Badanie ujawnia ważną rolę mikrobiomu jelitowego w starzeniu się i chorobach serca

W niedawno opublikowanym badaniu w czasopiśmie Nature Medicine grupa chińskich naukowców przeprowadziła prospektywną analizę klastrów wielochorobowości metabolicznych w oparciu o 21 parametrów metabolicznych, aby zbadać sygnatury mikrobiomu jelitowego powiązane z metabolizmem i wiekiem oraz lepiej zrozumieć związek między metabolizmem, wiekiem i długoterminowym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych.

Choroby układu krążenia są główną przyczyną globalnej śmiertelności, a zaburzenia metaboliczne i wiek, które są również ściśle powiązane, uważa się za znacznie zwiększające ryzyko chorób układu krążenia. Zaburzenia metaboliczne stają się bardziej złożone i powszechne wraz z wiekiem, a u osób starszych choroby układu krążenia zwykle rozwijają się w kontekście wielochorobowości.

Coraz więcej dowodów na wzorce starzenia się związane z różnorodnością mikrobiomu jelitowego w różnych populacjach sugeruje, że mikrobiom jelitowy łączy odporność i metabolizm, podlega zmianom związanym z wiekiem i może leżeć u podstaw zdrowego starzenia się. Badania wykazały, że niska różnorodność Bacteroides i zwiększona różnorodność unikalnych taksonów w mikrobiomie jelitowym są związane ze zdrowym starzeniem się. Jednak wzorce interakcji między mikrobiomem jelitowym, metabolizmem i wiekiem oraz zakres, w jakim te interakcje wpływają na zdrowie układu sercowo-naczyniowego, pozostają niejasne.

W tym badaniu naukowcy zaczęli od zdefiniowania klastrów multichorobowości na podstawie określonych parametrów metabolicznych, a następnie zbadali sygnatury mikrobiomu jelitowego związane z wiekiem i tymi klastrami multichorobowości. Następnie zdefiniowali koncepcję wieku mikrobiologicznego na podstawie zmian w sygnaturach mikrobiomu jelitowego i 55 gatunków mikrobiologicznych związanych z wiekiem, które następnie wykorzystali do określenia roli składu mikrobiomu jelitowego i wieku mikrobiologicznego w określonych klastrach multichorobowości.

Początkowe kohorty obejmowały osoby dorosłe w wieku od 40 do 93 lat. Dane dotyczące cech demograficznych, historii medycznych, zmiennych metabolicznych i czynników stylu życia, takich jak spożycie alkoholu, palenie tytoniu i aktywność fizyczna, zostały zebrane w latach 2010 i 2014. Dane uzupełniające obejmowały informacje o incydentach chorób sercowo-naczyniowych. Cztery zestawy danych metagenomicznych kału z Izraela, Holandii, Francji, Niemiec, Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii zostały wykorzystane jako kohorty walidacyjne.

Klastry metaboliczne multimorbidity skonstruowane z 21 parametrów metabolicznych były powiązane z ryzykiem incydentalnej choroby sercowo-naczyniowej. Parametry obejmowały masę ciała, wzrost, obwód talii, lipoproteiny o dużej gęstości (HDL-C) i lipoproteiny o małej gęstości (LDL-C), apolipoproteinę A-1, całkowity cholesterol, poziom insuliny na czczo, apolipoproteinę B, γ-glutamylotransferazę, aminotransferazę asparaginianową, aminotransferazę alaninową, tolerancję glukozy, kwas moczowy, trójglicerydy, hemoglobinę A1c i stężenie glukozy w osoczu na czczo.

Na podstawie tych parametrów zidentyfikowano pięć grup wielochorobowości metabolicznej, w tym zdrowy profil metaboliczny, a także grupy z niskim poziomem HDL-C i apolipoproteiny A1, wysokim poziomem LDL-C, apolipoproteiny B i całkowitego cholesterolu, insulinoopornością, otyłością, podwyższonym poziomem enzymów wątrobowych i hiperglikemią.

Pobrano próbki kału od wszystkich uczestników i wykonano sekwencjonowanie metagenomu przy użyciu wyekstrahowanego DNA. Dane metagenomu wykorzystano do profilowania metagenomowego oryginalnej kohorty.

Uczestnicy zostali podzieleni na dwie grupy wiekowe (poniżej lub powyżej 60 lat), a wskaźniki ryzyka CVD obliczono dla czterech niezdrowych klastrów multimorbidity w porównaniu ze zdrowym klastrem profilu metabolicznego. Wskaźniki ryzyka CVD obliczono również dla młodszych i starszych grup wiekowych.

Oceniono wpływ czynników środowiskowych i gospodarza na mikrobiom jelitowy, a także obliczono wskaźniki unikalności i różnorodności mikrobiomu jelitowego. Następnie zbadano cechy mikrobiomu jelitowego związane z wiekiem i metabolizmem oraz określono powiązania między metabolizmem, wiekiem mikrobiologicznym i ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych.

Wyniki wykazały, że w porównaniu ze zdrowym klastrem profilu metabolicznego, klastry hiperglikemii i otyłości miały odpowiednio o 117% i 75% wyższe ryzyko chorób sercowo-naczyniowych w ciągu 11,1 roku. Wyniki te zostały potwierdzone w kohorcie walidacyjnej.

Ponadto dane metagenomu kałowego wykazały, że skład mikrobiomu jelit był związany zarówno z wiekiem, jak i klastrami wielochorobowości. Wśród osób powyżej 60. roku życia zwiększone ryzyko chorób sercowo-naczyniowych związane z klastrami hiperglikemii i otyłości było wyższe u osób z wyższym wiekiem mikrobiologicznym i niższe u osób z niższym wiekiem mikrobiologicznym, niezależnie od płci, wieku, czynników dietetycznych lub stylu życia.

Młody wiek mikrobiologiczny, charakteryzujący się zmniejszoną liczebnością gatunków Prevotella, wiązał się ze zmniejszonym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych u osób starszych z powodu niezdrowych grup metabolicznych, niezależnie od stosowanych leków, czynników dietetycznych, poziomu wykształcenia, płci, wieku lub stylu życia.

Badanie wykazało wyraźne sygnatury mikrobiomu jelitowego związane z wiekiem, takie jak znaczący spadek gatunków Bacteroides i wzrost wyjątkowości i bogactwa fakultatywnych bakterii beztlenowych, takich jak Enterobacteriaceae i Streptococcus. Ten wzrost ścieżek prozapalnych i wzorców starzenia się mikroorganizmów wydaje się być związany ze spadkiem odporności, trawienia i funkcji fizjologicznych związanym z wiekiem.

Podsumowując, badanie zbadało interakcję między składem mikrobiomu jelitowego a różnorodnością, wiekiem i metabolizmem oraz jego związek z ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. Stwierdzono, że skład mikrobiomu jelitowego był związany z wiekiem i metabolicznymi parametrami wielochorobowości.

Ponadto, na podstawie składu gatunków mikrobiomu jelitowego, stwierdzono, że młody wiek mikrobiomu zmniejsza ryzyko chorób sercowo-naczyniowych związanych z dysfunkcją metaboliczną, co sugeruje, że mikrobiom jelitowy moduluje zdrowie układu sercowo-naczyniowego u osób starszych z dysfunkcją metaboliczną.