Studie afslører tarmmikrobiomets vigtige rolle i aldring og hjertesygdomme

I et nyligt offentliggjort studie i Nature Medicine udførte en gruppe kinesiske forskere en prospektiv analyse af metaboliske multimorbiditetsklynger baseret på 21 metaboliske parametre for at undersøge tarmmikrobiomens signaturer forbundet med metabolisme og alder og bedre forstå forholdet mellem metabolisme, alder og langsigtet risiko for hjerte-kar-sygdomme.

Hjerte-kar-sygdomme er den hyppigste årsag til global dødelighed, og metaboliske lidelser og alder, som også er tæt forbundet, menes at øge risikoen for hjerte-kar-sygdomme betydeligt. Metaboliske lidelser bliver mere komplekse og udbredte med alderen, og hos ældre mennesker udvikler hjerte-kar-sygdomme sig normalt i forbindelse med multimorbiditet.

Voksende beviser for aldringsmønstre forbundet med tarmmikrobiomets diversitet i forskellige populationer tyder på, at tarmmikrobiomet forbinder immunitet og metabolisme, undergår aldersrelaterede ændringer og kan ligge til grund for sund aldring. Studier har vist, at lav Bacteroides-diversitet og øget diversitet af unikke taxa i tarmmikrobiomet er forbundet med sund aldring. Imidlertid er interaktionsmønstrene mellem tarmmikrobiomet, metabolisme og alder, og i hvilket omfang disse interaktioner påvirker kardiovaskulær sundhed, fortsat uklare.

I dette studie begyndte forskerne med at definere multimorbiditetsklynger baseret på specifikke metaboliske parametre og undersøgte derefter tarmmikrobioms signaturer forbundet med alder og disse multimorbiditetsklynger. De definerede derefter konceptet mikrobiel alder baseret på variationer i tarmmikrobioms signaturer og 55 mikrobielle arter forbundet med alder, hvilket de derefter brugte til at bestemme rollen af tarmmikrobioms sammensætning og mikrobiel alder i specifikke multimorbiditetsklynger.

De indledende kohorter omfattede voksne i alderen 40 til 93 år. Data om demografiske karakteristika, sygehistorier, metaboliske variabler og livsstilsfaktorer såsom alkoholforbrug, rygning og fysisk aktivitet blev indsamlet i 2010 og 2014. Opfølgningsdata omfattede information om forekomst af hjerte-kar-sygdomme. Fire fækale metagenomiske datasæt fra Israel, Holland, Frankrig, Tyskland, USA og Storbritannien blev brugt som valideringskohorter.

Metaboliske multimorbiditetsklynger konstrueret ud fra 21 metaboliske parametre var associeret med risikoen for nye hjerte-kar-sygdomme. Parametrene omfattede kropsvægt, højde, taljeomkreds, high-density lipoprotein (HDL-C) og low-density lipoprotein (LDL-C), apolipoprotein A-1, total kolesterol, fastende insulinniveauer, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferase, aspartataminotransferase, alaninaminotransferase, glukosetolerance, urinsyre, triglycerider, hæmoglobin A1c og fastende plasmaglukose.

Baseret på disse parametre blev der identificeret fem klynger af metabolisk multimorbiditet, herunder en sund metabolisk profil, samt klynger med lavt HDL-kolesterol og apolipoprotein A1, højt LDL-kolesterol, apolipoprotein B og total kolesterol, insulinresistens, fedme, forhøjede leverenzymer og hyperglykæmi.

Afføringsprøver blev indsamlet fra alle deltagere, og metagenomsekventering blev udført ved hjælp af det ekstraherede DNA. Metagenomdata blev brugt til metagenomisk profilering af den oprindelige kohorte.

Deltagerne blev opdelt i to aldersgrupper (under eller over 60 år), og CVD-risikoforhold blev beregnet for de fire usunde multimorbiditetsklynger sammenlignet med klyngen med sund metabolisk profil. CVD-risikoforhold blev også beregnet for de yngre og ældre aldersgrupper.

Miljø- og værtsfaktorers indflydelse på tarmmikrobiomet blev vurderet, og tarmmikrobiomets unikhed og diversitetsindekser blev beregnet. Alders- og metabolismerelaterede træk ved tarmmikrobiomet blev derefter undersøgt, og sammenhænge mellem metabolisme, mikrobiel alder og risiko for hjerte-kar-sygdomme blev bestemt.

Resultaterne viste, at klyngerne med en sund metabolisk profil havde en henholdsvis 117 % og 75 % højere risiko for hjerte-kar-sygdomme over 11,1 år sammenlignet med klyngen med en sund metabolisk profil. Disse resultater blev bekræftet i valideringskohorten.

Derudover viste fækale metagenomdata, at tarmmikrobiomets sammensætning var forbundet med både alder og multimorbiditetsklynger. Blandt personer over 60 år var den øgede risiko for hjerte-kar-sygdomme forbundet med hyperglykæmi og fedmeklynger højere hos personer med højere mikrobiel alder og lavere hos personer med lavere mikrobiel alder, uafhængigt af køn, alder, kostfaktorer eller livsstil.

Ung mikrobiel alder, som var karakteriseret ved reduceret forekomst af Prevotella-arter, var forbundet med reduceret risiko for hjerte-kar-sygdomme hos ældre voksne fra usunde metaboliske klynger, uafhængigt af medicinbrug, kostfaktorer, uddannelsesniveau, køn, alder eller livsstil.

Undersøgelsen fandt tydelige aldersrelaterede signaturer i tarmmikrobiomet, såsom et signifikant fald i Bacteroides-arter og en stigning i den unikke og rigdom af fakultative anaerobe bakterier såsom Enterobacteriaceae og Streptococcus. Denne stigning i proinflammatoriske veje og mikrobielle aldringsmønstre synes at være forbundet med aldersrelaterede fald i immunitet, fordøjelse og fysiologisk funktion.

Afslutningsvis undersøgte studiet interaktionen mellem tarmmikrobiomets sammensætning og diversitet, alder og metabolisme samt dens sammenhæng med risiko for hjerte-kar-sygdomme. Det blev fundet, at tarmmikrobiomets sammensætning var associeret med alder og metaboliske multimorbiditetsparametre.

Derudover viste ung mikrobiom-alder sig at reducere risikoen for hjerte-kar-sygdomme forbundet med metabolisk dysfunktion, baseret på sammensætningen af tarmmikrobiomets arter, hvilket tyder på, at tarmmikrobiomet modulerer kardiovaskulær sundhed hos ældre voksne med metabolisk dysfunktion.