Изменения в кишечных бактериях могут быть предупредительным признаком сердечно-сосудистых заболеваний

В текущем исследовании ученые стремились изучить взаимосвязь между кишечными микроорганизмами, функциональными путями и ишемической болезнью сердца.

Они выбрали участников из когортного исследования Kangbuk Samsung. Они исключили участников с определенными факторами риска, такими как рак в анамнезе или недавнее использование антибиотиков.

Они выбрали 14 человек с ишемической болезнью сердца и 28 человек из контрольной группы, собрав у каждого образцы фекалий. Трое участников были женщинами, а средний возраст участников составил около 53 лет.

Исследователи использовали методику под названием метагеномика дробовика чтобы получить полную картину различий бактерий и функциональных изменений.

Патрик Ки, доктор медицинских наук, кардиолог из Vital Heart & Vein, не принимавший участия в этом исследовании, подробно рассказал о методах исследования. Медицинские новости сегодня. Ки сказал нам следующее:

«Этот подход (метагеномика дробовика) не только определяет, какие микробы присутствуют, но также реконструирует метаболический потенциал микробного сообщества — какие биохимические пути способны осуществлять эти микробы (…) Чтобы разобраться в обширных данных ДНК, исследователи использовали алгоритмы для группировки связанных фрагментов в полные или почти полные микробные геномы, известные как геномы, собранные в метагеном (MAG)».

Изучив данные всех участников, исследователи идентифицировали 520 видов бактерий. Хотя бактериальное разнообразие было одинаковым для обеих групп, исследователи обнаружили 15 видов бактерий, количество которых значительно различалось в двух группах.

В группе с ишемической болезнью сердца было значительно увеличено количество семи видов бактерий, а количество восьми видов было истощено по сравнению со здоровыми людьми.

Авторы предполагают, что одним из изменений, которые могут произойти у людей с ишемической болезнью сердца, является увеличение количества некоторых бактерий и уменьшение количества видов бактерий, которые вызывают короткоцепочечные жирные кислоты.

Данные также обнаружили различия в нескольких метаболических путях между двумя группами. Некоторые пути были обогащены, а другие истощены.

Конкретные бактерии, участвующие в этих путях, различались. Также наблюдались различия в метаболизме аминокислот и углеводов в группе пациентов с ишемической болезнью сердца по сравнению с контрольной группой.

Автор исследования Хан-На Ким, доктор философии, доцент Университета Сонгюнкван (SAIHST) в Сеуле, Республика Корея, объяснила МНТ:

«Мы обнаружили не только разницу в том, какие бактерии присутствовали, но и в том, какие биологические функции они выполняли. У людей с (ишемической болезнью сердца) было заметно меньше защитных микробов, которые производят короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) — молекулы, которые помогают уменьшить воспаление и поддерживать здоровье сосудов. Напротив, мы наблюдали более высокую активность в микробных метаболических путях, таких как цикл мочевины и биосинтез L-цитруллина, которые связаны с воспалением и сердечно-сосудистым стрессом. Эти функциональные изменения предполагают переход от сбалансировано для провоспалительной среды кишечника».

Исследователи также выявили определенные метаболитыкоторые представляют собой компоненты, вырабатываемые или используемые в обмене веществ, которые различаются в двух группах.

Уровень одного метаболита, инозина, был значительно повышен среди участников с ишемической болезнью сердца, тогда как уровень двух других в этой группе был значительно ниже.

Исследователи стремились выяснить, может ли учет метаболитов и бактериальных таксонов помочь в выявлении случаев ишемической болезни сердца, используя модель, называемую моделью классификации случайного леса.

Учет обоих факторов оказался полезным. Что касается модели, учитывающей виды бактерий, Ким объяснила, что «микробный профиль показал высокую прогностическую эффективность (…), что указывает на то, что данные микробиома кишечника могут способствовать лучшему пониманию сердечно-сосудистого риска в сочетании с установленными клиническими показателями».

Используя геномы, собранные в метагеноме, или MAG, исследователи идентифицировали виды бактерий, общие для участников с ишемической болезнью сердца и контрольной группы, а также некоторые только в группе с ишемической болезнью сердца, а некоторые только в контрольной группе.

Определенные метаболические функции также были выше у участников с ишемической болезнью сердца, тогда как другие метаболические функции были выше у контрольной группы.

Исследование объясняет, что метаболические признаки MAG, полученных при ишемической болезни сердца, связаны с сердечно-сосудистыми проблемами и необычными изменениями воспалительных кишечных бактерий (дисбактериоз).

Кроме того, они идентифицировали ряд важных генов, которые различались у MAG из двух групп, и даже функциональные характеристики различий между одними и теми же типами бактерий.

«Благодаря анализу генома, собранного в метагеном (MAG), мы также обнаружили, что бактерии одного и того же вида могут вести себя по-разному в зависимости от состояния здоровья хозяина», — сказал Ким.

«Даже микробы, традиционно считающиеся полезными, такие как Аккермансия или фекалибактериипоказали различия на уровне штаммов: некоторые из них несли генетические особенности, связанные с воспалением или выработкой триметиламина (ТМА), соединения, связанного с атеросклерозом», — пояснил исследователь.

Это исследование имеет ограничения. Участники уже были участниками когортного исследования Kangbuk Samsung, что могло повлиять на доступную выборку.

Например, в эту выборку вошли все взрослые в возрасте от 23 до 77 лет. Поскольку это исследование было перекрестным, оно не может определить причину, и исследователи подчеркивают необходимость долгосрочных исследований.

Исследователи также признали, что, хотя метагеномика дробовика помогает выявить метаболический потенциал, это все еще ограниченный подход, и будущие исследования могут заняться более прямым подходом.

Кроме того, исследователи включали вид микробов только в том случае, если он был обнаружен как минимум в 10% образцов. Таким образом, более редкие бактерии могут стать предметом будущих исследований.

Исследование получило финансирование в виде гранта от правительства Кореи, и в основном документе не указано участие спонсоров исследования.

Ки также отметил несколько ограничений исследования, подчеркнув:

• «Небольшой размер выборки и отсутствие этнического разнообразия: 42 участника (в основном мужчины и только 14 человек с ишемической болезнью сердца). Все испытуемые были корейцами, у которых была разная генетика, диета и факторы окружающей среды, что затрудняло обобщение данных по этой этнической группе на другие группы населения.
• Дизайн с одной временной точкой: Ишемическая болезнь сердца развивается на протяжении многих десятилетий, но образцы в этом исследовании были собраны в один момент времени и могут не отражать исторические изменения в микробиоте кишечника на протяжении жизни людей.
• Отсутствие метаболомической валидации: Все функциональные выводы (сдвиги путей, предсказания метаболитов) основаны на обилии ДНК; метатранскриптомная или метаболомная проверка не проводилась, поэтому фактическая метаболическая активность не подтверждена.
• К очевидным благоприятным (прогнозируемым показателям) следует относиться с осторожностью.: Это исследование основано на невероятно небольшом количестве материалов: перекрестном исследовании с участием всего 42 участников (всего 14 пациентов с ишемической болезнью сердца), а доверительные интервалы широкие (59–100%), что указывает на высокий риск переобучения».

В этом исследовании обсуждаются факторы, которые могут повлиять на ишемическую болезнь сердца и, таким образом, потенциальные области, на которые следует нацелиться, когда речь идет о снижении риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Учет этих крошечных микроорганизмов также может помочь определить, насколько высок риск развития ишемической болезни сердца.

Ким отметил, что:

«Хотя в нашем исследовании непосредственно не проверялись клинические вмешательства, микробный состав и функциональные пути, которые мы выявили, были тесно связаны с воспалением и метаболическим стрессом, которые являются ключевыми механизмами сердечно-сосудистых заболеваний (…). Заглядывая в будущее, дальнейшие исследования должны оценить, может ли мониторинг или модуляция кишечного микробиома улучшить раннее выявление или стратификацию риска сердечно-сосудистых заболеваний».

Кевин Шах, доктор медицинских наук, сертифицированный кардиолог и директор программы по работе с сердечной недостаточностью в Институте сердца и сосудов MemorialCare при Медицинском центре Лонг-Бич в Лонг-Бич, Калифорния, также был воодушевлен будущими исследованиями в этой области.

Шах рассказал МНТ что «возможность интеграции показателей кишечного микробиома в профилирование сердечно-сосудистых рисков является захватывающей в будущем».

«На данный момент нашим приоритетом остаются научно обоснованные вмешательства, такие как физические упражнения и медицинская терапия, основанная на клинических руководствах, в то время как исследовательское сообщество продолжит изучение стратегий, ориентированных на микробиом, в более крупных проспективных исследованиях», — добавил он.