Studie avslører tarmmikrobiomets viktige rolle i aldring og hjertesykdom

I en nylig publisert studie i Nature Medicine utførte en gruppe kinesiske forskere en prospektiv analyse av metabolske multimorbiditetsklynger basert på 21 metabolske parametere for å undersøke tarmmikrobiomens signaturer assosiert med metabolisme og alder og bedre forstå forholdet mellom metabolisme, alder og langsiktig risiko for hjerte- og karsykdommer.

Hjerte- og karsykdommer er den viktigste årsaken til global dødelighet, og metabolske forstyrrelser og alder, som også er nært beslektet, antas å øke risikoen for hjerte- og karsykdommer betydelig. Metabolske forstyrrelser blir mer komplekse og utbredte med alderen, og hos eldre mennesker utvikler hjerte- og karsykdommer seg vanligvis i forbindelse med multimorbiditet.

Økende bevis på aldringsmønstre knyttet til mangfoldet i tarmmikrobiomet i ulike populasjoner tyder på at tarmmikrobiomet knytter immunitet og metabolisme sammen, gjennomgår aldersrelaterte endringer og kan ligge til grunn for sunn aldring. Studier har vist at lavt Bacteroides-mangfold og økt mangfold av unike taxa i tarmmikrobiomet er assosiert med sunn aldring. Imidlertid er mønstrene av interaksjoner mellom tarmmikrobiomet, metabolisme og alder, og i hvilken grad disse interaksjonene påvirker kardiovaskulær helse, fortsatt uklare.

I denne studien begynte forskerne med å definere multimorbiditetsklynger basert på spesifikke metabolske parametere, og undersøkte deretter tarmmikrobiomsignaturer assosiert med alder og disse multimorbiditetsklyngene. Deretter definerte de konseptet mikrobiell alder basert på variasjoner i tarmmikrobiomsignaturer og 55 mikrobielle arter assosiert med alder, som de deretter brukte til å bestemme rollen til tarmmikrobioms sammensetning og mikrobiell alder i spesifikke multimorbiditetsklynger.

De første kohortene inkluderte voksne i alderen 40 til 93 år. Data om demografiske kjennetegn, sykehistorie, metabolske variabler og livsstilsfaktorer som alkoholforbruk, røyking og fysisk aktivitet ble samlet inn i 2010 og 2014. Oppfølgingsdata inkluderte informasjon om forekomst av hjerte- og karsykdommer. Fire metagenomiske datasett for avføring fra Israel, Nederland, Frankrike, Tyskland, USA og Storbritannia ble brukt som valideringskohorter.

Metabolske multimorbiditetsklynger konstruert fra 21 metabolske parametere var assosiert med risikoen for innledende hjerte- og karsykdommer. Parametrene inkluderte kroppsvekt, høyde, midjeomkrets, lipoprotein med høy tetthet (HDL-C) og lipoprotein med lav tetthet (LDL-C), apolipoprotein A-1, totalt kolesterol, fastende insulinnivåer, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferase, aspartataminotransferase, alaninaminotransferase, glukosetoleranse, urinsyre, triglyserider, hemoglobin A1c og fastende plasmaglukose.

Basert på disse parametrene ble fem klynger av metabolsk multimorbiditet identifisert, inkludert en sunn metabolsk profil, samt klynger med lavt HDL-kolesterol og apolipoprotein A1, høyt LDL-kolesterol, apolipoprotein B og totalt kolesterol, insulinresistens, fedme, forhøyede leverenzymer og hyperglykemi.

Avføringsprøver ble samlet inn fra alle deltakerne, og metagenomsekvensering ble utført ved hjelp av det ekstraherte DNA-et. Metagenomdata ble brukt til metagenomisk profilering av den opprinnelige kohorten.

Deltakerne ble delt inn i to aldersgrupper (under eller over 60 år), og risikoforhold for hjerte- og karsykdommer ble beregnet for de fire klyngene med usunn multimorbiditet sammenlignet med klyngen med sunn metabolsk profil. Risikoforhold for hjerte- og karsykdommer ble også beregnet for de yngre og eldre aldersgruppene.

Innflytelsen av miljø- og vertsfaktorer på tarmmikrobiomet ble vurdert, og unikhets- og mangfoldsindeksene til tarmmikrobiomet ble beregnet. Alders- og metabolismerelaterte trekk ved tarmmikrobiomet ble deretter undersøkt, og sammenhenger mellom metabolisme, mikrobiell alder og risiko for hjerte- og karsykdommer ble bestemt.

Resultatene viste at klyngene med sunn metabolsk profil hadde henholdsvis 117 % og 75 % høyere risiko for hjerte- og karsykdommer over 11,1 år, sammenlignet med klyngen med sunn metabolsk profil. Disse resultatene ble bekreftet i valideringskohorten.

Videre viste data fra fekal metagenom at tarmmikrobiomets sammensetning var assosiert med både alder og multimorbiditetsklynger. Blant individer over 60 år var den økte risikoen for hjerte- og karsykdommer assosiert med hyperglykemi og fedmeklynger høyere hos individer med høyere mikrobiell alder og lavere hos individer med lavere mikrobiell alder, uavhengig av kjønn, alder, kostholdsfaktorer eller livsstil.

Ung mikrobiell alder, som var preget av redusert forekomst av Prevotella-arter, var assosiert med redusert risiko for hjerte- og karsykdommer hos eldre voksne fra usunne metabolske klynger, uavhengig av medisinbruk, kostholdsfaktorer, utdanningsnivå, kjønn, alder eller livsstil.

Studien fant tydelige aldersrelaterte signaturer i tarmmikrobiomet, som en betydelig nedgang i Bacteroides-arter og en økning i det unike og rike antallet fakultative anaerobe bakterier som Enterobacteriaceae og Streptococcus. Denne økningen i proinflammatoriske veier og mikrobielle aldringsmønstre ser ut til å være assosiert med aldersrelatert nedgang i immunitet, fordøyelse og fysiologisk funksjon.

Avslutningsvis undersøkte studien samspillet mellom tarmmikrobiomets sammensetning og mangfold, alder og metabolisme og dens sammenheng med risiko for hjerte- og karsykdommer. Det ble funnet at tarmmikrobiomets sammensetning var assosiert med alder og metabolske multimorbiditetsparametere.

Videre, basert på sammensetningen av tarmmikrobiomets arter, ble det funnet at ung mikrobiell alder reduserte risikoen for hjerte- og karsykdommer assosiert med metabolsk dysfunksjon, noe som tyder på at tarmmikrobiomet modulerer kardiovaskulær helse hos eldre voksne med metabolsk dysfunksjon.