تأثیر ژنهای دوستان بر سلامت همدیگر
ژنهای شما ممکن است از طریق میکروبهایی که ناآگاهانه با دیگران به اشتراک میگذارید، بر باکتریهای روده افراد دیگر اثر بگذارند.
مطالعهای جدید نشان میدهد باکتریهای روده تنها تحتتأثیر ژنهای خود فرد نیستند، بلکه ژنهای افرادی که با او زندگی میکنند نیز در این ترکیب نقش دارند. ازآنجاکه میکروبها میتوانند میان افراد جابهجا شوند، اثرات ژنتیکی میتوانند به طور پنهان از طریق تماسهای اجتماعی گسترش یابند.
دانشمندانی که هزاران موش صحرایی را بررسی کردند، دریافتند ترکیب باکتریهای روده نهتنها تحتتأثیر ژنتیک فردی است، بلکه از ژنهای دوستان و آشنایان نیز تأثیر میپذیرد. برخی ژنها رشد میکروبهای خاصی را تقویت میکنند که میتوانند میان افرادی که با هم زندگی میکنند منتقل شوند. وقتی پژوهشگران این انتقال اجتماعی را در تحلیلها لحاظ کردند، مشخص شد تأثیر ژنتیک بر میکروبیوم بسیار قویتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد. این مطالعه نشان میدهد ژنها میتوانند بدون هیچ تبادل DNA،به طور غیرمستقیم بر دیگران اثر بگذارند.
به گزارش پایگاه علمی خبری دانه، بر اساس پژوهشی که در نشریه Nature Communications منتشر شده، ژنهای همخانه شما ممکن است در شکلدهی باکتریهای رودهتان نقش داشته باشند و ژنهای شما نیز بر میکروبیوم آنها اثر بگذارد.
پژوهشگران با بررسی بیش از چهارهزار موش صحرایی دریافتند ترکیب میکروبیوم روده نهتنها به ژنتیک فرد، بلکه به ژنهای موشهای که فضای زندگی مشترک دارند نیز وابسته است.
این یافتهها به شیوهای تازه از پیوند میان ژنتیک و تعاملات اجتماعی اشاره میکنند. برخی میکروبهای همزیست روده میتوانند از طریق تماس نزدیکبین افراد منتقل شوند. درحالیکه ژنها ثابت میمانند، میکروبها جابهجا میشوند. مطالعه نشان داد برخی ژنها رشد باکتریهای خاصی را تقویت میکنند و این باکتریها میتوانند بهصورت اجتماعی گسترش یابند.
دکتر «آملی بود»، پژوهشگر مرکز تنظیم ژنوم در بارسلونا و نویسنده ارشد این مطالعه میگوید:
«این موضوع جادو نیست، بلکه نتیجه سرریزشدن اثرات ژنتیکی از طریق تماس اجتماعی است. ژنها میکروبیوم روده را شکل میدهند و ما نشان دادیم که فقط ژنهای خودمان مهم نیستند.»
میکروبیوم روده یک اکوسیستم فوقالعاده پیچیده و پویا از تریلیونها میکروارگانیسم (باکتری، ویروس، قارچ، آرکیباکتریها) و ژنهای آنها است که در مجرای گوارشی انسان زندگی میکنند. این جامعه میکروبی یک ارگان مجازی با عملکردهای حیاتی برای میزبان خود محسوب میشود.
شناسایی سه پیوند جدید ژن – میکروب در موشها
میکروبیوم روده شامل تریلیونها میکروارگانیسم است که در دستگاه گوارش زندگی میکنند و نقش مهمی در هضم و سلامت عمومی دارند. رژیم غذایی و داروها تأثیر شناختهشدهای بر این جوامع میکروبی دارند، اما نقش ژنتیک تاکنون بهمراتب دشوارتر قابلبررسی بوده است.
در انسانها، تاکنون تنها دو ژن به طور قابلاعتماد به باکتریهای روده مرتبط شدهاند: ژن لاکتاز که توانایی هضم شیر در بزرگسالی را تعیین میکند و ژن گروه خونی ABO که بر ترکیب باکتریهای روده اثر میگذارد، هرچند سازوکار دقیق آن هنوز روشن نیست.
دانشمندان معتقدند پیوندهای ژن – میکروب بیشتری وجود دارد، اما اثبات آنها دشوار است؛ زیرا عوامل ژنتیکی و محیطی در زندگی روزمره در هم تنیدهاند. ژنها میتوانند رژیم غذایی و سبک زندگی را شکل دهند و این عوامل به نوبه خود بر میکروبیوم اثر میگذارند. همزمان، خانوادهها و دوستان غذا، فضا و میکروبها را با هم به اشتراک میگذارند و جداسازی «طبیعت» از «محیط» را پیچیده میکنند.
برای غلبه بر این چالشها، پژوهشگران مرکز تنظیم ژنوم و دانشگاه کالیفرنیا سندیگو به مطالعه موشها روی آوردند. موشها بسیاری از ویژگیهای زیستی پستانداران را با انسان مشترکاند و میتوان آنها را در شرایط کاملاً کنترلشده، از جمله با رژیمهای غذایی یکسان، پرورش داد.
هر موش در این مطالعه از نظر ژنتیکی منحصربهفرد بود و به یکی از چهار گروه مستقل تعلق داشت. این گروهها در مراکز مختلفی در سراسر ایالات متحده نگهداری میشدند و شیوههای مراقبتی متفاوتی داشتند؛ موضوعی که به پژوهشگران اجازه داد پایداری اثرات ژنتیکی را در محیطهای مختلف بیازمایند.
با ترکیب دادههای ژنتیکی و پروفایلهای میکروبیوم بیش از چهارهزار موش، گروه تحقیقاتی سه ناحیه ژنتیکی را شناسایی کرد که بهطور پایدار بر باکتریهای روده در هر چهار گروه اثر میگذاشتند.
قویترین ارتباط مربوط به ژن St6galnac1 بود؛ ژنی که مولکولهای قندی را به لایه مخاطی روده اضافه میکند. این ژن با افزایش باکتری پاراپرووتلا Paraprevotella مرتبط بود؛ باکتریای که به نظر میرسد از این قندها تغذیه میکند. این ارتباط در همه گروهها مشاهده شد.
ناحیه ژنتیکی دوم شامل چند ژن موکوسین بود که در شکلگیری لایه محافظ مخاط روده نقش دارند و با باکتریهای گروه فیرمیکوتها Firmicutes مرتبط بودند. ناحیه سوم ژن Pip را در بر میگرفت که مولکولی ضدباکتری تولید میکند و با باکتریهای خانواده موریباکولاسه Muribaculaceae ارتباط داشت؛ باکتریهایی که در جوندگان رایجاند و در انسانها نیز دیده میشوند.
اثرات اجتماعی ژنها
حجم بزرگ این مطالعه به پژوهشگران اجازه داد برای نخستینبار برآورد کنند چه میزان از میکروبیوم یک موش تحتتأثیر ژنهای خودش و چه میزان تحتتأثیر ژنهای همزیستان اوست.
نمونه آشنای این مفهوم که «اثر ژنتیکی غیرمستقیم» نام دارد، زمانی رخ میدهد که ژنهای مادر از طریق محیطی که فراهم میکند بر رشد یا سیستم ایمنی فرزند اثر میگذارند.
در این پژوهش، شرایط کنترلشده امکان بررسی این اثرات غیرمستقیم را در زمینهای جدید فراهم کرد. پژوهشگران مدلی محاسباتی توسعه دادند تا تأثیر ژنهای خود موش بر میکروبهای روده را از تأثیر ژنهای همزیستان اجتماعی او تفکیک کنند.
نتایج نشان داد فراوانی برخی باکتریهای خانواده موریباکولاسه Muribaculaceae تحتتأثیر هر دو نوع اثر ژنتیکی مستقیم و غیرمستقیم قرار دارد. این امر نشان میدهد برخی اثرات ژنتیکی میتوانند از طریق تبادل میکروبها بهصورت اجتماعی گسترش یابند.
با افزودن این اثرات اجتماعی به مدل آماری، میزان کلی تأثیر ژنتیک بر سه پیوند تازه شناساییشده ژن – میکروب، چهارتا هشت برابر افزایش یافت. پژوهشگران هشدار میدهند که حتی این رقم نیز ممکن است کمتر از میزان واقعی تأثیر ژنتیک باشد.
دکتر بود میگوید: «احتمالاً فقط نوک کوه یخ را دیدهایم. اینها باکتریهایی هستند که سیگنال ژنتیکی آنها بسیار قوی است، اما با بهبود روشهای پروفایلبرداری میکروبیوم، میکروبهای بیشتری نیز ممکن است شناسایی شوند.»
این یافتهها سازوکاری را توصیف میکند که در آن اثرات ژنتیکی یک فرد میتواند از طریق میکروبهای روده در گروههای اجتماعی گسترش یابد و زیستشناسی دیگران را بدون تغییر DNA آنها دگرگون کند.
اگر فرایندهای مشابهی در انسان نیز رخ دهد، و با توجه به شواهد روبهافزایش درباره نقش مهم میکروبیوم روده در سلامت، ممکن است تأثیر ژنتیک بر سلامت انسان در مطالعات بزرگ جمعیتی دستکم گرفته شده باشد. ژنها شاید نهتنها خطر بیماری فرد، بلکه خطر بیماری اطرافیان او را نیز شکل دهند.
پیامدهای احتمالی برای سلامت انسان
به گفته دکتر بود، میکروبیوم با عملکرد ایمنی، متابولیسم و رفتار مرتبط است، اما بسیاری از این ارتباطها الزاماً رابطه علتومعلولی را نشان نمیدهند و سازوکارهای زیستی آنها نامشخص است. مطالعات ژنتیکی مبتنی بر مدلهای حیوانی و شرایط کنترلشده میتوانند فراتر از همبستگیها، توضیحهای آزمونپذیر ارائه دهند.
پژوهشگران اشاره میکنند ژن موشی St6galnac1 از نظر عملکردی با ژن انسانی ST6GAL1 مرتبط است؛ ژنی که در مطالعات پیشین نیز با باکتری پاراپرووتلا Paraprevotella ارتباط داشته است. این موضوع نشان میدهد نحوه پوشاندن مخاط روده با قندها ممکن است تعیین کند کدام میکروبها در دستگاه گوارش رشد میکنند؛ سازوکاری که احتمالاً میان گونهها مشترک است.
گروه پژوهشی همچنین بررسی کرد این سازوکار چگونه ممکن است بر بیماریهای عفونی مانند کووید-۱۹ اثر بگذارد. مطالعات دیگر ST6GAL1 را با موارد عفونت پس از واکسیناسیون SARS-CoV-2 مرتبط دانستهاند. همچنین نشان نشاندادهشده باکتری پاراپرووتلا Paraprevotella میتواند تجزیه آنزیمهای گوارشیای را تحریک کند که ویروس برای ورود به سلولها از آنها استفاده میکند. برایناساس، پژوهشگران فرض میکنند تنوع ژنتیکی در ST6GAL1 میتواند سطح باکتری پاراپرووتلا Paraprevotella و در نتیجه حساسیت به عفونت ویروسی را تحتتأثیر قرار دهد.
آنها همچنین به ارتباط احتمالی با بیماری خودایمنی کلیه، موسوم به نفروپاتی IgA، اشاره میکنند. باکتری پاراپرووتلا Paraprevotella ممکن است IgA را تغییر دهد؛ آنتیبادیای که به طور معمول از روده محافظت میکند. IgA تغییریافته میتواند وارد جریان خون شود و تودههایی تشکیل دهد که به کلیهها آسیب میزنند؛ ویژگی شاخص این بیماری.
در گام بعدی، پژوهشگران قصد دارند به طور دقیق بررسی کنند St6galnac1 چگونه بر باکتری پاراپرووتلا Paraprevotella در موشها اثر میگذارد و این رابطه چه زنجیرهای از واکنشها را در روده و سراسر بدن فعال میکند.
دکتر بود در پایان میگوید:
«الان کاملاً درگیر این باکتری شدهام. نتایج ما با دادههای چهار مرکز مستقل پشتیبانی میشود، یعنی میتوانیم در هر محیط جدیدی مطالعات پیگیری انجام دهیم. این ارتباطها نسبت به اغلب پیوندهای میزبان – میکروبیوم به طرز چشمگیری قویاند. فرصتی منحصربهفرد است.»
