Studie finner en viktig roll för tarmmikrobiomet i åldrande och hjärtsjukdomar

I en nyligen publicerad studie i Nature Medicine genomförde en grupp kinesiska forskare en prospektiv analys av metaboliska multimorbiditetskluster baserat på 21 metaboliska parametrar för att utforska tarmmikrobiomsignaturer associerade med ämnesomsättning och ålder, och bättre förstå sambandet mellan ämnesomsättning, ålder och långsiktig risk för hjärt-kärlsjukdom.

Hjärt- och kärlsjukdomar är en ledande orsak till global dödlighet, och metabola störningar och ålder, som också är nära besläktade, anses avsevärt öka risken för hjärt-kärlsjukdomar. Metaboliska störningar blir mer komplexa och utbredda med åldern, och hos äldre vuxna utvecklas hjärt-kärlsjukdomar vanligtvis i samband med multisjuklighet.

Ökande bevis på åldrandemönster associerade med tarmmikrobiomer i olika populationer tyder på att tarmmikrobiomet kopplar immunitet och metabolism, genomgår åldersrelaterade förändringar och kan ligga bakom hälsosamt åldrande. Forskning har visat att låg Bacteroides mångfald och ökad mångfald av unika taxa i tarmmikrobiomet är associerade med hälsosamt åldrande. Mönstren för interaktioner mellan tarmmikrobiomet, metabolism och ålder och i vilken utsträckning dessa interaktioner påverkar kardiovaskulär hälsa är fortfarande oklara.

I den här studien började forskarna med att identifiera multisjuklighetskluster baserat på specifika metaboliska parametrar och undersökte sedan tarmmikrobiomsignaturer associerade med ålder och dessa multimorbiditetskluster. Baserat på variation i tarmmikrobiomsignaturer och 55 mikrobiella arter associerade med ålder, definierade de begreppet mikrobiell ålder, som sedan användes för att bestämma rollen för tarmmikrobiomsammansättning och mikrobiella ålder i specifika multimorbiditetskluster.

De ursprungliga kohorterna inkluderade vuxna i åldern 40 till 93 år. Data om demografiska egenskaper, sjukdomshistoria, metabola variabler och livsstilsfaktorer såsom alkoholkonsumtion, rökning och fysisk aktivitetsnivå samlades in under 2010 och 2014. Uppföljningsdata inkluderade information om diagnostiserade hjärt-kärlsjukdomar. Fyra fekala metagenomiska datamängder från Israel, Nederländerna, Frankrike, Tyskland, USA och Storbritannien användes som valideringskohorter.

Metaboliska multimorbiditetskluster baserade på 21 metabola parametrar var associerade med risk för hjärt-kärlsjukdom. Parametrar inkluderade kroppsvikt, längd, midjemått, hög- och lågdensitetskolesterol (HDL-C och LDL-C), apolipoprotein A-1, totalkolesterol, fasteinsulinnivåer, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferas, aspartataminotransferas, alanin aminotransferas, tolerans mot glukos, urinsyra, triglycerider, hemoglobin A1c och fasteplasmaglukos.

Baserat på dessa parametrar identifierades fem kluster av metabolisk multimorbiditet, inklusive en hälsosam metabolisk profil, såväl som kluster med låga nivåer av HDL-C och apolipoprotein A1, höga nivåer av LDL-C, apolipoprotein B och totalkolesterol, insulinresistens, fetma, förhöjda enzymer lever och hyperglykemi.

Avföringsprover samlades in från alla deltagare och metagenomsekvensering utfördes med det extraherade DNA:t. Metagenomdata användes för metagenomisk profilering av den ursprungliga kohorten.

Deltagarna delades in i två åldersgrupper (under eller över 60 år), och CVD-riskkvoter beräknades för de fyra ohälsosamma multimorbiditetsklustren jämfört med det friska metaboliska profilklustret. Riskkvoter för hjärt-kärlsjukdom beräknades även för yngre och äldre åldersgrupper.

Inverkan av miljö- och värdfaktorer på tarmmikrobiomet utvärderades och tarmmikrobiomets unika och mångfaldsindex beräknades. Vi undersökte sedan ålders- och metabolismrelaterade egenskaper hos tarmmikrobiomet och identifierade samband mellan metabolism, mikrobiell ålder och risk för hjärt-kärlsjukdomar.

Resultaten visade att jämfört med det friska metaboliska profilklustret hade hyperglykemi- och fetmaklustren 117 % respektive 75 % högre risk för hjärt-kärlsjukdom under 11,1 år. Dessa resultat bekräftades i valideringskohorten.

Dessutom visade fekala metagenomdata att tarmmikrobiomsammansättningen var associerad med både ålder och multimorbiditetskluster. Bland individer över 60 år var den ökade risken för hjärt-kärlsjukdom associerad med hyperglykemi och fetmakluster större hos de med högre mikrobiell ålder och minskad hos de med lägre mikrobiell ålder, oavsett kön, ålder, kostfaktorer eller livsstil.

Yngre mikrobiell ålder, som kännetecknades av minskat förekomst av Prevotella-arter, associerades med minskad risk för hjärt-kärlsjukdom hos äldre vuxna från ohälsosamma metabola kluster, oberoende av mediciner, kostfaktorer, utbildningsnivå, kön, ålder eller livsstil.

Studien avslöjade distinkta åldersrelaterade signaturer av tarmmikrobiomet, såsom en signifikant minskning av Bacteroides-arter och en ökning av unikheten och rikedomen hos fakultativa anaeroba bakterier som Enterobacteriaceae och Streptococcus. Dessa ökningar av pro-inflammatoriska vägar och mikrobiella åldrande mönster verkar vara associerade med åldersrelaterad nedgång i immunitet, matsmältning och fysiologisk funktion.

Sammanfattningsvis undersökte studien interaktionen mellan tarmmikrobiomsammansättning och mångfald, ålder och metabolism och dess samband med risk för hjärt-kärlsjukdomar. Tarmmikrobiomsammansättning har visat sig vara associerad med ålder och metaboliska multimorbiditetsparametrar.

Dessutom, baserat på artsammansättningen av tarmmikrobiomet, visade sig ung mikrobiell ålder minska risken för hjärt-kärlsjukdom associerad med metabol dysfunktion, vilket tyder på att tarmmikrobiomet modulerar kardiovaskulär hälsa hos äldre vuxna med metabol dysfunktion.