Interacțiunea dintre microbiom și metabolom, esențială în reglarea glicemiei și răspunsul la intervențiile de stil de viață

Un nou studiu de anvergură, publicat în jurnalul Nature Medicine, aduce o perspectivă complexă asupra modului în care microbiomul intestinal și metabolomul plasmatic influențează controlul glicemic și răspunsul organismului la schimbările stilului de viață, în contextul diabetului zaharat de tip 2 și al stărilor prediabetice. Cercetarea a urmărit să descifreze legăturile dintre dezechilibrele metabolice, compoziția microbiotei intestinale și modificările stilului de viață, cum ar fi dieta și exercițiul fizic, deschizând noi oportunități pentru personalizarea strategiilor de prevenție și tratament în diabet.
Diabetul zaharat de tip 2 este rezultatul unei interacțiuni complexe între factori genetici și de mediu, iar tot mai multe dovezi sugerează existența unor subgrupuri distincte de pacienți, cu mecanisme fiziopatologice variate. Până la 70% dintre cazurile de diabet zaharat de tip 2 pot fi atribuite unei alimentații suboptime, iar microbiomul intestinal contribuie semnificativ la variațiile profilului metabolic circulant, influențând cu 10–15% nivelurile metaboliților din sânge.

Metabolomul - ansamblul de metaboliți din circulație - reflectă nu doar dieta și caracteristicile genetice ale gazdei, ci și activitatea microbiomului intestinal. Înțelegerea acestor interacțiuni poate explica diferențele individuale în susceptibilitatea la diabet, dar și în eficiența intervențiilor terapeutice. Această cercetare s-a concentrat pe identificarea metabolitilor legați de microbiom, implicați în heterogenitatea fenotipurilor prediabetice și diabetice, precum și pe analiza modului în care intervențiile asupra stilului de viață modifică aceste profiluri metabolice.

Despre studiu

Cercetarea a inclus două cohorte din Suedia, totalizând aproape 1.200 de participanți cu vârste între 50 și 64 de ani. Aceștia au fost selectați în funcție de nivelul de toleranță la glucoză, de la normoglicemie la diabet zaharat de tip 2 netratat.

Profilarea metabolomică a inclus 978 de metaboliți plasmatici, majoritatea derivați din metabolismul lipidelor (45,4%) și al aminoacizilor (22,1%). Pentru fiecare metabolit s-a analizat influența a trei factori majori:

• Date clinice: 34 de biomarkeri, inclusiv indici glicemici și lipidici.
• Compoziția microbiomului: peste 1.400 de specii bacteriene.
• Dieta: 193 de variabile alimentare obținute prin chestionare validate.

Prin modele statistice avansate, s-a evaluat contribuția fiecăruia dintre acești factori la variația metabolomică observată în prediabet și diabet zaharat de tip 2.

Rezultatele au arătat că:

• Datele clinice au explicat în medie 56% din variația metabolomului.
• Microbiomul intestinal a explicat aproximativ 30% - de două ori mai mult decât în populațiile sănătoase investigate anterior.
• Dieta a contribuit într-o proporție de 12%.

Aceste descoperiri sugerează că modificările microbiotei intestinale joacă un rol esențial în reglarea metabolismului la persoanele cu tulburări de control glicemic.

Rezultate

Metaboliți asociați cu controlul glicemic alterat

Cercetătorii au identificat un set de 502 metaboliți ale căror niveluri plasmatic au fost modificate semnificativ la persoanele cu prediabet sau diabet zaharat de tip 2, comparativ cu indivizii normoglicemici. Dintre aceștia, 143 au fost strâns corelați cu microbiomul intestinal.

Analiza a relevat:

• O suprapunere importantă între metaboliții asociați cu diabetul și cei implicați în alte afecțiuni cardiometabolice, cum ar fi insuficiența cardiacă, boala coronariană și sindromul coronarian acut.
• Aproximativ 70% dintre metaboliții modificați în obezitate se regăsesc și în profilul metabolic al prediabetului și diabetului de tip 2.

Această intersecție sugerează existența unor căi metabolice comune între obezitate, diabet și bolile cardiovasculare.

Un aspect interesant este diferențierea între subtipurile de prediabet: Persoanele cu alterare izolată a glicemiei bazale au prezentat o încărcătură metabolică diferită față de cele cu alterare a toleranței la glucoză, susținând ipoteza existenței unor mecanisme patogenice distincte.

Metaboliți predictivi și clasificare

Modelele de clasificare bazate pe profilul metabolomic au arătat performanțe superioare față de scorurile de risc tradiționale. Clasificatoarele bazate pe metaboliții asociați cu microbiomul au demonstrat acuratețe ridicată în diferențierea persoanelor cu control glicemic alterat față de cele normoglicemice.

Aceste rezultate sugerează că analiza metabolomică are potențialul de a deveni un instrument de screening valoros pentru identificarea precoce a persoanelor cu risc crescut de diabet.

Impactul stilului de viață

Intervențiile de scurtă durată prin dietă sau exerciții fizice au reușit să modifice semnificativ aproximativ două treimi dintre metaboliții asociați cu diabetul. S-a constatat că:

• Unii metaboliți răspund exclusiv la dietă, alții doar la exerciții, în timp ce unii se normalizează prin ambele tipuri de intervenție.
• Nivelurile metabolitului hipurat, puternic corelat cu diversitatea microbiomului intestinal, par influențate mai degrabă de activitatea fizică susținută pe termen lung decât de intervenții de scurtă durată.

Aceste observații susțin ideea că o combinație între dietă și exerciții fizice este optimă pentru îmbunătățirea sănătății metabolice.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că interacțiunea dintre microbiomul intestinal și metabolom joacă un rol esențial în controlul glicemic și în răspunsul organismului la schimbările stilului de viață. Identificarea a peste 500 de metaboliți asociați cu alterarea controlului glicemic, dintre care o treime legați de microbiom, subliniază importanța intervențiilor personalizate, integrate, pentru prevenirea și tratamentul diabetului de tip 2.

Prin integrarea datelor multi-omice și validarea în cohorte externe, cercetarea oferă o resursă valoroasă pentru dezvoltarea de noi biomarkeri și ținte terapeutice, aducând o contribuție semnificativă la înțelegerea profundă a patogenezei diabetului și la conturarea viitoarelor strategii de management personalizat al bolii.