «هنوز زود است که بدانیم چگونه افراد میتوانند میکروبیوم خود را برای کاهش خطر دیابت تغییر دهند. ما به تحقیقات بیشتری برای شناسایی باکتریهای خاصی که برای پیشگیری یا درمان دیابت باید تعدیل کنیم نیاز داریم. اما احتمالا در 5 تا 10 سال آینده به نتایج شگفتانگیزی دست پیدا خواهیم کرد.»