Štúdia odhalila dôležitú úlohu črevného mikrobiómu pri starnutí a ochoreniach srdca

V nedávno publikovanej štúdii v časopise Nature Medicine skupina čínskych vedcov vykonala prospektívnu analýzu zhlukov metabolických multimorbidit na základe 21 metabolických parametrov s cieľom preskúmať charakteristiky črevného mikrobiómu spojené s metabolizmom a vekom a lepšie pochopiť vzťah medzi metabolizmom, vekom a dlhodobým rizikom kardiovaskulárnych ochorení.

Kardiovaskulárne ochorenia sú hlavnou príčinou globálnej úmrtnosti a metabolické poruchy a vek, ktoré spolu tiež úzko súvisia, sa považujú za faktory, ktoré významne zvyšujú riziko kardiovaskulárnych ochorení. Metabolické poruchy sa s vekom stávajú komplexnejšími a častejšími a u starších ľudí sa kardiovaskulárne ochorenia zvyčajne vyvíjajú v kontexte multimorbidity.

Rastúci počet dôkazov o vzorcoch starnutia spojených s diverzitou črevného mikrobiómu v rôznych populáciách naznačuje, že črevný mikrobióm spája imunitu a metabolizmus, prechádza zmenami súvisiacimi s vekom a môže byť základom zdravého starnutia. Štúdie ukázali, že nízka diverzita Bacteroides a zvýšená diverzita jedinečných taxónov v črevnom mikrobióme sú spojené so zdravým starnutím. Vzorce interakcií medzi črevným mikrobiómom, metabolizmom a vekom a rozsah, v akom tieto interakcie ovplyvňujú kardiovaskulárne zdravie, však zostávajú nejasné.

V tejto štúdii výskumníci začali definovaním klastrov multimorbidít na základe špecifických metabolických parametrov a potom skúmali podpisy črevného mikrobiómu spojené s vekom a tieto klastre multimorbidít. Následne definovali koncept mikrobiálneho veku na základe variácií v podpisoch črevného mikrobiómu a 55 mikrobiálnych druhov spojených s vekom, ktoré potom použili na určenie úlohy zloženia črevného mikrobiómu a mikrobiálneho veku v špecifických klastroch multimorbidít.

Počiatočné kohorty zahŕňali dospelých vo veku 40 až 93 rokov. Údaje o demografických charakteristikách, anamnéze, metabolických premenných a faktoroch životného štýlu, ako je konzumácia alkoholu, fajčenie a fyzická aktivita, boli zozbierané v rokoch 2010 a 2014. Následné údaje zahŕňali informácie o incidencii kardiovaskulárnych ochorení. Ako validačné kohorty boli použité štyri súbory metagenomických údajov o stolici z Izraela, Holandska, Francúzska, Nemecka, Spojených štátov a Spojeného kráľovstva.

Klastre metabolickej multimorbidity vytvorené z 21 metabolických parametrov boli spojené s rizikom vzniku kardiovaskulárnych ochorení. Medzi parametre patrila telesná hmotnosť, výška, obvod pásu, lipoproteíny s vysokou hustotou (HDL-C) a lipoproteíny s nízkou hustotou (LDL-C), apolipoproteín A-1, celkový cholesterol, hladiny inzulínu nalačno, apolipoproteín B, γ-glutamyltransferáza, aspartátaminotransferáza, alanínaminotransferáza, glukózová tolerancia, kyselina močová, triglyceridy, hemoglobín A1c a plazmatická glukóza nalačno.

Na základe týchto parametrov bolo identifikovaných päť klastrov metabolickej multimorbidity, vrátane zdravého metabolického profilu, ako aj klastrov s nízkym HDL-C a apolipoproteínom A1, vysokým LDL-C, apolipoproteínom B a celkovým cholesterolom, inzulínovou rezistenciou, obezitou, zvýšenými pečeňovými enzýmami a hyperglykémiou.

Vzorky stolice boli odobraté od všetkých účastníkov a s použitím extrahovanej DNA bolo vykonané metagenomické sekvenovanie. Metagenomické údaje boli použité na metagenomické profilovanie pôvodnej kohorty.

Účastníci boli rozdelení do dvoch vekových skupín (do 60 rokov alebo nad 60 rokov) a pre štyri klastre nezdravých multimorbidit boli vypočítané pomery rizika KVO v porovnaní s klastrom zdravého metabolického profilu. Pomery rizika KVO boli vypočítané aj pre mladšie a staršie vekové skupiny.

Bol posúdený vplyv environmentálnych a hostiteľských faktorov na črevný mikrobióm a boli vypočítané indexy jedinečnosti a diverzity črevného mikrobiómu. Následne boli skúmané vlastnosti črevného mikrobiómu súvisiace s vekom a metabolizmom a boli určené súvislosti medzi metabolizmom, mikrobiálnym vekom a rizikom kardiovaskulárnych ochorení.

Výsledky ukázali, že v porovnaní so zdravým metabolickým profilom mali klastre s hyperglykémiou a obezitou o 117 % a 75 % vyššie riziko kardiovaskulárnych ochorení počas 11,1 roka. Tieto výsledky boli potvrdené aj vo validačnej kohorte.

Údaje z metagenómu stolice ďalej ukázali, že zloženie črevného mikrobiómu bolo spojené s vekom aj s klastrami multimorbidít. U jedincov nad 60 rokov bolo zvýšené riziko kardiovaskulárnych ochorení spojených s klastrami hyperglykémie a obezity vyššie u jedincov s vyšším mikrobiálnym vekom a nižšie u jedincov s nižším mikrobiálnym vekom, nezávisle od pohlavia, veku, stravovacích faktorov alebo životného štýlu.

Mladý mikrobiálny vek, ktorý sa vyznačoval zníženým výskytom druhov Prevotella, bol spojený so zníženým rizikom kardiovaskulárnych ochorení u starších dospelých z nezdravých metabolických zoskupení, nezávisle od užívania liekov, stravovacích faktorov, úrovne vzdelania, pohlavia, veku alebo životného štýlu.

Štúdia zistila zreteľné charakteristiky črevného mikrobiómu súvisiace s vekom, ako je významný pokles druhov Bacteroides a nárast jedinečnosti a bohatosti fakultatívnych anaeróbnych baktérií, ako sú Enterobacteriaceae a Streptococcus. Toto zvýšenie prozápalových dráh a vzorcov mikrobiálneho starnutia sa zdá byť spojené s vekom súvisiacim poklesom imunity, trávenia a fyziologických funkcií.

Záverom štúdia skúmala interakciu medzi zložením a diverzitou črevného mikrobiómu, vekom a metabolizmom a jej súvislosť s rizikom kardiovaskulárnych ochorení. Zistilo sa, že zloženie črevného mikrobiómu súviselo s vekom a parametrami metabolickej multimorbidity.

Okrem toho sa na základe zloženia druhov črevného mikrobiómu zistilo, že mladý mikrobiálny vek znižuje riziko kardiovaskulárnych ochorení spojených s metabolickou dysfunkciou, čo naznačuje, že črevný mikrobióm moduluje kardiovaskulárne zdravie u starších dospelých s metabolickou dysfunkciou.