Studija otkriva važnu ulogu crijevnog mikrobioma u starenju i bolestima srca

U nedavno objavljenoj studiji u časopisu Nature Medicine, grupa kineskih znanstvenika provela je prospektivnu analizu metaboličkih klastera multimorbiditeta na temelju 21 metaboličkog parametra kako bi istražila povezane potpise crijevnog mikrobioma s metabolizmom i dobi te bolje razumjeti 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 rašireniji s godinama, a kod starijih osoba kardiovaskularne bolesti obično se razvijaju u kontekstu multimorbiditeta.

Sve više dokaza o obrascima starenja povezanih s raznolikošću crijevnih mikrobioma u različitim populacijama sugerira da crijevni mikrobiom povezuje imunitet i metabolizam, prolazi kroz promjene povezane sa starenjem i može biti temelj zdravog starenja. Istraživanja su pokazala da su mala raznolikost Bacteroides i povećana raznolikost jedinstvenih svojti u crijevnom mikrobiomu povezane sa zdravim starenjem. Međutim, obrasci interakcija između crijevnog mikrobioma, metabolizma i dobi i opseg u kojem te interakcije utječu na zdravlje kardiovaskularnog sustava ostaju nejasni.

U ovoj studiji istraživači su započeli identificiranjem klastera multimorbiditeta na temelju specifičnih metaboličkih parametara, a zatim su ispitali potpise mikrobioma crijeva povezane s dobi i tim klasterima multimorbiditeta. Nadalje, na temelju varijacija u potpisima crijevnog mikrobioma i 55 mikrobnih vrsta povezanih s dobi, definirali su koncept mikrobne starosti, koji je zatim korišten za određivanje uloge sastava crijevnog mikrobioma i mikrobne starosti u specifičnim klasterima multimorbiditeta.

Izvorne skupine uključivale su odrasle osobe u dobi od 40 do 93 godine. Podaci o demografskim karakteristikama, povijesti bolesti, metaboličkim varijablama i čimbenicima životnog stila kao što su konzumacija alkohola, pušenje i razina tjelesne aktivnosti prikupljeni su 2010. I 2014. Podaci praćenja uključivali su podatke o dijagnosticiranim kardiovaskularnim bolestima. Četiri skupa fekalnih metagenomskih podataka iz Izraela, Nizozemske, Francuske, Njemačke, SAD-a i UK-a korištena su kao kohorte za validaciju.

Metabolički klasteri multimorbiditeta temeljeni na 21 metaboličkom parametru povezani su s rizikom od kardiovaskularnih bolesti. Parametri su uključivali tjelesnu težinu, visinu, opseg struka, kolesterol visoke i niske gustoće (HDL-C i LDL-C), apolipoprotein A-1, ukupni kolesterol, razine inzulina natašte, apolipoprotein B, γ-glutamiltransferazu, aspartat aminotransferazu, alanin aminotransferaza, tolerancija na glukozu, mokraćnu kiselinu, trigliceride, hemoglobin A1c i glukozu u plazmi natašte.

Na temelju ovih parametara identificirano je pet klastera metaboličkog multimorbiditeta, uključujući zdrav metabolički profil, kao i klastere s niskim razinama HDL-C i apolipoproteina A1, visokim razinama LDL-C, apolipoproteina B i ukupnog kolesterola, inzulinska rezistencija, pretilost, povišeni jetreni enzimi i hiperglikemija.

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

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

Procijenjen je utjecaj čimbenika okoliša i domaćina na crijevni mikrobiom te su izračunati indeksi jedinstvenosti i raznolikosti crijevnog mikrobioma. Zatim smo ispitali značajke crijevnog mikrobioma povezane s dobi i metabolizmom, identificirajući povezanost između metabolizma, starosti mikroba 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 godine. Ovi su rezultati potvrđeni u validacijskoj kohorti.

Osim toga, podaci o fekalnom metagenomu 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 povezanih s hiperglikemijom i klasterima pretilosti bio je veći u onih s višom mikrobnom starošću i smanjen u onih s nižom mikrobnom starošću, bez obzira na spol, dob, prehrambene čimbenike ili način života.

Mlađa mikrobna dob, koju je karakterizirala smanjena brojnost vrsta Prevotella, bila je povezana sa smanjenim rizikom od kardiovaskularnih bolesti kod starijih osoba zbog nezdravih metaboličkih klastera, neovisno o lijekovima, prehrambenim čimbenicima, razini obrazovanja, spolu, dobi ili načinu života.

Studija je otkrila jasne oznake mikrobioma crijeva povezane sa starenjem, kao što je značajno smanjenje vrsta Bacteroides i povećanje jedinstvenosti i bogatstva fakultativnih anaerobnih bakterija kao što su Enterobacteriaceae i Streptococcus. Čini se da su ova povećanja proupalnih putova i obrasci mikrobnog starenja povezani s padom imuniteta, probave i fiziološke funkcije povezanim sa starenjem.

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

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