Исследование выявило важную роль микробиома кишечника в старении и болезнях сердца

В недавно опубликованном в журнале Nature Medicine исследовании группа китайских ученых провела проспективный анализ кластеров метаболических мультиморбидностей, основанный на 21 метаболическом параметре, чтобы исследовать сигнатуры микробиома кишечника, связанные с метаболизмом и возрастом, и лучше понять связь между метаболизмом, возрастом и долгосрочным риском сердечно-сосудистых заболеваний.

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной глобальной смертности, и считается, что метаболические нарушения и возраст, которые также тесно связаны, значительно увеличивают риск сердечно-сосудистых заболеваний. Метаболические нарушения становятся более сложными и распространенными с возрастом, и у пожилых людей сердечно-сосудистые заболевания обычно развиваются в контексте мультиморбидности.

Растущее количество данных о паттернах старения, связанных с разнообразием микробиома кишечника в различных популяциях, предполагает, что микробиом кишечника связывает иммунитет и метаболизм, претерпевает возрастные изменения и может быть основой здорового старения. Исследования показали, что низкое разнообразие Bacteroides и увеличенное разнообразие уникальных таксонов в микробиоме кишечника связаны со здоровым старением. Однако паттерны взаимодействия между микробиомом кишечника, метаболизмом и возрастом и степень влияния этих взаимодействий на сердечно-сосудистое здоровье остаются неясными.

В данном исследовании ученые начали с определения кластеров мультиморбидности, основанных на определенных метаболических параметрах, а затем исследовали сигнатуры микробиома кишечника, связанные с возрастом и этими кластерами мультиморбидности. В дальнейшем, на основе вариаций сигнатур микробиома кишечника и 55 микробных видов, связанных с возрастом, они определили концепцию микробного возраста, который затем использовался для определения роли состава микробиома кишечника и микробного возраста в специфических кластерах мультиморбидности.

Исходные когорты включали взрослых в возрасте от 40 до 93 лет. Данные о демографических характеристиках, медицинских историях, метаболических переменных и факторах образа жизни, таких как потребление алкоголя, курение и уровень физической активности, собирались в 2010 и 2014 годах. Последующие данные включали информацию о выявленных сердечно-сосудистых заболеваниях. Четыре фекальных метагеномных набора данных из Израиля, Нидерландов, Франции, Германии, США и Великобритании использовались как валидационные когорты.

Кластеры метаболической мультиморбидности, построенные на основе 21 метаболического параметра, были связаны с риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Параметры включали массу тела, рост, окружность талии, уровни холестерина высокой и низкой плотности (HDL-C и LDL-C), аполипопротеин А-1, общий холестерин, уровни инсулина натощак, аполипопротеин B, γ-глутамилтрансферазу, аспартатаминотрансферазу, аланинаминотрансферазу, толерантность к глюкозе, мочевую кислоту, триглицериды, гемоглобин A1c и глюкозу плазмы натощак.

На основе этих параметров были определены пять кластеров метаболической мультиморбидности, включая здоровый метаболический профиль, а также кластеры с низким уровнем HDL-C и аполипопротеина А1, высоким уровнем LDL-C, аполипопротеина B и общего холестерина, инсулинорезистентностью, ожирением, повышенными ферментами печени и гипергликемией.

Были собраны образцы кала у всех участников, и проведено секвенирование метагенома с использованием извлеченной ДНК. Данные метагенома использовались для метагеномного профилирования исходной когорты.

Участники были разделены на две группы по возрасту (младше или старше 60 лет), и коэффициенты риска сердечно-сосудистых заболеваний рассчитывались для четырех нездоровых кластеров мультиморбидности по сравнению с кластером здорового метаболического профиля. Коэффициенты риска сердечно-сосудистых заболеваний также рассчитывались для младших и старших возрастных групп.

Было оценено влияние факторов окружающей среды и хозяина на микробиом кишечника, после чего были рассчитаны уникальность и индексы разнообразия микробиома кишечника. Затем были исследованы особенности микробиома кишечника, связанные с возрастом и метаболизмом, и определены ассоциации между метаболизмом, микробным возрастом и риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Результаты показали, что по сравнению с кластером здорового метаболического профиля, кластеры гипергликемии и ожирения имели на 117% и 75% выше риск сердечно-сосудистых заболеваний за 11,1 года соответственно. Эти результаты были подтверждены в валидационной когорте.

Кроме того, данные фекального метагенома показали, что состав микробиома кишечника был связан как с возрастом, так и с кластерами мультиморбидности. Среди лиц старше 60 лет повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний, связанный с кластерами гипергликемии и ожирения, был выше у лиц с более высоким микробным возрастом и снижен у лиц с более низким микробным возрастом, независимо от пола, возраста, диетических факторов или образа жизни.

Молодой микробный возраст, который характеризовался снижением численности видов Prevotella, был связан с уменьшением риска сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых людей из нездоровых метаболических кластеров, независимо от приема лекарств, диетических факторов, уровня образования, пола, возраста или образа жизни.

Исследование выявило различные возрастные сигнатуры микробиома кишечника, такие как значительное снижение видов Bacteroides и увеличение уникальности и богатства факультативных анаэробных бактерий, таких как Enterobacteriaceae и Streptococcus. Это увеличение про-воспалительных путей и паттерны микробного старения, по-видимому, связаны с возрастным снижением иммунитета, пищеварения и физиологических функций.

В заключение, исследование изучило взаимодействие между составом и разнообразием микробиома кишечника, возрастом и метаболизмом и его связь с риском сердечно-сосудистых заболеваний. Было установлено, что состав микробиома кишечника связан с возрастом и параметрами метаболической мультиморбидности.

Кроме того, на основе состава видов микробиома кишечника было установлено, что молодой микробный возраст снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, связанный с метаболической дисфункцией, что предполагает, что микробиом кишечника модулирует сердечно-сосудистое здоровье у пожилых людей с метаболической дисфункцией.