Studie zeigt wichtige Rolle des Darmmikrobioms bei Alterung und Herzerkrankungen
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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In einer kürzlich in Nature Medicine veröffentlichten Studie führte eine Gruppe chinesischer Wissenschaftler eine prospektive Analyse metabolischer Multimorbiditätscluster anhand von 21 Stoffwechselparametern durch, um die mit Stoffwechsel und Alter verbundenen Darmmikrobiomsignaturen zu untersuchen und die Beziehung zwischen Stoffwechsel, Alter und langfristigem Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen besser zu verstehen.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind eine der Hauptursachen für die weltweite Sterblichkeit, und Stoffwechselstörungen und Alter, die ebenfalls eng miteinander verbunden sind, erhöhen vermutlich das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen erheblich. Stoffwechselstörungen werden mit zunehmendem Alter komplexer und weitverbreiteter, und bei älteren Erwachsenen entwickeln sich Herz-Kreislauf-Erkrankungen typischerweise im Rahmen von Multimorbidität.
Zunehmende Hinweise auf Alterungsmuster, die mit der Vielfalt des Darmmikrobioms in verschiedenen Populationen in Zusammenhang stehen, deuten darauf hin, dass das Darmmikrobiom Immunität und Stoffwechsel verbindet, altersbedingten Veränderungen unterliegt und möglicherweise der gesunden Alterung zugrunde liegt. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine geringe Bacteroides-Vielfalt und eine erhöhte Vielfalt einzigartiger Taxa im Darmmikrobiom mit gesunder Alterung in Zusammenhang stehen. Die Muster der Wechselwirkungen zwischen Darmmikrobiom, Stoffwechsel und Alter und das Ausmaß, in dem diese Wechselwirkungen die Herz-Kreislauf-Gesundheit beeinflussen, bleiben jedoch unklar.
In dieser Studie begannen die Forscher mit der Identifizierung von Multimorbiditätsclustern anhand spezifischer Stoffwechselparameter und untersuchten dann Darmmikrobiomsignaturen, die mit dem Alter und diesen Multimorbiditätsclustern in Zusammenhang stehen. Darüber hinaus definierten sie auf Grundlage von Variationen in Darmmikrobiomsignaturen und 55 altersbedingten mikrobiellen Arten das Konzept des mikrobiellen Alters, das dann verwendet wurde, um die Rolle der Darmmikrobiomzusammensetzung und des mikrobiellen Alters in bestimmten Multimorbiditätsclustern zu bestimmen.
Die ursprünglichen Kohorten umfassten Erwachsene im Alter von 40 bis 93 Jahren. Daten zu demografischen Merkmalen, Krankengeschichten, Stoffwechselvariablen und Lebensstilfaktoren wie Alkoholkonsum, Rauchen und körperlichem Aktivitätsniveau wurden 2010 und 2014 erhoben. Die Folgedaten enthielten Informationen zu diagnostizierten Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Vier fäkale metagenomische Datensätze aus Israel, den Niederlanden, Frankreich, Deutschland, den USA und dem Vereinigten Königreich wurden als Validierungskohorten verwendet.
Auf 21 Stoffwechselparametern basierende Cluster metabolischer Multimorbidität wurden mit dem Risiko kardiovaskulärer Erkrankungen in Zusammenhang gebracht. Zu den Parametern gehörten Körpergewicht, Größe, Taillenumfang, Cholesterin hoher und niedriger Dichte (HDL-C und LDL-C), Apolipoprotein A-1, Gesamtcholesterin, Nüchterninsulinspiegel, Apolipoprotein B, γ-Glutamyltransferase, Aspartataminotransferase, Alaninaminotransferase, Toleranz gegenüber Glukose, Harnsäure, Triglyceriden, Hämoglobin A1c und Nüchternplasmaglukose.
Basierend auf diesen Parametern wurden fünf Cluster metabolischer Multimorbidität identifiziert, darunter ein gesundes Stoffwechselprofil sowie Cluster mit niedrigen HDL-C- und Apolipoprotein-A1-Spiegeln, hohen LDL-C-, Apolipoprotein-B- und Gesamtcholesterinspiegeln, Insulinresistenz, Fettleibigkeit, erhöhten Leberenzymen und Hyperglykämie.
Von allen Teilnehmern wurden Stuhlproben gesammelt und mithilfe der extrahierten DNA eine Metagenomsequenzierung durchgeführt. Metagenomdaten wurden für die metagenomische Profilierung der ursprünglichen Kohorte verwendet.
Die Teilnehmer wurden in zwei Altersgruppen (unter oder über 60 Jahre) unterteilt und CVD-Risikoverhältnisse wurden für die vier Cluster ungesunder Multimorbidität im Vergleich zum Cluster mit gesundem Stoffwechselprofil berechnet. Risikoverhältnisse für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wurden auch für jüngere und ältere Altersgruppen berechnet.
Der Einfluss von Umwelt- und Wirtsfaktoren auf das Darmmikrobiom wurde bewertet und die Einzigartigkeits- und Diversitätsindizes des Darmmikrobioms wurden berechnet. Anschließend untersuchten wir alters- und stoffwechselbezogene Merkmale des Darmmikrobioms und identifizierten Zusammenhänge zwischen Stoffwechsel, mikrobiellem Alter und Herz-Kreislauf-Erkrankungsrisiko.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Cluster Hyperglykämie und Fettleibigkeit im Vergleich zum Cluster mit gesundem Stoffwechselprofil über 11,1 Jahre ein um 117 % bzw. 75 % höheres Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen aufwiesen. Diese Ergebnisse wurden in der Validierungskohorte bestätigt.
Darüber hinaus zeigten fäkale Metagenomdaten, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms sowohl mit dem Alter als auch mit Multimorbiditätsclustern assoziiert war. Bei Personen über 60 Jahren war das erhöhte Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Zusammenhang mit Hyperglykämie und Fettleibigkeitsclustern bei Personen mit höherem mikrobiellen Alter größer und bei Personen mit niedrigerem mikrobiellen Alter geringer, unabhängig von Geschlecht, Alter, Ernährungsfaktoren oder Lebensstil.
Jüngeres mikrobielles Alter, das durch eine geringere Häufigkeit von Prevotella-Arten gekennzeichnet war, war bei älteren Erwachsenen mit einem geringeren Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen aufgrund ungesunder Stoffwechselcluster verbunden, unabhängig von Medikamenten, Ernährungsfaktoren, Bildungsniveau, Geschlecht, Alter oder Lebensstil.
Die Studie enthüllte deutliche altersbedingte Signaturen des Darmmikrobioms, wie beispielsweise einen signifikanten Rückgang der Bacteroides-Arten und eine Zunahme der Einzigartigkeit und Fülle fakultativ anaerober Bakterien wie Enterobacteriaceae und Streptococcus. Diese Zunahme entzündungsfördernder Wege und mikrobieller Alterungsmuster scheint mit altersbedingten Rückgängen der Immunität, der Verdauung und der physiologischen Funktion verbunden zu sein.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Studie die Wechselwirkung zwischen der Zusammensetzung und Vielfalt des Darmmikrobioms, dem Alter und dem Stoffwechsel sowie deren Zusammenhang mit dem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen untersucht hat. Es wurde festgestellt, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms mit dem Alter und metabolischen Multimorbiditätsparametern zusammenhängt.
Darüber hinaus wurde basierend auf der Artenzusammensetzung des Darmmikrobioms festgestellt, dass ein junges mikrobielles Alter das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Zusammenhang mit Stoffwechselstörungen verringert, was darauf hindeutet, dass das Darmmikrobiom die Herz-Kreislauf-Gesundheit bei älteren Erwachsenen mit Stoffwechselstörungen moduliert.