فك رموز داء السكري: كيف تؤثر ميكروبات الأمعاء على خطر الإصابة بالمرض

في دراسة حديثة نشرت في مجلة Nature Medicine ، قام فريق من العلماء بفحص أكثر من 8000 تسلسل ميتاجينومي من أشخاص مصابين بمرض السكري من النوع الثاني، ومرض السكري من النوع الثاني، وحالة سكر الدم الطبيعية لتحديد كيفية مساهمة السمات والوظائف الميكروبية الخاصة بالنوع الفرعي والسلالة في الآليات المرضية لمرض السكري من النوع الثاني.

يُعد داء السكري من النوع الثاني مشكلة صحية عالمية سريعة النمو، إذ يصيب أكثر من 500 مليون شخص حول العالم. تنخفض كتلة خلايا بيتا البنكرياسية ووظائفها مع مرور الوقت لدى مرضى داء السكري من النوع الثاني، وغالبًا ما يصاحب مقاومة الأنسولين التهاب جهازي خفيف.

هناك أدلة على أن ميكروبيوم الأمعاء يلعب دورًا حاسمًا في عملية التمثيل الغذائي والصحة البشرية، ويتفاعل غالبًا مع العوامل الوراثية والبيئية. كما حددت الأبحاث بصمات ميكروبية معوية مميزة مرتبطة بمرض السكري من النوع الثاني.

ومع ذلك، أجريت العديد من هذه الدراسات على عينات صغيرة أو لم تتحكم في عوامل مثل السمنة أو استخدام الميتفورمين.

يتطلب فهم دور وظائف الميكروبيوم المعوي الخاص بالنوع الفرعي والسلالة على المستوى الجزيئي في مرض السكري من النوع 2 بيانات موحدة من عدد كبير من السكان.

في هذه الدراسة، قام الباحثون بتحليل البيانات الميتاجينومية من 10 مجموعات من الأفراد من أوروبا والولايات المتحدة والصين مع حالة سكر طبيعية، أو مقدمات السكري، أو مرض السكري من النوع 2 لفك رموز الوظائف الخاصة بالسلالة والسمات الجزيئية لميكروبات الأمعاء التي تساهم ميكانيكيًا في علم الأمراض الخاص بمرض السكري من النوع 2.

في حين أن الدراسات السابقة حددت أنواعًا ومجتمعات ميكروبية محددة تزيد من المخاطر الأيضية لمرض السكري من النوع الثاني، إلا أنها لم تأخذ في الاعتبار أن الآليات المسببة للأمراض للميكروب تختلف باختلاف السلالة. على سبيل المثال، سلالة K12 من الإشريكية القولونية غير ضارة، بينما سلالة O157 مسببة للأمراض.

حصل الباحثون على أكثر من 8000 بيانات تسلسل ميتاجينومي من ست مجموعات بيانات منشورة وأربع مجموعات بيانات جديدة تغطي عشر مجموعات من الأشخاص ذوي الحالة السكرية المختلفة.

تمت معالجة البيانات الظاهرية من المجموعات والتسلسلات الميتاجينومية أولاً من أجل التوحيد القياسي، وتألفت مجموعة الدراسة النهائية من 1851 مريضًا مصابًا بداء السكري من النوع 2، و2770 فردًا مصابًا بمرض السكري المسبق، و2277 مشاركًا بحالة سكر طبيعية.

تم استخدام معايير التشخيص للجمعية الأمريكية للسكري، والتي تشمل اختبار تحمل الجلوكوز عن طريق الفم، ومستويات الجلوكوز في البلازما أثناء الصيام، واستخدام الأدوية وعوامل الخطر مثل مؤشر كتلة الجسم، بالإضافة إلى الاختبارات المعملية للعوامل الالتهابية والأيضية، لتوحيد مجموعة البيانات.

تم أولاً تقييم العلاقة بين حالة داء السكري من النوع الثاني والتكوين العام لميكروبيوم الأمعاء. ثم استُخدمت نماذج الانحدار لتحديد البصمات على مستوى الأنواع والاختلافات في توزيع السمات الميكروبية بين المجموعات وفقًا لحالة سكر الدم.

كما أجرى الباحثون تحليلات تلوية محددة لمجموعة من الأشخاص لفحص العلاقة بين وظيفة الميكروبات على مستوى المجتمع، مثل الإنزيمات والمسارات الكيميائية الحيوية، ومرض السكري من النوع 2.

بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تحليلات حساسة للتأكد من أن التوقيعات الميكروبية التي تم تحديدها والمرتبطة بمرض السكري من النوع 2 لم تكن ناجمة جزئيًا عن الأمراض المصاحبة.

حددت الدراسة 19 نوعًا مختلفًا من الناحية التطورية في خلل التوازن البكتيري لدى مرضى السكري من النوع الثاني. أظهر ميكروبيوم الأمعاء لدى مرضى السكري من النوع الثاني وفرة أعلى من بكتيريا كلوستريديوم بولتياي، ووفرة أقل من بكتيريا بوتيريفبريو كروسوتوس.

علاوة على ذلك، تم ربط التغيرات الوظيفية التي تحدث على مستوى المجتمع الميكروبي بسبب هذا الخلل في التوازن البكتيري باضطرابات التمثيل الغذائي للجلوكوز ومرض السكري من النوع 2.

وشملت المسارات الأخرى المرتبطة بمرض السكري من النوع 2 والتي ارتبطت بالتغيرات الوظيفية على مستوى المجتمع الميكروبي انخفاض تخمير الزبدات وزيادة تخليق المكونات البنيوية المناعية البكتيرية.

وعندما تم حل التحليلات الخاصة بسلالات بكتيرية محددة، وجدت الدراسة أيضًا أن الارتباطات بين مرض السكري من النوع 2 وميكروبيوم الأمعاء أظهرت عدم تجانس داخل الأنواع.

وقد ساهمت الوظائف الخاصة بالسلالة مثل النقل الجيني الأفقي، وتخليق الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة، والوظائف المرتبطة بالالتهاب والإجهاد التأكسدي بشكل كبير في هذا التباين.

ارتبطت الاختلافات في خطر الإصابة بمرض السكري من النوع 2 بين الأفراد أيضًا بالتنوع داخل الأنواع لـ 27 نوعًا من ميكروبات الأمعاء، بما في ذلك Eubacterium rectale، والتي أظهرت خصوصية السلالة على مستوى السكان.

وبشكل عام، أظهرت الدراسة أن خلل التوازن الميكروبي في الأمعاء يلعب دورًا وظيفيًا في التسبب في مرض السكري من النوع 2، مع المشاركة المباشرة في آليات مثل استقلاب الجلوكوز وتخمير الزبدات.

وعلاوة على ذلك، أظهرت النتائج أن الوظائف الخاصة بالسلالة مرتبطة بشكل غير متجانس بمرض السكري من النوع 2، مما يوفر رؤى جديدة حول الآليات التي يرتبط بها ميكروبيوم الأمعاء بمرض السكري من النوع 2.