Hogyan hat az életmódváltás a mikrobiomunkra és a génjeinkre?

Az elmúlt évtized egyik legfontosabb orvostudományi felfedezése az emberi mikrobiom, azaz a bennünk és rajtunk élő baktériumok billióinak kulcsfontosságú szerepe fizikai és mentális állapotunk alakulásában. Számos kutatás bizonyítja, hogy bélflóránk (mikrobiomunk kb. 70 százaléka a belekben található) összetétele közvetlen kapcsolatban áll a leggyakoribb anyagcserezavarokkal és az elhízással, a mikrobiom valamennyi kölcsönhatásának molekuláris alapjai azonban még megfejtésre várnak.

Erre a kihívásra vállalkozik a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Orvosi Biológiai Intézetének docense, Tombácz Dóra biológus is, aki a Lendület program keretében a diéta és a sport hatását vizsgálja az emberi mikrobiomra és a gének működésére. 

A kutatás jelentőségét az adja, hogy az elhízás és társbetegségei – inzulinrezisztencia, 2-es típusú diabétesz – a modern társadalmak egészét érintő egészségügyi problémát jelentenek. Magyarország a világ legelhízottabb országai közé tartozik (európai viszonylatban elsők vagyunk az elhízási listán), és élen jár számos komplex betegségben is, amelyek kialakulásában az öröklött tényezők mellett az életmód is fontos szerepet játszik. Ilyenek például a szív- és érrendszeri betegségek, a depresszió vagy az asztma. 

Mi az a mikrobiom?

A mikrobiom egy adott környezetben – pl. az emberi testben – élő mikrobák (baktériumok, vírusok, gombák) összessége. E mikrobák száma billiós nagyságrendű, egyes publikációk szerint az emberi sejtek számának többszöröse, de minimum azzal egyenlő – nem véletlenül szokták önálló szervként is emlegetni.

„Bár a bőrünkön, az orrunkban és a szánkban is rengeteg mikroorganizmus található, a legnagyobb számban a bélrendszerünkben élnek, ahol legalább ezer baktériumfaj alkot közösséget. Ezeknek a mikrobáknak a jelentős része számunkra is hasznos feladatokat lát el, de vannak úgynevezett kommenzalista mikrobák is, amik se nem használnak, se nem ártanak az egészségünknek, és találunk köztük olyanokat is, amelyek bizonyos körülmények között betegségeket képesek okozni. Arról, hogy milyen baktériumok vannak jelen nagyobb arányban egy-egy rendellenesség esetén, már nagyon sokat tudunk, azonban az ok-okozati összefüggés nem ismert. Éppen ezért azt is feltételezzük, hogy létezik egy ideális mikrobiom-összetétel, ami az adott betegséget helyreállítja, és azt is, hogy a betegség helyreállásával változik meg a mikrobák egymáshoz viszonyított aránya” – mondta a Díványnak Tombácz Dóra, aki kutatócsapatával a legmodernebb genomikai megközelítéseket alkalmazva vizsgálja majd az étrend és a sport hatását a mikrobiomra és az emberi gének működésére.

Elhízott, inzulinrezisztens és 2-es típusú diabéteszes páciensek székletmintáit elemzik

Az MTA – SZTE Lendület GeMiNI Kutatócsoport projektjének fő fókusza annak vizsgálata, hogy a fogyás, illetve az életmódváltás során hogyan változik a mikrobiom. „Olyan 18 és 65 év közötti pácienseket keresünk folyamatosan a következő három évben, akik úgy döntenek, hogy szeretnének lefogyni vagy életmódot váltani, és céljukat alacsony szénhidráttartalmú diétával és rendszeres sporttal vagy személyre szabott étrenddel és mozgással kívánják elérni. Orvos kollégáink a futópados terhelés mellett vércukor- és inzulintesztet, valamint belgyógyászati és hormonvizsgálatokat végeznek a pácienseken, és ezek eredményei alapján dolgozzák ki az egyéni életmód-terápiákat. Egy másik projekt keretében olyanok jelentkezését várjuk majd, akik gyógyszeres kezelés mellett, kiegészítő terápiaként diétáznak és sportolnak. Fontos megjegyezni, hogy nem minden elhízott ember diabéteszes, illetve nem minden cukorbeteg elhízott, mi pedig sovány inzulinrezisztenseket is szeretnénk vizsgálni, ami egy teljesen más genetikai hátteret, és ennek megfelelően más mikrobiális hátteret is eredményez. Testsúlytól és testösszetételtől függetlenül a sovány inzulinrezisztens egyének is a cukorbetegség kapujában állnak, csak nekik másfajta edzést és étrendet javasolnak, mivel náluk az izomerősítés a cél, nem a fogyás” – magyarázta a biológus.

A páciensektől életmódváltásuk kezdetétől összesen hét alkalommal kérnek székletmintát egy éven át, és a tervek szerint 3-4 év alatt sikerül statisztikailag megfelelő számú adatot összegyűjteni, feldolgozni, majd a bioinformatika segítségével analizálni.

A kutatók a mikrobiom mellett az életmódváltás humán génekre való hatását is vizsgálni fogják. „A legtöbb mikrobiommal kapcsolatos kutatás a baktériumokra fókuszál, melynek oka, hogy viszonylag könnyen és olcsón vizsgálhatóak, a többi mikrobiomalkotó ebből kifolyólag kevésbé ismert, így a mi projektünk egyik célja ennek más módszerekkel (pl. shotgun szekvenálás, hosszú-read szekvenálás, vírusspecifikus próbák alkalmazása) történő minél részletesebb feltérképezése. Például kis százalékban ugyan, de a bél epitélsejtjeiből ki lehet nyerni a gazda DNS-t és RNS-t, ezáltal azt is meg tudjuk figyelni, hogy adott diéta hatására hogyan változik a bél hámsejtjeinek az expressziója, vagyis hogy mely gének működnek aktívabban és melyek kevésbé. Elképzelhető ugyanis, hogy az életmódbeli változások hatására a DNS egyes régiói is módosulnak kémiailag” – fűzte hozzá a biológus.

Pumi kutyák is beszállnak a kutatásba

Az elhízás és a mikrobiom kapcsolatát eddig elsősorban egérkísérletekben vizsgálták, a legújabb eredmények szerint azonban a kutya a legkiválóbb modell az emberi mikrobiom tanulmányozásához, az SZTE kutatói ezért kölyök- és felnőtt kutyákat is bevonnak a vizsgálatokba. „Mivel a genomi háttér is befolyásolhatja a mikrobiomot, a projekt során egyetlen fajtától, pumi kutyáktól fogunk mintát gyűjteni. És mivel a kutyák étrendje lényegesen kötöttebb az emberénél, sokkal precízebb adatokat nyerhetünk, továbbá a mikrobiom öröklődését is vizsgálni tudjuk általuk, hiszen az emberhez képest rövid idő alatt kaphatunk adatokat a felnőtté válásuk során bekövetkezett mikrobiális változásokról. Kíváncsiak vagyunk, hogy mi történik azoknak az egy alomban született kutyáknak a mikrobiomjával, akik az anyatejes táplálás és a szétválasztás után új gazdához kerülve más-más, különböző szénhidráttartalmú tápon nevelkednek” – magyarázta Tombácz Dóra.

Várható eredmények 

A humán- és kutyapopulációra vonatkozó, a mikroorganizmusok genomi aktivitásával kapcsolatos eredmények által új, az egészség megőrzése szempontjából fontos potenciális diétás stratégiákat, személyre szabott étrendet és lehetséges terápiákat is ki lehet majd dolgozni.

„Ha egy gyógyszeres terápiában részesülő páciens életmódváltása sikeres, ha jelentős mértékben javulnak a paraméterei, akkor esélyes, hogy idővel teljesen elhagyhatja a gyógyszereket. Másfelől az eredményeket felhasználva akár elő lehet majd állítani egy olyan probiotikumot, ami a megfelelő arányban tartalmazza a megfelelő baktériumokat ahhoz, hogy helyreállítsa ezeket az anyagcsere-betegségeket. Az elsődleges cél azonban a megelőzés és az, hogy hatékonyabbá tegyük az egészségmegőrző diétás stratégiákat” – mondta a kutató, majd hozzátette: „A modern, genomikai megközelítést alkalmazó technikák olyan nagy mennyiségű adatot generálnak az utóbbi tíz évben, hogy szerintem majd a mesterséges intelligencia tudja ezeket végső egészében összesíteni és elemezni, de addig még rengeteg részinformáció születhet. Bízom benne, hogy nekünk is fog.”