Studie visar att tarmmikrobiomet spelar en viktig roll för 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 undersöka tarmmikrobiomens signaturer associerade med metabolism och ålder och bättre förstå sambandet mellan metabolism, ålder och långsiktig risk för hjärt-kärlsjukdom.

Hjärt- och kärlsjukdomar är den främsta orsaken till global dödlighet, och metabola störningar och ålder, som också är nära relaterade, tros öka risken för hjärt- och kärlsjukdomar avsevärt. Metabola störningar blir mer komplexa och vanliga med åldern, och hos äldre personer utvecklas hjärt- och kärlsjukdomar vanligtvis i samband med multisjuklighet.

Växande bevis för åldrandemönster i samband med mångfald i tarmmikrobiomet i olika populationer tyder på att tarmmikrobiomet kopplar samman immunitet och metabolism, genomgår åldersrelaterade förändringar och kan ligga till grund för hälsosamt åldrande. Studier har visat att låg Bacteroides-mångfald och ökad mångfald av unika taxa i tarmmikrobiomet är förknippade med hälsosamt åldrande. Emellertid är mönstren för interaktioner mellan tarmmikrobiomet, metabolism och ålder och i vilken utsträckning dessa interaktioner påverkar kardiovaskulär hälsa fortfarande oklara.

I denna studie började forskarna med att definiera multimorbiditetskluster baserat på specifika metaboliska parametrar och undersökte sedan tarmmikrobioms signaturer associerade med ålder och dessa multimorbiditetskluster. De definierade sedan begreppet mikrobiell ålder baserat på variationer i tarmmikrobioms signaturer och 55 mikrobiella arter associerade med ålder, vilket de sedan använde för att bestämma rollen av tarmmikrobioms sammansättning och mikrobiell ålder i specifika multimorbiditetskluster.

De initiala kohorterna inkluderade vuxna i åldrarna 40 till 93 år. Data om demografiska egenskaper, sjukdomshistoria, metabola variabler och livsstilsfaktorer som alkoholkonsumtion, rökning och fysisk aktivitet samlades in under 2010 och 2014. Uppföljningsdata inkluderade information om incidenter av hjärt-kärlsjukdom. Fyra fekala metagenomiska dataset från Israel, Nederländerna, Frankrike, Tyskland, USA och Storbritannien användes som valideringskohorter.

Metaboliska multimorbiditetskluster konstruerade från 21 metaboliska parametrar associerades med risken för incidens av hjärt-kärlsjukdom. Parametrarna inkluderade kroppsvikt, längd, midjeomkrets, högdensitetslipoprotein (HDL-C) och lågdensitetslipoprotein (LDL-C), apolipoprotein A-1, totalt kolesterol, fasteinsulinnivåer, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferas, aspartataminotransferas, alaninaminotransferas, glukostolerans, urinsyra, triglycerider, hemoglobin A1c och fasteplasmaglukos.

Baserat på dessa parametrar identifierades fem kluster av metabolisk multisjuklighet, inklusive en hälsosam metabolisk profil, samt kluster med lågt HDL-C och apolipoprotein A1, högt LDL-C, apolipoprotein B och totalt kolesterol, insulinresistens, fetma, förhöjda leverenzymer och hyperglykemi.

Avföringsprover samlades in från alla deltagare och metagenomsekvensering utfördes med hjälp av 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 riskkvoter för hjärt-kärlsjukdom beräknades för de fyra klustren av ohälsosam multimorbiditet jämfört med klustret för hälsosam metabolisk profil. Riskkvoter för hjärt-kärlsjukdom beräknades också för de yngre och äldre åldersgrupperna.

Miljö- och värdfaktorers inverkan på tarmmikrobiomet bedömdes, och tarmmikrobiomets unikhets- och mångfaldsindex beräknades. Ålders- och metabolismrelaterade egenskaper hos tarmmikrobiomet undersöktes sedan, och samband mellan metabolism, mikrobiell ålder och risk för hjärt-kärlsjukdom fastställdes.

Resultaten visade att klustren för hyperglykemi och fetma hade en 117 % respektive 75 % högre risk för hjärt-kärlsjukdom under 11,1 år jämfört med klustret med hälsosam metabolisk profil. Dessa resultat bekräftades i valideringskohorten.

Dessutom visade data från fekal metagenom att tarmmikrobiomets sammansättning var associerad med både ålder och multimorbiditetskluster. Bland individer över 60 år var den ökade risken för hjärt-kärlsjukdom i samband med hyperglykemi och fetmakluster högre hos individer med högre mikrobiell ålder och lägre hos individer med lägre mikrobiell ålder, oberoende av kön, ålder, kostfaktorer eller livsstil.

Ung mikrobiell ålder, som kännetecknades av minskad förekomst av Prevotella-arter, var associerad med minskad CVD-risk hos äldre vuxna från ohälsosamma metabola kluster, oberoende av läkemedelsanvändning, kostfaktorer, utbildningsnivå, kön, ålder eller livsstil.

Studien fann tydliga åldersrelaterade signaturer i tarmmikrobiomet, såsom en signifikant minskning av Bacteroides-arter och en ökning av unikheten och rikedomen hos fakultativa anaeroba bakterier såsom Enterobacteriaceae och Streptococcus. Denna ökning av proinflammatoriska vägar och mikrobiella åldrandemönster verkar vara förknippad med åldersrelaterade minskningar av immunitet, matsmältning och fysiologisk funktion.

Sammanfattningsvis undersökte studien interaktionen mellan tarmmikrobiomets sammansättning och mångfald, ålder och metabolism samt dess samband med risk för hjärt-kärlsjukdom. Det konstaterades att tarmmikrobiomets sammansättning var associerad med ålder och metabola multimorbiditetsparametrar.

Vidare, baserat på sammansättningen av tarmmikrobiomarterna, fann man att ung mikrobiell ålder minskar risken för hjärt-kärlsjukdomar i samband med metabolisk dysfunktion, vilket tyder på att tarmmikrobiomet modulerar kardiovaskulär hälsa hos äldre vuxna med metabolisk dysfunktion.