Studie zjistila důležitou roli střevního mikrobiomu při stárnutí a srdečních chorobách

V nedávno publikované studii v Nature Medicine skupina čínských vědců provedla prospektivní analýzu shluků metabolické multimorbidity na základě 21 metabolických parametrů, aby prozkoumala související signatury střevních mikrobiomů. S metabolismem a věkem a lépe porozumět vztahu mezi metabolismem, věkem a dlouhodobým rizikem kardiovaskulárních onemocnění.

Kardiovaskulární onemocnění jsou hlavní příčinou celosvětové úmrtnosti a předpokládá se, že metabolické poruchy a věk, které spolu také úzce souvisí, významně zvyšují riziko kardiovaskulárních onemocnění. Metabolické poruchy se s věkem stávají složitějšími a rozšířenějšími a u starších dospělých se kardiovaskulární onemocnění obvykle rozvíjí v kontextu multimorbidity.

Rostoucí důkazy o vzorcích stárnutí souvisejících s diverzitou střevního mikrobiomu v různých populacích naznačují, že střevní mikrobiom spojuje imunitu a metabolismus, prochází změnami souvisejícími s věkem a může být základem zdravého stárnutí. Výzkum ukázal, že nízká diverzita Bacteroides a zvýšená diverzita jedinečných taxonů ve střevním mikrobiomu souvisí se zdravým stárnutím. Vzorce interakcí mezi střevním mikrobiomem, metabolismem a věkem a rozsah, v jakém tyto interakce ovlivňují kardiovaskulární zdraví, však zůstávají nejasné.

V této studii vědci začali identifikací shluků multimorbidity na základě specifických metabolických parametrů a poté zkoumali signatury střevního mikrobiomu spojené s věkem a těmito shluky multimorbidity. Dále, na základě variací ve střevních mikrobiomech a 55 mikrobiálních druzích spojených s věkem, definovali koncept mikrobiálního věku, který byl poté použit k určení role složení střevního mikrobiomu a mikrobiálního věku ve specifických multimorbiditních shlucích.

Původní kohorty zahrnovaly dospělé ve věku 40 až 93 let. Údaje o demografických charakteristikách, anamnéze, metabolických proměnných a faktorech životního stylu, jako je konzumace alkoholu, kouření a úroveň fyzické aktivity, byly shromážděny v letech 2010 a 2014. Následná data zahrnovala informace o diagnostikovaných kardiovaskulárních onemocněních. Jako validační kohorty byly použity čtyři soubory fekálních metagenomických dat z Izraele, Nizozemska, Francie, Německa, USA a Spojeného království.

Shluky metabolické multimorbidity založené na 21 metabolických parametrech byly spojeny s rizikem kardiovaskulárních onemocnění. Parametry zahrnovaly tělesnou hmotnost, výšku, obvod pasu, cholesterol s vysokou a nízkou hustotou (HDL-C a LDL-C), apolipoprotein A-1, celkový cholesterol, hladiny inzulínu nalačno, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferáza, aspartátaminotransferáza, alanin aminotransferáza, tolerance na glukózu, kyselinu močovou, triglyceridy, hemoglobin A1c a plazmatickou glukózu nalačno.

Na základě těchto parametrů bylo identifikováno pět shluků metabolické multimorbidity, včetně zdravého metabolického profilu, dále shluky s nízkou hladinou HDL-C a apolipoproteinu A1, vysokou hladinou LDL-C, apolipoproteinu B a celkového cholesterolu, inzulínová rezistence, obezita, zvýšené jaterní enzymy a hyperglykémie.

Všem účastníkům byly odebrány vzorky stolice a pomocí extrahované DNA bylo provedeno sekvenování metagenomu. Metagenomová data byla použita pro metagenomické profilování původní kohorty.

Účastníci byli rozděleni do dvou věkových skupin (ve věku do 60 let nebo nad 60 let) a poměry rizika KVO byly vypočteny pro čtyři shluky nezdravé multimorbidity ve srovnání se shlukem zdravých metabolických profilů. Poměry rizika kardiovaskulárních onemocnění byly také vypočteny pro mladší a starší věkové skupiny.

Byl hodnocen vliv faktorů prostředí a hostitele na střevní mikrobiom a byly vypočteny indexy jedinečnosti a diverzity střevního mikrobiomu. Poté jsme zkoumali vlastnosti střevního mikrobiomu související s věkem a metabolismem a identifikovali jsme souvislosti mezi metabolismem, mikrobiálním věkem a rizikem kardiovaskulárních onemocnění.

Výsledky ukázaly, že ve srovnání se zdravým shlukem metabolických profilů měly shluky hyperglykémie a obezity o 117 % a 75 % vyšší riziko kardiovaskulárních onemocnění během 11,1 roku. Tyto výsledky byly potvrzeny ve validační kohortě.

Údaje o fekálním metagenomu navíc ukázaly, že složení střevního mikrobiomu bylo spojeno s věkem i multimorbiditou. Mezi jednotlivci nad 60 let bylo zvýšené riziko kardiovaskulárních onemocnění spojených s hyperglykémií a obezitou vyšší u osob s vyšším mikrobiálním věkem a snížené u osob s nižším mikrobiálním věkem, bez ohledu na pohlaví, věk, dietní faktory nebo životní styl.

Mladší mikrobiální věk, který byl charakterizován sníženou četností druhů Prevotella, byl spojen se sníženým rizikem kardiovaskulárních onemocnění u starších dospělých z nezdravých metabolických seskupení, nezávisle na lécích, dietních faktorech, úrovni vzdělání, pohlaví, věku nebo životním stylu.

Studie odhalila zřetelné znaky střevního mikrobiomu související s věkem, jako je významný pokles druhů Bacteroides a zvýšení jedinečnosti a bohatosti fakultativních anaerobních bakterií, jako jsou Enterobacteriaceae a Streptococcus. Zdá se, že tento nárůst prozánětlivých cest a vzorců mikrobiálního stárnutí souvisí s věkem souvisejícím poklesem imunity, trávení a fyziologických funkcí.

Na závěr studie zkoumala interakci mezi složením a diverzitou střevního mikrobiomu, věkem a metabolismem a jejich souvislost s rizikem kardiovaskulárních onemocnění. Bylo zjištěno, že složení střevního mikrobiomu souvisí s věkem a parametry metabolické multimorbidity.

Na základě druhové skladby střevního mikrobiomu bylo navíc zjištěno, že mladý mikrobiální věk snižuje riziko kardiovaskulárních onemocnění spojených s metabolickou dysfunkcí, což naznačuje, že střevní mikrobiom moduluje kardiovaskulární zdraví u starších dospělých s metabolickou dysfunkcí.