Badanie wskazuje na ważną rolę mikrobiomu jelitowego w starzeniu się i chorobach serca

W niedawno opublikowanym badaniu w Nature Medicine grupa chińskich naukowców przeprowadziła prospektywną analizę klastrów wielochorobowości metabolicznej w oparciu o 21 parametrów metabolicznych w celu zbadania sygnatur mikrobiomu jelitowego powiązanych z metabolizmem i wiekiem oraz lepiej zrozumieć związek między metabolizmem, wiekiem i długoterminowym ryzykiem chorób układu krążenia.

Choroby układu krążenia są główną przyczyną śmiertelności na świecie, a uważa się, że zaburzenia metaboliczne i wiek, które są również ściśle ze sobą powiązane, znacznie zwiększają ryzyko chorób układu krążenia. Zaburzenia metaboliczne stają się coraz bardziej złożone i powszechne wraz z wiekiem, a u osób starszych choroby układu krążenia zazwyczaj rozwijają się w kontekście wielochorobowości.

Coraz więcej dowodów na wzorce starzenia powiązane 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 powiązane 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 rozpoczęli od zidentyfikowania grup wielochorobowych na podstawie określonych parametrów metabolicznych, a następnie zbadali sygnatury mikrobiomu jelitowego powiązane z wiekiem i te skupienia wielochorobowe. Co więcej, w oparciu o różnice w sygnaturach mikrobiomu jelitowego i 55 gatunkach drobnoustrojów powiązanych z wiekiem, zdefiniowali koncepcję wieku drobnoustrojów, którą następnie wykorzystano do określenia roli składu mikrobiomu jelitowego i wieku drobnoustrojów w określonych klastrach wielochorobowych.

Pierwotne kohorty obejmowały osoby dorosłe w wieku od 40 do 93 lat. Dane dotyczące cech demograficznych, wywiadu chorobowego, zmiennych metabolicznych oraz czynników stylu życia, takich jak spożycie alkoholu, palenie tytoniu i poziom aktywności fizycznej, zebrano w latach 2010 i 2014. Dane uzupełniające obejmowały informacje o zdiagnozowanych chorobach układu krążenia. Jako kohorty walidacyjne wykorzystano cztery zbiory danych metagenomicznych kału z Izraela, Holandii, Francji, Niemiec, USA i Wielkiej Brytanii.

Skupiska wielochorobowości metabolicznej oparte na 21 parametrach metabolicznych powiązano z ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. Parametry obejmowały masę ciała, wzrost, obwód talii, cholesterol o dużej i małej gęstości (HDL-C i LDL-C), apolipoproteinę A-1, cholesterol całkowity, poziom insuliny na czczo, apolipoproteinę B, γ-glutamylotransferazę, aminotransferazę asparaginianową, alaninę aminotransferaza, tolerancja glukozy, kwasu moczowego, trójglicerydów, hemoglobiny A1c i glukozy w osoczu na czczo.

Na podstawie tych parametrów zidentyfikowano pięć skupień wielochorobowości metabolicznej, obejmujących zdrowy profil metaboliczny, a także skupienia z niskim poziomem HDL-C i apolipoproteiny A1, wysokim poziomem LDL-C, apolipoproteiny B i cholesterolu całkowitego, insulinooporność, otyłość, podwyższona aktywność enzymów wątrobowych i hiperglikemia.

Od wszystkich uczestników pobrano próbki kału i przeprowadzono sekwencjonowanie metagenomu przy użyciu wyekstrahowanego DNA. Dane metagenomowe wykorzystano do profilowania metagenomicznego pierwotnej kohorty.

Uczestników podzielono na dwie grupy wiekowe (poniżej lub powyżej 60. Roku życia) i obliczono współczynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych dla czterech niezdrowych grup wielochorobowych w porównaniu z grupą o zdrowym profilu metabolicznym. Obliczono także współczynniki ryzyka chorób układu krążenia dla młodszych i starszych grup wiekowych.

Oceniono wpływ czynników środowiskowych i gospodarza na mikrobiom jelitowy oraz obliczono wskaźniki wyjątkowości i różnorodności mikrobiomu jelitowego. Następnie zbadaliśmy cechy mikrobiomu jelitowego związane z wiekiem i metabolizmem, identyfikując powiązania między metabolizmem, wiekiem drobnoustrojów i ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych.

Wyniki wykazały, że w porównaniu ze zdrowym profilem metabolicznym, grupy hiperglikemii i otyłości charakteryzowały się odpowiednio o 117% i 75% wyższym ryzykiem chorób układu krążenia w ciągu 11,1 roku. Wyniki te zostały potwierdzone w kohorcie walidacyjnej.

Ponadto dane dotyczące metagenomu kału wykazały, że skład mikrobiomu jelitowego był powiązany zarówno z wiekiem, jak i występowaniem wielu chorób. Wśród osób w wieku powyżej 60 lat zwiększone ryzyko chorób sercowo-naczyniowych związanych z hiperglikemią i skupiskami otyłości było większe u osób w starszym wieku bakteryjnym i zmniejszało się u osób w niższym wieku mikrobiologicznym, niezależnie od płci, wieku, czynników dietetycznych i stylu życia.

Młodszy wiek drobnoustrojów, który charakteryzował się zmniejszoną liczebnością gatunków Prevotella, był powiązany ze zmniejszonym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych u osób starszych z powodu niezdrowych zespołów metabolicznych, niezależnie od leków, czynników dietetycznych, poziomu wykształcenia, płci, wieku i stylu życia.

Badanie ujawniło wyraźne, zależne od wieku cechy mikrobiomu jelitowego, takie jak znaczny spadek liczby gatunków Bacteroides oraz wzrost wyjątkowości i bogactwa fakultatywnych bakterii beztlenowych, takich jak Enterobacteriaceae i Streptococcus. Wydaje się, że wzrost szlaków prozapalnych i wzorców starzenia się drobnoustrojów wiąże się ze związanym z wiekiem spadkiem odporności, trawienia i funkcji fizjologicznych.

Podsumowując, w badaniu zbadano interakcję między składem mikrobiomu jelitowego a różnorodnością, wiekiem i metabolizmem oraz jego związek z ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. Stwierdzono, że skład mikrobiomu jelitowego jest powiązany z wiekiem i parametrami związanymi z wieloma chorobami metabolicznymi.

Ponadto na podstawie składu gatunkowego mikrobiomu jelitowego stwierdzono, że młody wiek drobnoustrojów 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.