Дослідження виявило важливу роль мікробіома кишківника у старінні та хворобах серця

У нещодавно опублікованому дослідженні в Nature Medicine група китайських вчених провела проспективний аналіз кластерів метаболічної мультиморбідності на основі 21 метаболічного параметра, щоб дослідити сигнатури кишкового мікробіома, пов'язані з метаболізмом та віком, та краще зрозуміти взаємозв'язок між метаболізмом, віком та довгостроковим ризиком серцево-судинних захворювань.

Серцево-судинні захворювання є провідною причиною смертності у світі, а порушення обміну речовин та вік, які також тісно пов'язані, вважаються значно підвищують ризик серцево-судинних захворювань. Метаболічні порушення стають більш складними та поширеними з віком, а у людей похилого віку серцево-судинні захворювання зазвичай розвиваються на тлі поліморбідності.

Зростаюча кількість доказів щодо закономірностей старіння, пов'язаних з різноманітністю кишкового мікробіома в різних популяціях, свідчить про те, що кишковий мікробіом пов'язує імунітет та метаболізм, зазнає вікових змін і може лежати в основі здорового старіння. Дослідження показали, що низька різноманітність Bacteroides та підвищена різноманітність унікальних таксонів у кишковому мікробіомі пов'язані зі здоровим старінням. Однак закономірності взаємодії між кишковим мікробіомом, метаболізмом та віком, а також ступінь, до якої ці взаємодії впливають на серцево-судинне здоров'я, залишаються незрозумілими.

У цьому дослідженні дослідники почали з визначення кластерів мультиморбідності на основі специфічних метаболічних параметрів, а потім дослідили сигнатури кишкового мікробіома, пов'язані з віком, та ці кластери мультиморбідності. Потім вони визначили концепцію мікробного віку на основі варіацій сигнатур кишкового мікробіома та 55 видів мікробів, пов'язаних з віком, які вони потім використали для визначення ролі складу кишкового мікробіома та мікробного віку в специфічних кластерах мультиморбідності.

Початкові когорти включали дорослих віком від 40 до 93 років. Дані про демографічні характеристики, історії хвороби, метаболічні змінні та фактори способу життя, такі як споживання алкоголю, куріння та фізична активність, були зібрані у 2010 та 2014 роках. Дані подальшого спостереження включали інформацію про випадки серцево-судинних захворювань. Як валідаційні когорт було використано чотири набори метагеномних даних фекалій з Ізраїлю, Нідерландів, Франції, Німеччини, Сполучених Штатів та Великої Британії.

Кластери метаболічної мультиморбідності, побудовані на основі 21 метаболічного параметра, були пов'язані з ризиком розвитку серцево-судинних захворювань. Параметри включали масу тіла, зріст, окружність талії, ліпопротеїни високої щільності (ЛПВЩ) та ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ), аполіпопротеїн А-1, загальний холестерин, рівень інсуліну натщесерце, аполіпопротеїн В, γ-глутамілтрансферазу, аспартатамінотрансферазу, аланін-амінотрансферазу, толерантність до глюкози, сечову кислоту, тригліцериди, гемоглобін A1c та рівень глюкози в плазмі крові натщесерце.

На основі цих параметрів було визначено п'ять кластерів метаболічної мультиморбідності, включаючи здоровий метаболічний профіль, а також кластери з низьким рівнем ХС ЛПВЩ та аполіпопротеїну А1, високим рівнем ХС ЛПНЩ, аполіпопротеїну В та загального холестерину, інсулінорезистентністю, ожирінням, підвищеним рівнем печінкових ферментів та гіперглікемією.

У всіх учасників було зібрано зразки калу, а з використанням екстрагованої ДНК було проведено метагеномне секвенування. Дані метагенома були використані для метагеномного профілювання вихідної когорти.

Учасників розділили на дві вікові групи (до 60 років або старше), і для чотирьох кластерів нездорової поліморбідності було розраховано коефіцієнти ризику серцево-судинних захворювань порівняно з кластером здорового метаболічного профілю. Коефіцієнти ризику серцево-судинних захворювань також були розраховані для молодшої та старшої вікових груп.

Було оцінено вплив факторів навколишнього середовища та організму хазяїна на кишковий мікробіом, а також розраховано індекси унікальності та різноманітності кишкового мікробіома. Потім було досліджено особливості кишкового мікробіома, пов'язані з віком та метаболізмом, та визначено зв'язок між метаболізмом, віком мікробів та ризиком серцево-судинних захворювань.

Результати показали, що порівняно з кластером здорового метаболічного профілю, кластери гіперглікемії та ожиріння мали на 117% та 75% вищий ризик серцево-судинних захворювань протягом 11,1 років відповідно. Ці результати були підтверджені у валідаційній когорті.

Крім того, дані фекального метагеному показали, що склад кишкового мікробіома був пов'язаний як з віком, так і з кластерами поліморбідності. Серед осіб старше 60 років підвищений ризик серцево-судинних захворювань, пов'язаний з кластерами гіперглікемії та ожиріння, був вищим у осіб з вищим мікробним віком і нижчим у осіб з нижчим мікробним віком, незалежно від статі, віку, дієтичних факторів чи способу життя.

Молодий мікробний вік, який характеризувався зниженою чисельністю видів Prevotella, був пов'язаний зі зниженим ризиком серцево-судинних захворювань у людей похилого віку з нездоровими метаболічними кластерами, незалежно від вживання ліків, дієтичних факторів, рівня освіти, статі, віку чи способу життя.

Дослідження виявило чіткі вікові особливості кишкового мікробіома, такі як значне зменшення кількості видів Bacteroides та збільшення унікальності та різноманітності факультативно-анаеробних бактерій, таких як Enterobacteriaceae та Streptococcus. Це збільшення прозапальних шляхів та моделей старіння мікробів, ймовірно, пов'язане з віковим зниженням імунітету, травлення та фізіологічних функцій.

На завершення, у дослідженні розглянуто взаємодію між складом кишкового мікробіома та його різноманітністю, віком та метаболізмом, а також його зв'язок з ризиком серцево-судинних захворювань. Було виявлено, що склад кишкового мікробіома пов'язаний з віком та параметрами метаболічної поліморбідності.

Крім того, на основі складу видів кишкового мікробіома було виявлено, що молодий мікробний вік знижує ризик серцево-судинних захворювань, пов'язаних з метаболічною дисфункцією, що свідчить про те, що кишковий мікробіом модулює серцево-судинне здоров'я у людей похилого віку з метаболічною дисфункцією.