Studie odhalila důležitou roli střevního mikrobiomu při stárnutí a srdečních chorobách

V nedávno publikované studii v časopise Nature Medicine provedla skupina čínských vědců prospektivní analýzu klastrů metabolické multimorbidity na základě 21 metabolických parametrů, aby prozkoumala charakteristiky střevního mikrobiomu spojené s metabolismem a věkem a lépe porozuměla vztahu mezi metabolismem, věkem a dlouhodobým rizikem kardiovaskulárních onemocnění.

Kardiovaskulární onemocnění jsou hlavní příčinou celosvětové úmrtnosti a metabolické poruchy a věk, které spolu také úzce souvisejí, pravděpodobně významně zvyšují riziko kardiovaskulárních onemocnění. Metabolické poruchy se s věkem stávají komplexnějšími a častějšími a u starších lidí se kardiovaskulární onemocnění obvykle rozvíjí v kontextu multimorbidity.

Rostoucí důkazy o vzorcích stárnutí spojených s diverzitou střevního mikrobiomu v různých populacích naznačují, že střevní mikrobiom propojuje imunitu a metabolismus, prochází změnami souvisejícími s věkem a může být základem zdravého stárnutí. Studie ukázaly, že nízká diverzita Bacteroides a zvýšená diverzita unikátních taxonů ve střevním mikrobiomu jsou spojeny 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 nejprve definovali shluky multimorbidit na základě specifických metabolických parametrů a poté zkoumali signatury střevního mikrobiomu spojené s věkem a tyto shluky multimorbidit. Poté definovali koncept mikrobiálního věku na základě variací v signaturách střevního mikrobiomu a 55 mikrobiálních druhů spojených s věkem, které následně použili k určení role složení střevního mikrobiomu a mikrobiálního věku ve specifických shlukech multimorbidit.

Počáteční kohorty zahrnovaly dospělé ve věku 40 až 93 let. Data o demografických charakteristikách, anamnéze, metabolických proměnných a faktorech životního stylu, jako je konzumace alkoholu, kouření a fyzická aktivita, byla shromážděna v letech 2010 a 2014. Následná data zahrnovala informace o incidenci kardiovaskulárních onemocnění. Jako validační kohorty byly použity čtyři metagenomické soubory stolice z Izraele, Nizozemska, Francie, Německa, Spojených států a Spojeného království.

S rizikem vzniku kardiovaskulárních onemocnění byly spojeny klastry metabolické multimorbidity konstruované z 21 metabolických parametrů. Mezi parametry patřila tělesná hmotnost, výška, obvod pasu, lipoprotein s vysokou hustotou (HDL-C) a lipoprotein s nízkou hustotou (LDL-C), apolipoprotein A-1, celkový cholesterol, hladiny inzulínu nalačno, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferáza, aspartátaminotransferáza, alaninaminotransferáza, glukózová tolerance, kyselina močová, triglyceridy, hemoglobin A1c a plazmatická glukóza nalačno.

Na základě těchto parametrů bylo identifikováno pět shluků metabolické multimorbidity, včetně zdravého metabolického profilu, dále shluky s nízkým HDL-C a apolipoproteinem A1, vysokým LDL-C, apolipoproteinem B a celkovým cholesterolem, inzulínovou rezistencí, obezitou, zvýšenými jaterními enzymy a hyperglykémií.

Vzorky stolice byly odebrány od všech účastníků a s použitím extrahované DNA bylo provedeno metagenomové sekvenování. Metagenomová data byla použita pro metagenomické profilování původní kohorty.

Účastníci byli rozděleni do dvou věkových skupin (do 60 let a nad 60 let) a pro čtyři klastry nezdravých multimorbidit byly vypočítány poměry rizika kardiovaskulárních onemocnění (KVO) ve srovnání se klastry zdravého metabolického profilu. Poměry rizika KVO byly vypočítány také pro mladší a starší věkové skupiny.

Byl posouzen vliv faktorů prostředí a hostitele na střevní mikrobiom a byly vypočítány indexy jedinečnosti a diverzity střevního mikrobiomu. Následně byly zkoumány charakteristiky střevního mikrobiomu související s věkem a metabolismem a stanoveny souvislosti mezi metabolismem, mikrobiálním věkem a rizikem kardiovaskulárních onemocnění.

Výsledky ukázaly, že ve srovnání se skupinou se zdravým metabolickým profilem měly skupiny s hyperglykémií a obezitou o 117 %, respektive o 75 % vyšší riziko kardiovaskulárních onemocnění po dobu 11,1 let. Tyto výsledky byly potvrzeny i ve validační kohortě.

Data z metagenomu stolice dále ukázala, že složení střevního mikrobiomu bylo spojeno jak s věkem, tak s klastry multimorbidit. U jedinců starších 60 let bylo zvýšené riziko kardiovaskulárních onemocnění spojených s klastry hyperglykémie a obezity vyšší u jedinců s vyšším mikrobiálním věkem a nižší u jedinců s nižším mikrobiálním věkem, nezávisle na pohlaví, věku, stravovacích faktorech nebo životním stylu.

Mladý mikrobiální věk, který se vyznačoval sníženým výskytem druhů Prevotella, byl spojen se sníženým rizikem kardiovaskulárních onemocnění u starších dospělých z nezdravých metabolických skupin, nezávisle na užívání léků, stravovacích faktorech, úrovni vzdělání, pohlaví, věku nebo životním stylu.

Studie zjistila zřetelné s věkem související charakteristiky střevního mikrobiomu, jako je významný pokles druhů Bacteroides a nárůst jedinečnosti a bohatosti fakultativně anaerobních bakterií, jako jsou Enterobacteriaceae a Streptococcus. Toto zvýšení prozánětlivých drah a vzorců mikrobiálního stárnutí se zdá být spojeno s věkem souvisejícím poklesem imunity, trávení a fyziologických funkcí.

Závěrem lze říci, že studie zkoumala interakci mezi složením a diverzitou střevního mikrobiomu, věkem a metabolismem a její souvislost s rizikem kardiovaskulárních onemocnění. Bylo zjištěno, že složení střevního mikrobiomu souvisí s věkem a parametry metabolické multimorbidity.

Dále bylo na základě složení druhů střevního mikrobiomu 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.