چند سال پیش، زمانی که Jennifer Pluznick در حال به پایان رساندن تحصیلاتش در زمینه فیزیولوژی و سیستم‌های حسی بود، ناگهان متوجه موردی عجیب و نابه‌جا در کلیه شد. چیزی که او کشف کرد نوعی رسپتور بویایی بود و بیشتر انتظار می‌رفت که در بینی قرار داشته باشد. کلیه‌ها وظیفه تصفیه خون از مواد زائد و تعادل الکترولیت‌های خون را بر عهده دارند. به همین دلیل درک این موضوع که یک رسپتور بویایی چه نقشی می‌تواند در کلیه داشته باشد، دشوار بود. هنگامی که وی در مورد این رسپتورهای بویایی پژوهش‌های بیشتری انجام داد، به نتیجه شگفت‌انگیزی رسید: کلیه سیگنالهایی را از باکتری‌های همزیست روده دریافت می‌کند!
در سال‌ها اخیر، Pluznick که هم‌اکنون دانشیار فیزیولوژی دانشگاه John Hopkins است، به همراه گروه کوچکی از محققان هم‌عقیده‌اش، به نتایجی در این خصوص که باکتری‌های روده چه پیام‌هایی را به کلیه ارسال می‌کنند رسیده‌اند. آنان دریافته‌اند که این پیام‌ها به تنظیم فشار خون کمک می‌کنند. به گونه‌ای که در صورت نابودی این میکروب‌ها، میزبان آسیب می‌بیند. این محققان موفق به کشف مکانیسم‌های مولکولی نحوه همکاری میکروب‌های روده با کلیه‌ها و عروق و درنهایت تنظیم فشار خون شده‌اند.
مقاله مرتبط: باکتری‌های روده به بیماری‌های دوره‌ی سالمندی مرتبط هستند!
رسپتور بویایی Olfr78، ابتدا در بافت حسی بینی کشف شد. ولی نوع رایحه یا پیام شیمیایی که به آن پاسخ می‌داد ناشناخته بود. Pluznick شروع به تست مواد شیمیایی احتمالی کرد و درنهایت به استات (acetate) و پروپیونات (propionate) رسید. این اسیدهای چرب زنجیر کوتاه، حاصل تخمیر زنجیره‌های دراز کربوهیدرات‌ها که به فیبرهای غذایی معروفند، می‌باشند. انسان‌ها، موش‌ها و سایر حیوانات قادر به گوارش این فیبرها نیستند، ولی باکتری‌های روده آنان می‌توانند این کار را انجام دهند.
در نتیجه، بیش از ۹۹ درصد استات و پروپیوناتی که وارد جریان خون می‌شود، ناشی از عمل تغذیه باکتری‌های روده است. پس باکتری‌ها تنها منبع فعال کننده رسپتور Olfr78 هستند و از این طریق باعث تنظیم فشار خون می‌شوند. هرگونه نقشی از جانب میزبان در تحریک این رسپتورها بسیار جزئی است.
تنظیم فشار خون در بدن بسیار ظریف و همانند تنظیم میزان الکتریسیته‌ای است که در یک سیم در جریان دارد. الکتریسیته بیش از حد باعث انفجار و میزان کم آن باعث قطع برق وسیله می‌شود. به همین ترتیب، فشار خون بسیار پایین باعث از دست رفتن هوشیاری ارگانیسم، و فشار خون بسیار بالا باعث وارد شدن فشاری مرگ بار بر قلب و عروق خواهد شد. خون دائما با انواعی از مواد مغذی و سیگنال‌های شیمیایی در حال جریان در عروق است که می‌توانند تعادل فشار خون را بر هم بزنند. به همین علت مکانیسم‌های کنترل باید بسیار پویا باشند. از جمله راه‌هایی که بدن برای اعمال این کنترل استفاده می‌کند، هورمون رنین است. زمانی که نیاز داریم فشار خون بالا نگه‌داشته‌شود، رنین با تنگ کردن عروق این کار را انجام می‌دهد. Pluznick و همکارانش دریافتند که Olfr78 بر میزان تولید رنین تاثیرگذار است.
چگونه رسپتورهای بویایی به تنظیم فشار خون کمک می‌کنند؟
ژن‌های سازنده رسپتورهای بویایی در تمام سلول‌های بدن وجود دارند. ممکن است در طی تکامل، سنسورهای حسی به جای تبدیل شدن به نورون‌های بویایی، با سیستمی که مسئول ساخت نوعی هورمون است سازگار شوند. تکامل این ترتیب را حفظ می‌کند؛ حتی درصورتیکه این سازگاری در جایی دورتر از بینی مانند کلیه رخ دهد.
کشف Olfr78 پایان ماجرا نبود! تیم محققان حین آزمایشات، رسپتور دیگری را در دیواره رگ‌های خونی کشف کردند که Gpr41 نام داشت و همانند Olfr78 سیگنالهایی از باکتری‌های روده دریافت می‌کرد. سال گذشته، Niranjana Natarajan، از شاگردان Pluznick، نقش Gpr41 را کشف کرد. این رسپتور نیز همانند Olfr78 به استات و پروپیونات پاسخ داده اما برخلاف آن فشار خون را کاهش می‌دهد. علاوه بر آن، Gpr41 حتی به سطوح پایین استات و پروپیونات نیز پاسخ می‌دهد، درحالیکه Olfr78 فقط در سطوح بالای این مواد فعال می‌شود.
مقاله مرتبط: باکتری‌های روده؛ مفید یا مضر؟
این گیرنده‌ها به این ترتیب در کنار همدیگر عمل می‌کنند: ابتدا یک انسان یا موش یا هر موجود دیگری که این سیستم روده‌ای را دارد، غذایی می‌خورد و فیبرهای غذایی به باکتری‌های روده‌اش می‌رسند. سپس باکتری‌ها از این فیبرها تغذیه می‌کنند و اسیدهای چرب را به خون آزاد می کنند. اسیدهای چرب به عنوان سیگنالی برای فعال کردن Gpr41 عمل می‌کنند. Gpr41 فشار خون را کاهش می دهد تا مواد غذایی به درون جریان خون جذب شوند.
اگر این جاندار به خوردن ادامه دهد، Gpr41 می‌تواند فشار خون را به میزان خطرناکی پایین بیاورد. این جاست که Olfr78 وارد عمل می‌شود! این رسپتور با ورود یک جریان بزرگ اسیدهای چرب از طریق خون به کلیه، تحریک می‌شود و با تحریک آزادسازی رنین و درنهایت تنگ شدن عروق از افت بیش از حد فشار خون جلوگیری می‌کند.
درک جدیدی که از فرایند تنظیم فشار خون توسط باکتری‌های همزیست روده به دست آمده است، نشانه پیشرفتی وسیع در زمینه ارتباط باکتری های روده با سلامت است. درحالیکه در سال‌های اخیر اظهارات مبهمی مبنی بر تاثیر باکتری‌های روده بر سلامت وجود داشت، این یافته‌ها گامی فراتر از حدس ارتباطات گذاشته و به کشف دقیق مکانیسم‌های دخیل پرداخته است.
در ژوئن سال ۲۰۱۶، NIH یک گروه تحقیقاتی را به منظور مطالعه نحوه تنظیم فشار خون توسط باکتری‌های روده تشکیل داد. این محققان در Maryland همدیگر را ملاقات کردند. آنان به بحث در مورد سوالاتی مانند نقش پیش زمینه ژنتیکی میزبان و اینکه آیا میزان تاثیر این میکروب‌ها در همه افراد یکسان است، پرداختند.
این سوال وجود دارد که آیا پیوند گروه مشخصی از باکتری‌ها به روده افراد بیمار، می‌تواند به حدی تغییرات بیولوژیک ایجاد کند که باعث درمان شود یا نه. درک جزئیات ذکر شده، کلید حل این مسئله است. یکی از مطالعات اولیه در این زمینه نشان داد که انتقال باکتری‌های روده انسان‌های چاق به موش‌های لاغر، باعث چاق شدن موش‌ها شد. در حالیکه انتقال این باکتری‌ها از افراد لاغر، موش‌ها را چاق نکرد.
مقاله مرتبط: آیا ارتباطی بین چاقی و باکتری های روده وجود دارد؟
مطالعه‌ای که در اوایل سال ۲۰۱۷ منتشر شد، نشان داد که ممکن است این اتفاق در مورد فشار خون نیز رخ دهد. با این حال این مقیاس این مطالعه کوچک بود نیازمند پیگیری (follow-up) بیشتری است. اما از لحاظ نظری، در صورتیکه جانشینی باکتری‌های جدید در روده افرادی که زمینه ژنتیکی فشار خون را دارند، حتی به میزان کم بتواند فشار خون آنان را کاهش دهد، این تغییرات به صورت مادام‌العمر خواهند بود. تغییر باکتری‌های روده برای درمان یک بیماری یا پیشگیری از آن، بسیار آسان‌تر از ایجاد تغییر در ژن‌ها است.
با سلام
ممنون از مطالب ارزشمندی که ارائه فرمودین.