Tyrimas atskleidė svarbų žarnyno mikrobiomo vaidmenį senėjant ir sergant širdies ligomis

Neseniai žurnale „Nature Medicine“ paskelbtame tyrime grupė Kinijos mokslininkų atliko perspektyvią metabolinių daugiamorbidiškumo klasterių analizę, pagrįstą 21 metaboliniu parametru, siekdami ištirti žarnyno mikrobiomo parašus, susijusius su metabolizmu ir amžiumi, ir geriau suprasti ryšį tarp metabolizmo, amžiaus ir ilgalaikės širdies ir kraujagyslių ligų rizikos.

Širdies ir kraujagyslių ligos yra pagrindinė mirtingumo priežastis pasaulyje, o manoma, kad medžiagų apykaitos sutrikimai ir amžius, kurie taip pat yra glaudžiai susiję, žymiai padidina širdies ir kraujagyslių ligų riziką. Medžiagų apykaitos sutrikimai su amžiumi tampa sudėtingesni ir labiau paplitę, o vyresnio amžiaus žmonėms širdies ir kraujagyslių ligos paprastai išsivysto esant daugialypiam susirgimui.

Vis daugiau įrodymų apie senėjimo modelius, susijusius su žarnyno mikrobiomo įvairove skirtingose populiacijose, rodo, kad žarnyno mikrobiomas jungia imunitetą ir medžiagų apykaitą, patiria su amžiumi susijusius pokyčius ir gali būti sveiko senėjimo pagrindas. Tyrimai parodė, kad maža Bacteroides įvairovė ir padidėjusi unikalių taksonų įvairovė žarnyno mikrobiome yra susijusios su sveiku senėjimu. Tačiau žarnyno mikrobiomo, medžiagų apykaitos ir amžiaus sąveikos modeliai bei tai, kiek ši sąveika veikia širdies ir kraujagyslių sveikatą, lieka neaiškūs.

Šiame tyrime tyrėjai pirmiausia apibrėžė daugiamorbidiškumo klasterius, remdamiesi specifiniais metaboliniais parametrais, o tada ištyrė su amžiumi susijusius žarnyno mikrobiomo parašus ir šiuos daugiamorbidiškumo klasterius. Tada jie apibrėžė mikrobų amžiaus sąvoką, remdamiesi žarnyno mikrobiomo parašų variacijomis ir 55 su amžiumi susijusiomis mikrobų rūšimis, kurias vėliau panaudojo žarnyno mikrobiomo sudėties ir mikrobų amžiaus vaidmeniui specifiniuose daugiamorbidiškumo klasteriuose nustatyti.

Pradines kohortas sudarė 40–93 metų amžiaus suaugusieji. Duomenys apie demografines charakteristikas, ligos istoriją, medžiagų apykaitos kintamuosius ir gyvenimo būdo veiksnius, tokius kaip alkoholio vartojimas, rūkymas ir fizinis aktyvumas, buvo renkami 2010 ir 2014 m. Tolesni duomenys apėmė informaciją apie širdies ir kraujagyslių ligų atvejus. Kaip patvirtinimo kohortos buvo naudojami keturi išmatų metagenomikos duomenų rinkiniai iš Izraelio, Nyderlandų, Prancūzijos, Vokietijos, Jungtinių Amerikos Valstijų ir Jungtinės Karalystės.

Metabolinių daugiamorbidiškumo klasteriai, sudaryti iš 21 metabolinio parametro, buvo susiję su naujų širdies ir kraujagyslių ligų rizika. Parametrai apėmė kūno svorį, ūgį, juosmens apimtį, didelio tankio lipoproteinų (DTL-C) ir mažo tankio lipoproteinų (MTL-C), apolipoproteiną A-1, bendrą cholesterolio kiekį, insulino kiekį nevalgius, apolipoproteiną B, γ-glutamiltransferazę, aspartato aminotransferazę, alanino aminotransferazę, gliukozės toleranciją, šlapimo rūgštį, trigliceridus, hemoglobino A1c kiekį ir gliukozės kiekį plazmoje nevalgius.

Remiantis šiais parametrais, buvo nustatyti penki metabolinio multimorbidiškumo klasteriai, įskaitant sveiką metabolinį profilį, taip pat klasterius su mažu DTL-C ir apolipoproteino A1 kiekiu, dideliu MTL-C, apolipoproteino B ir bendrojo cholesterolio kiekiu, atsparumu insulinui, nutukimu, padidėjusiu kepenų fermentų kiekiu ir hiperglikemija.

Iš visų dalyvių buvo surinkti išmatų mėginiai, o naudojant išskirtą DNR buvo atlikta metagenomo sekvencija. Metagenomo duomenys buvo panaudoti pradinės kohortos metagenominiam profiliavimui.

Dalyviai buvo suskirstyti į dvi amžiaus grupes (iki 60 metų ir vyresni), o širdies ir kraujagyslių ligų (ŠKL) rizikos santykiai buvo apskaičiuoti keturiems nesveikiems daugiamorbidiškumo klasteriams, palyginti su sveiko metabolinio profilio klasteriu. ŠKL rizikos santykiai taip pat buvo apskaičiuoti jaunesnės ir vyresnės amžiaus grupėse.

Buvo įvertinta aplinkos ir šeimininko veiksnių įtaka žarnyno mikrobiomui, apskaičiuoti žarnyno mikrobiomo unikalumo ir įvairovės indeksai. Ištirti su amžiumi ir metabolizmu susiję žarnyno mikrobiomo ypatumai ir nustatytos sąsajos tarp metabolizmo, mikrobų amžiaus ir širdies ir kraujagyslių ligų rizikos.

Rezultatai parodė, kad hiperglikemijos ir nutukimo grupėse širdies ir kraujagyslių ligų rizika per 11,1 metų buvo atitinkamai 117 % ir 75 % didesnė, palyginti su sveiko metabolinio profilio grupe. Šie rezultatai buvo patvirtinti patvirtinimo kohortoje.

Be to, išmatų metagenomo duomenys parodė, kad žarnyno mikrobiomo sudėtis buvo susijusi tiek su amžiumi, tiek su daugiamorbidiškumo klasteriais. Tarp asmenų, vyresnių nei 60 metų, padidėjusi širdies ir kraujagyslių ligų, susijusių su hiperglikemija ir nutukimo klasteriais, rizika buvo didesnė asmenims, kurių mikrobų amžius buvo didesnis, ir mažesnė asmenims, kurių mikrobų amžius buvo mažesnis, nepriklausomai nuo lyties, amžiaus, mitybos veiksnių ar gyvenimo būdo.

Jaunas mikrobų amžius, kuriam būdingas sumažėjęs Prevotella rūšių gausumas, buvo susijęs su sumažėjusia ŠKL rizika vyresnio amžiaus suaugusiesiems, turintiems nesveikų medžiagų apykaitos grupių, nepriklausomai nuo vaistų vartojimo, mitybos veiksnių, išsilavinimo lygio, lyties, amžiaus ar gyvenimo būdo.

Tyrime nustatyti skirtingi su amžiumi susiję žarnyno mikrobiomo požymiai, pavyzdžiui, reikšmingas Bacteroides rūšių sumažėjimas ir padidėjęs fakultatyvinių anaerobinių bakterijų, tokių kaip Enterobacteriaceae ir Streptococcus, unikalumas bei gausa. Šis uždegiminių takų ir mikrobų senėjimo modelių padidėjimas, atrodo, yra susijęs su su amžiumi susijusiu imuniteto, virškinimo ir fiziologinės funkcijos silpnėjimu.

Apibendrinant, tyrime buvo nagrinėjama žarnyno mikrobiomo sudėties ir įvairovės, amžiaus ir metabolizmo sąveika bei jos ryšys su širdies ir kraujagyslių ligų rizika. Nustatyta, kad žarnyno mikrobiomo sudėtis buvo susijusi su amžiumi ir metabolinio multimorbidiškumo parametrais.

Be to, remiantis žarnyno mikrobiomo rūšių sudėtimi, nustatyta, kad jaunas mikrobų amžius sumažina su medžiagų apykaitos sutrikimu susijusių širdies ir kraujagyslių ligų riziką, o tai rodo, kad žarnyno mikrobiomas moduliuoja širdies ir kraujagyslių sveikatą vyresnio amžiaus suaugusiesiems, turintiems medžiagų apykaitos sutrikimų.