Tutkimus osoittaa suoliston mikrobiomin tärkeän roolin ikääntymisessä ja sydänsairauksissa

Äskettäin julkaistussa Nature Medicine -tutkimuksessa ryhmä kiinalaisia tutkijoita suoritti 21 aineenvaihduntaparametrin perusteella tulevan analyysin metabolisista multimorbiditeettiklustereista tutkiakseen suoliston mikrobiomimerkkejä. Aineenvaihdunnan ja iän kanssa ja ymmärtää paremmin aineenvaihdunnan, iän ja pitkäaikaisen sydän- ja verisuonisairauksien riskin välistä suhdetta.

Sydän- ja verisuonisairaudet ovat johtava maailmanlaajuisen kuolleisuuden syy, ja myös aineenvaihduntahäiriöiden ja iän, jotka liittyvät läheisesti toisiinsa, uskotaan lisäävän merkittävästi sydän- ja verisuonitautien riskiä. Aineenvaihduntahäiriöt monimutkaistuvat ja yleistyvät iän myötä, ja vanhemmilla aikuisilla sydän- ja verisuonisairaudet kehittyvät tyypillisesti multimorbiditeetin yhteydessä.

Kasvava näyttö suoliston mikrobiomien monimuotoisuuteen liittyvistä ikääntymismalleista eri populaatioissa viittaa siihen, että suoliston mikrobiomi yhdistää immuniteetin ja aineenvaihdunnan, käy läpi ikään liittyviä muutoksia ja voi olla terveen ikääntymisen taustalla. Tutkimukset ovat osoittaneet, että alhainen Bacteroides-diversiteetti ja lisääntynyt yksilöllisten taksonien monimuotoisuus suoliston mikrobiomissa liittyvät terveeseen ikääntymiseen. Suoliston mikrobiomin, aineenvaihdunnan ja iän väliset vuorovaikutusmallit ja se, missä määrin nämä vuorovaikutukset vaikuttavat sydän- ja verisuoniterveyteen, ovat kuitenkin edelleen epäselviä.

Tässä tutkimuksessa tutkijat aloittivat tunnistamalla multimorbiditeettiklustereita tiettyjen aineenvaihduntaparametrien perusteella ja tutkivat sitten ikään liittyviä suoliston mikrobiomimerkkejä ja näitä multimorbiditeettiklustereita. Lisäksi he määrittelivät mikrobien iän käsitteen, joka perustuu suoliston mikrobiomien tunnusmerkkien vaihteluun ja ikään liittyvään 55 mikrobilajiin, jota käytettiin sitten määrittämään suoliston mikrobiomin koostumuksen ja mikrobien iän rooli tietyissä multimorbiditeettiklustereissa.

Alkuperäisiin kohorteihin kuului 40–93-vuotiaita aikuisia. Väestöpiirteistä, sairaushistoriasta, aineenvaihduntamuuttujista ja elämäntapatekijöistä, kuten alkoholin kulutuksesta, tupakoinnista ja liikunnasta, kerättiin vuosina 2010 ja 2014. Seurantatietoihin sisältyi tietoa diagnosoiduista sydän- ja verisuonisairauksista. Validointikohortteina käytettiin neljää ulosteen metagenomista tietojoukkoa Israelista, Alankomaista, Ranskasta, Saksasta, Yhdysvalloista ja Isosta-Britanniasta.

Metaboliset multimorbiditeettiklusterit, jotka perustuvat 21 aineenvaihduntaparametriin, liittyivät sydän- ja verisuonitautien riskiin. Parametreja olivat paino, pituus, vyötärön ympärysmitta, korkea- ja matalatiheyksinen kolesteroli (HDL-C ja LDL-C), apolipoproteiini A-1, kokonaiskolesteroli, paastoinsuliinitasot, apolipoproteiini B, y-glutamyylitransferaasi, aspartaattiaminotransferaasi, alaniini aminotransferaasi, toleranssi glukoosille, virtsahapolle, triglyserideille, hemoglobiini A1c:lle ja paastoplasman glukoosille.

Näiden parametrien perusteella tunnistettiin viisi metabolisen multimorbiditeetin klusteria, mukaan lukien terve aineenvaihduntaprofiili sekä klusterit, joissa HDL-kolesteroli- ja apolipoproteiini A1-tasot ovat alhaiset, LDL-kolesteroli-, apolipoproteiini B- ja kokonaiskolesterolitasot ovat korkeat, insuliiniresistenssi, liikalihavuus, kohonneet maksaentsyymit ja hyperglykemia.

Kaikilta osallistujilta kerättiin ulostenäytteet ja metagenomisekvensointi suoritettiin käyttämällä uutettua DNA:ta. Metagenomitietoja käytettiin alkuperäisen kohortin metagenomiseen profilointiin.

Osallistujat jaettiin kahteen ikäryhmään (alle tai yli 60-vuotiaat), ja sydän- ja verisuonisairauksien riskisuhteet laskettiin neljälle epäterveelle multimorbiditeettiklusterille verrattuna terveen aineenvaihduntaprofiilin klusteriin. Sydän- ja verisuonitautien riskisuhteet laskettiin myös nuoremmille ja vanhemmille ikäryhmille.

Ympäristö- ja isäntätekijöiden vaikutus suoliston mikrobiomiin arvioitiin ja suoliston mikrobiomin ainutlaatuisuus- ja monimuotoisuusindeksit laskettiin. Tämän jälkeen tutkimme suoliston mikrobiomin ikään ja aineenvaihduntaan liittyviä piirteitä ja tunnistimme aineenvaihdunnan, mikrobien iän ja sydän- ja verisuonisairauksien riskin välisiä yhteyksiä.

Tulokset osoittivat, että verrattuna terveeseen aineenvaihduntaprofiiliklusteriin, hyperglykemia- ja liikalihavuusryhmillä oli 117 % suurempi sydän- ja verisuonisairauksien riski 11,1 vuoden aikana. Nämä tulokset vahvistettiin validointikohortissa.

Lisäksi ulosteen metagenomitiedot osoittivat, että suoliston mikrobiomikoostumus liittyi sekä ikään että monisairausryhmiin. Yli 60-vuotiailla henkilöillä hyperglykemiaan ja liikalihavuuteen liittyvien sydän- ja verisuonitautien riski oli suurempi niillä, joiden mikrobi-ikä oli korkeampi, ja pienempi niillä, joiden mikrobiikä oli pienempi, sukupuolesta, iästä, ruokavaliotekijöistä tai elämäntavoista riippumatta.

Nuorempi mikrobi-ikä, jolle oli ominaista Prevotella-lajien vähentynyt runsaus, liittyi ikääntyneiden sydän- ja verisuonitautien riskin vähenemiseen epäterveiden aineenvaihduntaklustereiden vuoksi, riippumatta lääkkeistä, ruokavaliotekijöistä, koulutustasosta, sukupuolesta, iästä tai elämäntavoista.

Tutkimus paljasti suoliston mikrobiomin selkeitä ikään liittyviä piirteitä, kuten Bacteroides-lajien merkittävän vähenemisen ja fakultatiivisten anaerobisten bakteerien, kuten Enterobacteriaceae ja Streptococcus, ainutlaatuisuuden ja rikkauden lisääntymisen. Nämä tulehdusreittien lisääntyminen ja mikrobien ikääntymismallit näyttävät liittyvän ikääntymiseen liittyvään immuniteetin, ruoansulatuksen ja fysiologisten toimintojen heikkenemiseen.

Loppujen lopuksi tutkimuksessa tarkasteltiin suoliston mikrobiomikoostumuksen ja monimuotoisuuden, iän ja aineenvaihdunnan välistä vuorovaikutusta ja sen yhteyttä sydän- ja verisuonisairauksien riskiin. Suoliston mikrobiomikoostumuksen on havaittu liittyvän ikään ja aineenvaihdunnan multimorbiditeettiparametreihin.

Lisäksi suoliston mikrobiomin lajikoostumuksen perusteella nuorten mikrobien iän havaittiin vähentävän aineenvaihduntahäiriöihin liittyvien sydän- ja verisuonitautien riskiä, mikä viittaa siihen, että suoliston mikrobiomi moduloi sydän- ja verisuoniterveyttä vanhemmilla aikuisilla, joilla on aineenvaihduntahäiriöitä.