העישון משפיע על הרכב חיידקי המעיים

העישון משפיע על הרכב חיידקי המעיים, המיקרוביום ועל תוצריהם ועשוי להסביר את העלייה המשמעותית במשקל הנובעת מגמילה מסיגריות. הממצאים החדשים במחקר, שנעשה במכון ויצמן על עכברי מעבדה ופורסם אמש (ד') ב-Nature, עשויים, לדעת החוקרים, לאפשר לפתח בעתיד טיפולים נגד השמנה – עם וללא קשר לעישון.

יותר ממיליארד בני אדם בעולם מעשנים סיגריות – הרגל מזיק וקטלני המוביל לתחלואה רבה וליותר מ-6 מיליון מקרי מוות בשנה. למרבה הצער, רבים נמנעים מלהפסיק לעשן בשל החשש לעלות במשקל. הסיבות להשמנה זו אינן ידועות. מחקרים קודמים הראו כי לרוב איננה נובעת מאכילת יתר.

במחקר החדש הצוות שהובילו לביאל פלור, אוריה וד"ר חגית שפירא ממעבדתו של פרופ' ערן אלינב מהמחלקה לאימונולוגיה, מפנה את הזרקור אל חיידקי המעי ואל המעורבות האפשרית של תרכובות שהם מפרישים בעת ההשמנה הנובעת מהפסקת עישון. התרכובות שזוהו במחקר עשויות להוות פתח לטיפולים חדשים נגד השמנה – עם וללא קשר לעישון.

המחקר הראה תחילה כי עכברי מעבדה שנחשפו לעשן הסיגריות שמרו על משקלם אף על פי שאכלו מזון עתיר שומן וסוכר. עם זאת, בדומה לבני אדם, משהופסקה חשיפתם לעשן, הם עלו במהירות במשקל. השמנה זו הייתה מתונה בהרבה כאשר הפסקת החשיפה לעשן סיגריות לוותה במתן אנטיביוטיקה הפוגעת באוכלוסיית חיידקי המעי. בעקבות ממצאים אלה הראו החוקרים כי ניקוטין ותרכובות אחרות הקשורות בעישון, חודרות למעי דרך זרם הדם ומשפיעות על הרכב אוכלוסיית החיידקים ועל תוצריהם, וכתוצאה מכך, גם על חילוף החומרים של עכברים "מעשנים".

כדי לבדוק אם הסיבה להשמנה המתפתחת עקב הפסקת עישון אכן מערבת את חיידקי המעי, דגמו המדענים את הרכב המיקרוביום בנקודות זמן שונות לאורך חשיפת העכברים לעשן הסיגריות, וגם לאחר הפסקת החשיפה והשתילו את הדגימות שנאספו בעכברים "סטריליים" – שגודלו במתקן מיוחד, ללא חיידקים בגופם  שלא נחשפו כלל לעשן סיגריות.

למרבה ההפתעה, דיווחו החוקרים, העכברים בהם הושתלו דגימות חיידקים מעכברים שנחשפו לעשן סיגריות עלו במשקל יותר מאשר העכברים שבהם הושתלו דגימות מעכברים שלא נחשפו לעישון. העלייה המשמעותית ביותר במשקל נצפתה בעכברים בהם הושתלו דגימות שנלקחו מעכברים שהפסיקו לעשן זה עתה. מנגד, השתלת דגימות מעכברים שנחשפו לעישון אך טופלו באנטיביוטיקה שדלדלה את אוכלוסיית החיידקים שלהם, הובילה לעליות משקל מתונות בהרבה.

בהמשך מיפה צוות החוקרים את השפעת העישון על החומרים השונים שמייצרים חיידקי המעי, המטבוליטים, וזיהו שתי מולקולות קטנות ששינויים ברמתן בעקבות החשיפה לעישון עשויים להסביר את ההשפעות של הפסקת העישון על חילוף החומרים בגוף.

תרשים: מכון ויצמן

המולקולה הראשונה דימתיל-גליצין, DMG, מיוצרת בגופנו מהתרכובת כולין שמקורה במזון שאנו אוכלים, בתהליך משותף המערב את חיידקי המעי והכבד. בזמן חשיפה לעשן סיגריות הגבירו חיידקי המעי את תהליך ייצור ה-DMG, אך הוא ירד כאשר אוכלוסיית החיידקים נפגעה בעקבות טיפול באנטיביוטיקה. כמו כן, בעכברים "מעשנים" שטופלו באנטיביוטיקה, ולפיכך רמות ה-DMG שלהם היו מדולדלות - מתן תוסף DMG הביא לחידוש העלייה במשקל מיד עם הפסקת העישון, וזאת למרות החשיפה לאנטיביוטיקה. לעומתם, עכברים שנחשפו לעישון וצרכו תפריט נטול כולין – כלומר, לא היה להם את חומר גלם הדרוש לייצור DMG – לא עלו במשקל בעקבות הגמילה מעישון. העלייה במשקל שנצפתה בעקבות מתן DMG נגרמה מהגברת מה שהחוקרים כינו "קציר האנרגיה" בגוף: כמות האנרגיה המופקת מהמזון שאנו אוכלים.

פעולתה של המולקולה השנייה, אצטיל- גליצין,  ACG, הייתה הפוכה: רמות ה-ACG ירדו בזמן החשיפה לעשן הסיגריות ולאחר הפסקת החשיפה – ועלו בחזרה לרמתם הגבוהה לאחר טיפול באנטיביוטיקה.

בעוד שעכברים מעשנים, בהם רמת ה-ACG נמוכה, נראתה עלייה משמעותית במשקל בזמן הפסקת החשיפה לעשן, העכברים "המעשנים" שקיבלו תוסף ACG, לא עלו במשקל גם לאחר שהפסיקו לעשן. מכאן, סבורים החוקרים, ניתן היה להסיק ש-ACG מסייעת באובדן משקל, ואילו הירידה ברמת המולקולה בזמן חשיפה לעישון, תורמת לעלייה המוגזמת במשקל המתפתחת בזמן הפסקת עישון.

הצוות גם הראה בעבודה זאת כי שתי המולקולות משפיעות על משקל הגוף גם ללא קשר לעישון: תוסף DMG הוביל לעלייה מתונה במשקל גם בעכברים ה"לא מעשנים", בעוד תוסף ACG הוביל לירידה משמעותית במשקל ולשיפור במדדים מטבוליים נוספים גם כשניתן כתוסף לעכברים שמנים שמעולם לא נחשפו לעשן סיגריות.

ניתוח גנטי של רקמת השומן של עכברים הצביע על כך כי DMG ו-ACG גורמים להשפעות הפוכות – האחת מפעילה תוכנית גנטית הקשורה בהשמנת יתר, והאחרת, תוכנית הקשורה בירידה במשקל. מחקרי המשך יוכלו לקבוע מהם המנגנונים באמצעותם מולקולות אלה משפיעות על חילוף החומרים ביונקים.

בשלב האחרון של המחקר בחן הצוות את חיידקי המעיים של 96 בני אדם, מעשנים ולא מעשנים. נמצאו הבדלים מובהקים בין שתי הקבוצות בחיידקי המעי ובתוצריהם, כולל אלו המעורבים במסלול הפירוק של כולין – שינויים שהזכירו את הממצאים בעכברים.

פרופ' אלינב: "ההשפעות מרחיקות הלכת של חיידקי המעי שלנו לא מפסיקות להדהים אותנו, החוקרים. הממצאים החדשים שופכים אור על האופן שבו יחסי הגומלין בין חיידקי המעי לבין הגוף שלנו מווסתים את המשקל ואת חילוף החומרים, וכיצד ניתן לרתום השפעה זו לצורך פיתוח טיפולים חדשניים במגפת ההשמנה".