Mikrobiyomumuz insan vücudundaki çok sayıda süreci etkiler. Son zamanlarda yapılan bir çalışma, mikrobiyom bozulduğunda – örneğin antibiyotikler tarafından – karaciğerin rejeneratif kapasitesinin geçersiz kılındığını göstermektedir. Kredi: Klaus-Peter Janssen / TUM
Yeni araştırma, mikrobiyotanın hücre bölünmesi için önemli yapı taşları sağladığını ortaya koyuyor
Organın bir kısmı çıkarıldığında vücut, eksik karaciğer dokusunu yeniden oluşturma yeteneğine sahiptir. Bununla birlikte, Münih Teknik Üniversitesi’ndeki (TUM) araştırmacılar yakın zamanda bu sürecin etkinliğinin büyük ölçüde bağırsak bakterilerinden etkilendiğini ortaya çıkardılar. Bu bulgular, karaciğer kanseri ve diğer hastalıklardan mustarip bireyler için karaciğer cerrahisinin sonucunu iyileştirme potansiyeline sahiptir.
İnsan karaciğeri, örneğin kalbin aksine şaşırtıcı bir yenilenme yeteneğine sahiptir. Altta yatan biyolojik mekanizmalar, bağırsak bakterilerimizin diğer organlarda gerçekleşen süreçlerde oynadığı role bir örnektir. Bu, TUM Üniversite Hastanesi Klinikum rechts der Isar ve TUM Yaşam Bilimleri Okulu’ndan disiplinler arası bir ekip tarafından yürütülen yeni bir araştırmada kanıtlanmıştır.
Büyüme için kısa zincirli yağ asitlerine ihtiyaç vardır.
Sağlıklı bir bağırsak mikrobiyomu birçok bakteri türünden oluşur. Sindirimde aktif rol oynarlar. Örneğin bazıları karbonhidratları kısa zincirli yağ asitlerine (SCFA’lar) ayırır. Klinikum rechts der Isar’ın Cerrahi Bölümü’nden çalışma lideri Prof. Klaus-Peter Janssen, “Karaciğer hücrelerinin büyümesi ve bölünmesi için bu yağ asitlerine ihtiyacı var” diyor. Bağırsak bakterilerinin karaciğer hücrelerindeki lipit metabolizmasını ve dolayısıyla yenilenme yeteneklerini etkilediğini ilk kez göstermeyi başardık.”
Antibiyotikler karaciğer rejenerasyonunu durdurur
Prof. Janssen ve ekibi, bozulan bir mikrobiyomun karaciğer rejenerasyonunu nasıl etkilediğini belirlemek için fareler üzerinde deneyler yaptı. Mikrobiyomun antibiyotiklerle bozulduğu hayvanlarda, yeni karaciğer hücrelerinin oluşumu büyük ölçüde gecikti. Bilim adamları, antibiyotikler ile bozulmuş karaciğer rejenerasyonu arasındaki bağlantının zaten farkındaydılar. Bununla birlikte, Klaus-Peter Janssen, bunun daha önce vücudun bağışıklık tepkisine veya antibiyotiklerin karaciğer hücreleri üzerindeki zararlı yan etkilerine atfedildiğini açıklıyor.
Bağırsak bakterileriyle olan mekanik bağlantı, yalnızca TUM çalışmasında gün ışığına çıktı. Antibiyotiklerle tedavi edilen farelere göre, doğumda zaten bir mikrobiyomu olmayan farelerde karaciğer hücreleri de yenilenmedi.
“Mikrobiyom başlangıç seti” karaciğer hücresi büyümesini aktive eder
Araştırmanın ilk iki yazarından biri olan Anna Sichler, “Antibiyotikler tüm bağırsak bakterilerini öldürmez” diye açıklıyor. “Bununla birlikte, ilaç mikrobiyomun bileşimini değiştirir: kalan bakteriler[{” attribute=””>species produce far fewer short-chain fatty acids.” The microbiome usually recovers within a few weeks of the antibiotic treatment. The current study showed that liver regeneration also occurred in animals treated with antibiotics, but with a significant delay. In mice lacking gut bacteria, no regeneration took place. However, the researchers were able to stimulate liver regeneration by treating them with a precisely defined “microbiome starter set”.
Experiments with organoids and human cells
Using organoids made up of mouse cells – essentially miniature livers in a Petri dish– the researchers demonstrated that SCFAs provide essential building blocks for the cell membrane in liver cells. If SCFAs are not present in sufficient quantities, the cells refuse to grow and multiply. When the cells multiplied because enough fatty acids are available, the team found that an enzyme known as SCD1 was especially active.
“We then investigated the processes with human liver cells and tissue samples,” says Yuhan Yin, who is also a first author of the study. “SCD1 is also active in humans when the liver regenerates.”
Possible applications before and after surgery
“It is important to bear in mind that the role of gut bacteria in our bodies is highly complex. We have a long way to go before we fully understand it,” says Klaus-Peter Janssen. Therefore, the study does not offer specific recommendations for further action or the development of drugs. “However, our results could be used for new research into which microbiome compositions offer better conditions for liver regeneration.”
Physicians could then examine patients’ gut bacteria to determine whether conditions are favorable for surgery or whether it is better to wait for the microbiome to recover.” It might also be possible to influence recovery with a certain diet.
“And conversely, physicians might also be able to examine the microbiome through stool samples to determine how well the liver is regenerating after an operation,” says Prof. Janssen. This question will be the subject of further studies by the team.
Reference: “Gut microbiota promote liver regeneration through hepatic membrane phospholipid biosynthesis” by Yuhan Yin, Anna Sichler, Josef Ecker, Melanie Laschinger, Gerhard Liebisch, Marcus Höring, Marijana Basic, André Bleich, Xue-Jun Zhang, Ludwig Kübelsbeck, Johannes Plagge, Emely Scherer, Dirk Wohlleber, Jianye Wang, Yang Wang, Marcella Steffani, Pavel Stupakov, Yasmin Gärtner, Fabian Lohöfer, Carolin Mogler and Klaus-Peter Janssen, 18 January 2023, Journal of Hepatology.
DOI: 10.1016/j.jhep.2022.12.028
The study was funded by the German Research Foundation and the China Scholarship Council.