ჯანმრთელობასა და დაავადებას შორის — მიკრობული დატვირთვის ფარული როლი

ახალი კვლევა აჩვენებს, როგორ მოქმედებს მიკრობული დატვირთვა ნაწლავის ჯანმრთელობასა და დაავადებებზე

ნაწლავში მცხოვრები მილიარდობით მიკროორგანიზმი მთელი ცხოვრების განმავლობაში ჩვენთან რჩება. მიკრობიომის სახელით ცნობილი ეკოსისტემა ბოლო წლებში ჯანმრთელობისა და დაავადების გაგების დიდ ინტერესს იწვევს. თუმცა კვლევები აქამდე მიკროორგანიზმების სახეობრივ მრავალფეროვნებაზე იყო ორიენტირებული, ხოლო მიკრობული დატვირთვა — ნაწლავში მიკროორგანიზმების საერთო რაოდენობა — ხშირად უგულებელყოფილი რჩებოდა. ჰაიდელბერგის მოლეკულური ბიოლოგიის ევროპული ლაბორატორიის (EMBL= European Molecular Biology Laboratory) Bork ჯგუფის ახალი კვლევა, რომელიც Cell ჟურნალში 2024 წლის 14 ნოემბერს გამოქვეყნდა, ამ ხარვეზის შევსებას მიკრობული დატვირთვის ნაწლავის ჯანმრთელობაზე გავლენის ჩვენებით ცდილობს.

კვლევის გრაფიკული შეჯამება:

გრაფიკი აჩვენებს, როგორ მოქმედებს განავლის მიკრობული დატვირთვა (fecal microbial load) ნაწლავის მიკრობიომის ვარიაციებზე და როგორ უკავშირდება სხვა ფაქტორებს. შექმნილი მანქანური სწავლების მოდელი კომპოზიციის მონაცემებით დატვირთვას პროგნოზირებს. მსოფლიო მონაცემთა დიდ ნაკრებზე გამოყენებამ აჩვენა, რომ დატვირთვა მიკრობიომის მნიშვნელოვანი განმსაზღვრელია. ასევე ხაზგასმულია, რომ მრავალ დაავადებაში მიკრობიომის ცვლილებები დატვირთვის ცვლილებიდან მოდის და შესაძლოა უშუალოდ დაავადებას არ უკავშირდებოდეს.

გრაფიკის ნაწილები:

1. ზედა ნაწილი: მიკრობული დატვირთვის პროგნოზი

   • მოდელი ფარდობითი მიკრობიომის პროფილით (relative microbiome profile) გრამზე დატვირთვას, ანუ მიკრობული უჯრედების რაოდენობას, პროგნოზირებს.
   • იგი GALAXY/MicrobLiver-ის (n=1894) და MetaCardis-ის (n=1812) კონსორციუმების მონაცემებს ეყრდნობა.

2. ქვედა ნაწილი: დატვირთვისა და მასპინძლის ფაქტორების კავშირი

   • დაბალი მიკრობული დატვირთვა: დაკავშირებულია კრონის დაავადებასთან, წყლულოვან კოლიტსა და ღვიძლის ციროზთან. მრავალფეროვნების შემცირებასთან ერთად ზოგი სახეობა თანმიმდევრულად გამოფიტულია.
   • მაღალი მიკრობული დატვირთვა: დაკავშირებულია კოლორექტულ კიბოსთან, გაფანტულ სკლეროზსა და შეკრულობასთან. მრავალფეროვნება იზრდება და განსაკუთრებით Akkermansia muciniphila და Alistipes გამოირჩევა.

3. დემოგრაფიული და გარემო გავლენა:

   • დატვირთვა ასაკის, სქესის, კვების, ანტიბიოტიკებისა და ქვეყნის მიხედვით იცვლება.

კომპოზიციიდან დატვირთვის ანალიზზე გადასვლა

მიკრობიომის კვლევები ჩვეულებრივ სახეობების წილს, ანუ მიკრობულ კომპოზიციას შეისწავლის. მაგალითად, ჯანმრთელ ადამიანში ერთი ბაქტერია 2 პროცენტს შეიძლება შეადგენდეს, დაავადებისას კი 4 პროცენტამდე გაიზარდოს. შეიძლება ვიფიქროთ, რომ ბაქტერია დაავადებას უკავშირდება, თუმცა ანალიზი ბაქტერიების საერთო რაოდენობის ცვლილებას უგულებელყოფს.

აქ მიკრობული დატვირთვა ერთვება. იგი მიკროორგანიზმების სიმჭიდროვეა და ჩვეულებრივ განავლის გრამზე რაოდენობით იზომება. მაგალითად, ჯანმრთელ ადამიანში 1000 ბაქტერია შეიძლება იყოს, დაავადებისას კი 500-მდე შემცირდეს. მაშინ ერთი სახეობის წილი თითქოს იზრდება, თუმცა ნამდვილი რაოდენობა შესაძლოა არ შეცვლილა. მცდარი განმარტების თავიდან ასაცილებლად დატვირთვის შეფასებაც საჭიროა.

ხელოვნური ინტელექტი და მიკრობული დატვირთვის პროგნოზი

გაზომვას ჩვეულებრივ ხანგრძლივი და ძვირი ექსპერიმენტები სჭირდება. ამ კვლევაში Bork ჯგუფმა მანქანური სწავლებით ინოვაციური მიდგომა შექმნა. პირველი ავტორი Dr. Suguru Nishijima მიზანს ასე ხსნის: „გვინდოდა მოდელი, რომელსაც დამატებითი ექსპერიმენტული მეთოდები არ დასჭირდებოდა.“

ჯგუფმა GALAXY/MicrobLiver-ისა და Metacardis-ის 3700-ზე მეტი ადამიანის მონაცემებით კომპოზიციაზე დაფუძნებული პროგნოზირების მოდელი შექმნა. მან უცნობ ახალ ნაკრებზეც წარმატებით იმუშავა. შემდეგ 27000-ზე მეტი ადამიანის მონაცემებზე გამოიყენეს და 45 ქვეყანაში შეგროვებული 159 კვლევა გააანალიზეს.

მიკრობულ დატვირთვაზე მოქმედი ფაქტორები

ანალიზმა მრავალი მოქმედი ფაქტორი გამოავლინა. დიარეა დატვირთვას ამცირებს, შეკრულობა კი შეიძლება ზრდიდეს. ქალებს ჩვეულებრივ მამაკაცებზე მაღალი დატვირთვა აქვთ, ახალგაზრდებს კი ხანდაზმულებზე დაბალი. ბევრი დაავადება და მის სამკურნალოდ გამოყენებული წამალიც მნიშვნელოვან ცვლილებებს იწვევს.

დაავადებისა და მიკრობიომის კავშირის გადაფასება

კვლევამ აჩვენა, რომ დაავადებასთან ადრე დაკავშირებული მრავალი სახეობა დატვირთვის ცვლილებით უკეთ აიხსნება. ამიტომ ურთიერთკავშირების ხელახალი შეფასებაა საჭირო. თუმცა ზოგი დაავადება-მიკრობის კავშირი შენარჩუნდა და დაავადებასთან ნამდვილი კავშირი დადასტურდა.

მომავლის ხედვა: ახალი ჰორიზონტები მიკრობიომის კვლევაში

კვლევა ხაზს უსვამს, რომ დატვირთვა უგულებელყოფილი არ უნდა იყოს. მოდელი მსოფლიოს მკვლევრებისთვის უფასოდ ხელმისაწვდომია. მეთოდს პოტენციალი აქვს არა მხოლოდ ნაწლავის, არამედ ოკეანის, ნიადაგისა და მდინარის მიკრობული ეკოსისტემების კვლევაშიც.

დასკვნა

Bork ჯგუფის ნაშრომი აჩვენებს, რომ მიკრობული დატვირთვის გათვალისწინება ცრუ დადებითი და უარყოფითი შედეგების თავიდან ასაცილებლად სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია. მიდგომამ ადამიანის ჯანმრთელობისა და გარემოს მიკრობიომების გაგებაში ახალი ეპოქა შეიძლება დაიწყოს.