کاوش در ربط بین روده و مغز_بام وطن

به تازگی از  یادگیری ماشینی  برای پیش‌ بینی نحوه اتصال متابولیت‌ های تشکیل شده در روده با گیرنده‌ های حاضر در  روده  و  مغز  منفعت گیری تعداد بسیاری شده است.

مجموعه ای از متابولیت ها و جفت های متصل شونده به گیرنده که اخیرا توسط محققان تشکیل شده اند، می توانند به منظور روشن کردن نقش میکروبیوم در بیماری آلزایمر مورد منفعت گیری قرار گیرند.

محققان  کلینیک کلیولند  ویژگی های بیشتر از ۱ میلیون جفت بالقوه متابولیت و گیرنده را برسی کرده اند تا ببینند که کدام یک از آنها می توانند به یکدیگر متصل شوند. با شناسایی متابولیت‌ های متصل به گیرنده‌ های خاص، محققان توانستند مسیرهای بیولوژیکی را که این متابولیت‌ ها امکان پذیر تحت تاثییر قرار دهند و این چنین مقصد برخی از گیرنده ‌ها را شناسایی کنند.

مطالعه مورد نظر از طریق  مجله سل ریپورتز  در اختیار علاقه مندان قرار گرفته است. نویسنده مهم این تحقیق دکتر  Feixiong Cheng ، مدیر مرکز ژنوم کلینیک کلیولند، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت:

«متابولیت های روده کلید تعداد بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن ما می باشند و همانطور که میدانیم برای هر کلید قفلی وجود دارد. یقیناً مشکل این است که ما ده‌ ها هزار گیرنده و هزاران متابولیت در بدن خود داریم و تشخیص این که کدام کلید با کدام قفل جفت و جور می شود، روندی کند و پرهزینه به شمار می رود. به همین علت است که تصمیم گرفتیم از هوش مصنوعی منفعت گیری کنیم.»

سلامت روده چطور بر سلامت مغز تاثییر می گذارد؟

وجود برخی متابولیت ها در  روده  تا حدی نشان دهنده وجود باکتری های خاص در این محیط است، چون این متابولیت ها از طریق تجزیه مواد غذایی در روده توسط باکتری ها تشکیل می شوند.

بیماری آلزایمر پیش از این نیز با تغییرات اشکار در میکروبیوم روده در انسان مرتبط شده است و به گمان زیاد روده به واسطه نقشی که در کارکرد ایمنی دارد بر سلامت مغز تاثییر می گذارد. این مطالعات از طریق سری مجلات  ناشر بریتانیایی بایومد مرکزی  قابل دسترسی می باشند.

دکتر استیو گندرون  متخصص ایمونولوژی و غدد درون ریز که در مطالعه تازه شرکت نداشته، در توضیح مکانیسم های احتمالی قیاس زیر را انجام داده است:

«روده را به گفتن یک بازار شلوغ فکر کنید که در آن انواع مواد شیمیایی مبادله می شوند. این مواد شیمیایی می توانند از جریان خون منفعت گیری و به ایستگاه مرکزی مغز راه اشکار کنند. دانشمندان معتقد می باشند که این خط ارتباطی امکان پذیر بر سلامت مغز تاثییر بگذارد چون اگر بازار (روده) اغاز به فروش اقلام نامناسب (همانند مواد شیمیایی التهابی) کند، گمان ابتلا به زوال مغز وجود خواهد داشت، یعنی همان مشکلی که در آلزایمر می بینیم. درست همانند به این که از مواد فاسد در پخت کیک منفعت گیری شده باشد!»

در حالی که نقش سیستم ایمنی در بیماری آلزایمر به خوبی شناخته نشده است، تحقیقات التهاب را با افزایش خطر ابتلا به این بیماری مرتبط می‌ دانند و در این عرصه هم نظر می باشند که التهاب مزمن می‌ تواند در اغاز بیماری مذکور نقش داشته باشد.

دکتر چنگ، نویسنده مهم مطالعه، اضافه می کند: «بیماری آلزایمر یک بیماری چالش برانگیز به علت عدم وجود درمان موثر است. با این حال محور مغز-روده پتانسیل بالایی به منظور درمان اختلالات مغزی از خود نشان داده است.»

منفعت گیری از هوش مصنوعی برای کشف مسیرهای نهفته در بعد بیماری در آلزایمر

اگر بتوان از اتصال زیان اور متابولیت ها با گیرنده ها جلوگیری کرد، گمان ابتلا به بیماری آلزایمر را نیز می توان افت داد. برای شناسایی جفت‌ های متصل شونده، محققانی که در مطالعه حاضر بودند ابتدا یک تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای شناسایی رابطه بین ۴۰۸ گیرنده‌ و بیماری آلزایمر انجام دادند.

محققان با منفعت گیری از کد ژنتیکی این گیرنده ‌ها، از منبع های  هوش مصنوعی (AI)  حاضر برای پیش‌ بینی شکل پروتئین‌ های قابل اتصال، منفعت گیری کردند. این روش دید خوبی از شکل نواحی اتصال گیرنده ها به دست می دهد.

در ادامه محققان توانستند پیش بینی کنند که کدام متابولیت ها و چطور به این گیرنده ها متصل می شوند. زیاد تر متابولیت های کشف شده لیپید یا متابولیت های لیپید همانند بودند.

و اما اهداف درمانی تازه برای آلزایمر؟

محققان این چنین چگونگی جواب این گیرنده ها به میکروبیوم افراد مبتلا به بیماری آلزایمر را بازدید کردند. آنها با بازدید باکتری‌ هایی که در میکروبیوم افراد مبتلا به بیماری آلزایمر زیاد می باشند، دو متابولیت  آگماتین  و  فنتیل ‌آمین  را شناسایی کردند که به ترتیب توسط  باکتروئیدس فراژیلیس  و  رومینوکوک  به وفور تشکیل می‌ شوند.

سپس محققان تصمیم گرفتند با منفعت گیری از سلول‌ های بنیادی افراد مبتلا به آلزایمر، تاثییر این متابولیت‌ ها را بر نورون‌ های بیماران زیر نظر بگیرند.

آنها دریافتند که آگماتین سطوح p-tau181، p-tau205، و پروتئین تاو کل را افت می دهد. مطالعات زیاد تر روی فنتیل ‌آمین نیز نشان داد که این متابولیت به طور قابل توجهی سطوح p-tau181، p-tau205 و تاو کل را در نورون‌ ها به طور وابسته به دوز افت می‌ دهد.

این یک یافته امیدوار کننده است، چون تجمع بیشتر از حد پروتئین تاو با تشکیل بیماری آلزایمر مرتبط است.

چنگ او گفت: «در مطالعات جاری، ما فقط فسفوریلاسیون تاو را اندازه‌گیری کردیم، چون فسفوریلاسیون تاو یک سنجش قوی‌ و دقیق است. ما این چنین در حال انجام مطالعات پیش بالینی (حیوانی) بیشتری برای بازدید دقیق تر اثربخشی متابولیت های روده (به گفتن مثال، آگماتین) هستیم و امکان پذیر آن را در آزمایشات آینده و در افراد مسن نیز پیگیری کنیم.»

نویسندگان مطالعه خاطرنشان می‌ کنند که ۹۹ درصد از آزمایشات بالینی در رابطه مداخلات دارویی برای بیماری آلزایمر پیروزی‌ آمیز نبوده است و چنگ اضافه می کند که یافته‌ های آنها می‌ تواند به یک مقصد تازه اشاره کند:

«این نوشته دقیقا همان فرضیه ما را شکل می دهد: بهبود سلامت روده امکان پذیر بر سطوح تاو در مغز تاثییر بگذارد، از بیماری آلزایمر پیشگیری یا حتی آن را درمان کند. با این حال، برای بازدید زیاد تر این فرضیه به تحقیقات بیشتری در آینده نیاز داریم و اکنون با منفعت گیری از نمونه ‌های حیوانی و انسانی روی آن کار می‌ کنیم.»