Studie onthult belangrijke rol darmmicrobioom bij veroudering en hartziekten

In een onlangs gepubliceerd onderzoek in Nature Medicine voerde een groep Chinese wetenschappers een prospectieve analyse uit van metabole multimorbiditeitsclusters op basis van 21 metabole parameters. Ze wilden de kenmerken van het darmmicrobioom onderzoeken die verband houden met metabolisme en leeftijd. Zo wilden ze de relatie tussen metabolisme, leeftijd en het risico op hart- en vaatziekten op de lange termijn beter begrijpen.

Hart- en vaatziekten zijn wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak. Stofwisselingsstoornissen en leeftijd, die ook nauw met elkaar verbonden zijn, zouden het risico op hart- en vaatziekten aanzienlijk verhogen. Stofwisselingsstoornissen worden complexer en komen vaker voor met de leeftijd. Bij ouderen ontwikkelen hart- en vaatziekten zich meestal in de context van multimorbiditeit.

Groeiend bewijs over verouderingspatronen die verband houden met de diversiteit van het darmmicrobioom in verschillende populaties suggereert dat het darmmicrobioom immuniteit en metabolisme verbindt, leeftijdsgerelateerde veranderingen ondergaat en mogelijk de basis vormt voor gezond ouder worden. Studies hebben aangetoond dat een lage Bacteroides-diversiteit en een toegenomen diversiteit aan unieke taxa in het darmmicrobioom geassocieerd zijn met gezond ouder worden. De patronen van interacties tussen het darmmicrobioom, metabolisme en leeftijd en de mate waarin deze interacties de cardiovasculaire gezondheid beïnvloeden, blijven echter onduidelijk.

In deze studie begonnen de onderzoekers met het definiëren van multimorbiditeitsclusters op basis van specifieke metabole parameters en onderzochten vervolgens de kenmerken van het darmmicrobioom die verband houden met leeftijd en deze multimorbiditeitsclusters. Vervolgens definieerden ze het concept 'microbiële leeftijd' op basis van variaties in darmmicrobioomkenmerken en 55 microbiële soorten die verband houden met leeftijd. Dit gebruikten ze vervolgens om de rol van de samenstelling van het darmmicrobioom en de microbiële leeftijd in specifieke multimorbiditeitsclusters te bepalen.

De eerste cohorten omvatten volwassenen van 40 tot 93 jaar. Gegevens over demografische kenmerken, medische voorgeschiedenis, metabole variabelen en leefstijlfactoren zoals alcoholgebruik, roken en fysieke activiteit werden verzameld in 2010 en 2014. Follow-upgegevens omvatten informatie over incidente hart- en vaatziekten. Vier fecale metagenomische datasets uit Israël, Nederland, Frankrijk, Duitsland, de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk werden gebruikt als validatiecohorten.

Metabole multimorbiditeitsclusters, samengesteld uit 21 metabole parameters, waren geassocieerd met het risico op incidente cardiovasculaire aandoeningen. Deze parameters omvatten lichaamsgewicht, lengte, middelomtrek, high-density lipoproteïne (HDL-C) en low-density lipoproteïne (LDL-C), apolipoproteïne A-1, totaal cholesterol, nuchtere insulinespiegels, apolipoproteïne B, γ-glutamyltransferase, aspartaataminotransferase, alanineaminotransferase, glucosetolerantie, urinezuur, triglyceriden, hemoglobine A1c en nuchtere plasmaglucose.

Op basis van deze parameters werden vijf clusters van metabole multimorbiditeit geïdentificeerd, waaronder een gezond metabool profiel, maar ook clusters met een laag HDL-C en apolipoproteïne A1, een hoog LDL-C, apolipoproteïne B en totaal cholesterol, insulineresistentie, obesitas, verhoogde leverenzymen en hyperglykemie.

Van alle deelnemers werden ontlastingsmonsters verzameld en metagenoomsequentie werd uitgevoerd met behulp van het geëxtraheerde DNA. Metagenoomgegevens werden gebruikt voor metagenomische profilering van het oorspronkelijke cohort.

De deelnemers werden verdeeld in twee leeftijdsgroepen (jonger of ouder dan 60 jaar) en er werden risicoverhoudingen voor hart- en vaatziekten berekend voor de vier clusters met ongezonde multimorbiditeit vergeleken met het cluster met een gezond metabolisch profiel. Er werden ook risicoverhoudingen voor hart- en vaatziekten berekend voor de jongere en oudere leeftijdsgroepen.

De invloed van omgevings- en gastheerfactoren op het darmmicrobioom werd beoordeeld en de uniciteit en diversiteit van het darmmicrobioom werden berekend. Vervolgens werden leeftijds- en metabolismegerelateerde kenmerken van het darmmicrobioom onderzocht en werden associaties tussen metabolisme, microbiële leeftijd en het risico op hart- en vaatziekten vastgesteld.

De resultaten toonden aan dat de clusters met hyperglykemie en obesitas vergeleken met de clusters met een gezond metabolisch profiel een respectievelijk 117% en 75% hoger risico op hart- en vaatziekten hadden gedurende 11,1 jaar. Deze resultaten werden bevestigd in het validatiecohort.

Bovendien toonden fecale metagenoomgegevens aan dat de samenstelling van het darmmicrobioom geassocieerd was met zowel leeftijd als multimorbiditeitsclusters. Bij personen ouder dan 60 jaar was het verhoogde risico op hart- en vaatziekten geassocieerd met hyperglykemie en obesitasclusters hoger bij personen met een hogere microbiële leeftijd en lager bij personen met een lagere microbiële leeftijd, ongeacht geslacht, leeftijd, voedingsfactoren of levensstijl.

De jonge microbiële leeftijd, die gekenmerkt wordt door een verminderde overvloed aan Prevotella-soorten, werd geassocieerd met een verlaagd risico op CVD bij ouderen door ongezonde metabolische clusters, onafhankelijk van medicijngebruik, voedingsfactoren, opleidingsniveau, geslacht, leeftijd of levensstijl.

De studie vond specifieke leeftijdsgerelateerde kenmerken van het darmmicrobioom, zoals een significante afname van Bacteroides-soorten en een toename van de uniekheid en rijkdom van facultatief anaërobe bacteriën zoals Enterobacteriaceae en Streptococcus. Deze toename van pro-inflammatoire paden en microbiële verouderingspatronen lijkt verband te houden met leeftijdsgerelateerde afnames in immuniteit, spijsvertering en fysiologische functie.

Concluderend onderzocht de studie de interactie tussen de samenstelling van het darmmicrobioom en diversiteit, leeftijd en metabolisme en de associatie ervan met het risico op hart- en vaatziekten. Er werd vastgesteld dat de samenstelling van het darmmicrobioom verband hield met leeftijd en metabole multimorbiditeitsparameters.

Bovendien bleek uit de samenstelling van de soorten darmmicrobioom dat een jonge microbiële leeftijd het risico op hart- en vaatziekten geassocieerd met metabole disfuncties verlaagt. Dit suggereert dat de darmmicrobioom de cardiovasculaire gezondheid bij ouderen met metabole disfuncties beïnvloedt.