Studija otkriva važnu ulogu crijevnog mikrobioma u starenju i srčanim bolestima

U nedavno objavljenoj studiji u časopisu Nature Medicine, skupina kineskih znanstvenika provela je prospektivnu analizu klastera metaboličkih multimorbiditeta na temelju 21 metaboličkog parametra kako bi istražili potpise crijevnog mikrobioma povezane s metabolizmom i dobi te bolje razumjeli odnos između metabolizma, dobi i dugoročnog rizika od kardiovaskularnih bolesti.

Kardiovaskularne bolesti vodeći su uzrok globalne smrtnosti, a smatra se da metabolički poremećaji i dob, koji su također usko povezani, značajno povećavaju rizik od kardiovaskularnih bolesti. Metabolički poremećaji postaju složeniji i češći s godinama, a kod starijih osoba kardiovaskularne bolesti obično se razvijaju u kontekstu multimorbiditeta.

Sve veći broj dokaza o obrascima starenja povezanim s raznolikošću crijevnog mikrobioma u različitim populacijama sugerira da crijevni mikrobiom povezuje imunitet i metabolizam, prolazi kroz promjene povezane sa starenjem i može biti temelj zdravog starenja. Studije su pokazale da su niska raznolikost Bacteroidesa i povećana raznolikost jedinstvenih taksona u crijevnom mikrobiomu povezane sa zdravim starenjem. Međutim, obrasci interakcija između crijevnog mikrobioma, metabolizma i dobi te stupanj u kojem te interakcije utječu na kardiovaskularno zdravlje ostaju nejasni.

U ovoj studiji, istraživači su započeli definiranjem klastera multimorbiditeta na temelju specifičnih metaboličkih parametara, a zatim su ispitali potpise crijevnog mikrobioma povezane s dobi i te klastere multimorbiditeta. Zatim su definirali koncept mikrobne starosti na temelju varijacija u potpisima crijevnog mikrobioma i 55 mikrobnih vrsta povezanih s dobi, koje su potom koristili za određivanje uloge sastava crijevnog mikrobioma i mikrobne starosti u specifičnim klasterima multimorbiditeta.

Početne kohorte uključivale su odrasle osobe u dobi od 40 do 93 godine. Podaci o demografskim karakteristikama, medicinskoj anamnezi, metaboličkim varijablama i čimbenicima načina života poput konzumacije alkohola, pušenja i tjelesne aktivnosti prikupljeni su 2010. i 2014. godine. Podaci praćenja uključivali su informacije o incidenciji kardiovaskularnih bolesti. Četiri skupa metagenomskih podataka o stolici iz Izraela, Nizozemske, Francuske, Njemačke, Sjedinjenih Američkih Država i Ujedinjenog Kraljevstva korištena su kao validacijske kohorte.

Klasteri metaboličkih multimorbiditeta konstruirani od 21 metaboličkog parametra bili su povezani s rizikom od nastanka kardiovaskularnih bolesti. Parametri su uključivali tjelesnu težinu, visinu, opseg struka, lipoproteine visoke gustoće (HDL-C) i lipoproteine niske gustoće (LDL-C), apolipoprotein A-1, ukupni kolesterol, razinu inzulina natašte, apolipoprotein B, γ-glutamil transferazu, aspartat aminotransferazu, alanin aminotransferazu, toleranciju glukoze, mokraćnu kiselinu, trigliceride, hemoglobin A1c i glukozu u plazmi natašte.

Na temelju tih parametara identificirano je pet klastera metaboličkog multimorbiditeta, uključujući zdrav metabolički profil, kao i klasteri s niskim HDL-C i apolipoproteinom A1, visokim LDL-C, apolipoproteinom B i ukupnim kolesterolom, inzulinskom rezistencijom, pretilošću, povišenim jetrenim enzimima i hiperglikemijom.

Uzorci stolice prikupljeni su od svih sudionika i provedeno je metagenomsko sekvenciranje pomoću ekstrahirane DNK. Podaci metagenoma korišteni su za metagenomsko profiliranje izvorne kohorte.

Sudionici su podijeljeni u dvije dobne skupine (mlađi od 60 godina ili stariji), a omjeri rizika za KVB izračunati su za četiri klastera nezdravih multimorbiditeta u usporedbi s klasterom zdravog metaboličkog profila. Omjeri rizika za KVB također su izračunati za mlađe i starije dobne skupine.

Procijenjen je utjecaj okolišnih i domaćinskih čimbenika na crijevni mikrobiom te su izračunati indeksi jedinstvenosti i raznolikosti crijevnog mikrobioma. Zatim su ispitane značajke crijevnog mikrobioma povezane s dobi i metabolizmom te su utvrđene veze između metabolizma, mikrobne starosti i rizika od kardiovaskularnih bolesti.

Rezultati su pokazali da su, u usporedbi s klasterom zdravog metaboličkog profila, klasteri hiperglikemije i pretilosti imali 117% odnosno 75% veći rizik od kardiovaskularnih bolesti tijekom 11,1 godina. Ti su rezultati potvrđeni u validacijskoj kohorti.

Nadalje, podaci metagenoma stolice pokazali su da je sastav crijevnog mikrobioma povezan i s dobi i s klasterima multimorbiditeta. Među osobama starijim od 60 godina, povećani rizik od kardiovaskularnih bolesti povezan s klasterima hiperglikemije i pretilosti bio je veći kod osoba s višom mikrobnom dobi, a niži kod osoba s nižom mikrobnom dobi, neovisno o spolu, dobi, prehrambenim čimbenicima ili načinu života.

Mlada mikrobna dob, koju karakterizira smanjena brojnost vrsta Prevotella, bila je povezana sa smanjenim rizikom od KVB kod starijih osoba iz nezdravih metaboličkih klastera, neovisno o uporabi lijekova, prehrambenim čimbenicima, razini obrazovanja, spolu, dobi ili načinu života.

Studija je otkrila različite karakteristike crijevnog mikrobioma povezane sa starenjem, poput značajnog smanjenja vrsta Bacteroides i povećanja jedinstvenosti i bogatstva fakultativno anaerobnih bakterija poput Enterobacteriaceae i Streptococcus. Čini se da je ovo povećanje proupalnih puteva i obrazaca starenja mikroba povezano s padom imuniteta, probave i fizioloških funkcija povezanim sa starenjem.

Zaključno, studija je ispitala interakciju između sastava i raznolikosti crijevnog mikrobioma, dobi i metabolizma te njegovu povezanost s rizikom od kardiovaskularnih bolesti. Utvrđeno je da je sastav crijevnog mikrobioma povezan s dobi i parametrima metaboličkog multimorbiditeta.

Nadalje, na temelju sastava vrsta crijevnog mikrobioma, utvrđeno je da mlada mikrobna dob smanjuje rizik od kardiovaskularnih bolesti povezanih s metaboličkom disfunkcijom, što sugerira da crijevni mikrobiom modulira kardiovaskularno zdravlje kod starijih osoba s metaboličkom disfunkcijom.