Microbiomul intestinal poate ajuta la menținerea masei osoase (studiu metagenomic)

Osteoporoza reprezintă o boală metabolică osoasă cu impact major asupra sănătății publice, caracterizată prin scăderea densității minerale osoase și creșterea riscului de fracturi. În China, prevalența osteoporozei la adulții peste 50 de ani era, în 2018, de 29,1% la femei și 13,5% la bărbați, o cifră în creștere pe fondul îmbătrânirii populației. Pe lângă factori cunoscuți precum înaintarea în vârstă, menopauza și deficiențele nutriționale, noi cercetări sugerează că microbiomul intestinal ar putea influența homeostazia osoasă prin mecanisme inflamatorii și metabolice.
Cu toate acestea, datele umane privind legătura între microbiom și pierderea osoasă non-autoimună sunt limitate și uneori contradictorii. În acest context, studiul publicat în npj | Metabolic Health and Disease și-a propus să exploreze relația dintre compoziția și funcțiile microbiomului intestinal și densitatea osoasă la o cohortă de adulți chinezi de vârstă medie și vârstnici.

Studiile preclinice au arătat că șoarecii crescuți în condiții sterile au densitate osoasă mai mare și niveluri mai reduse de inflamație comparativ cu cei crescuți convențional. În modelele de ovariectomie, pierderea osoasă a fost accentuată prin mecanisme dependente de microbiom. Administrarea de probiotice a demonstrat efecte protectoare asupra masei osoase. În studiile pe oameni, rezultatele sunt eterogene, fiind influențate de factori precum vârsta, regimul alimentar, geografia, metodele analitice și statusul hormonal. De asemenea, nu s-a studiat suficient modul în care structura generală a microbiomului (enterotipurile) influențează relația dintre vârstă și pierderea osoasă.

Despre studiu

Design și populație: Studiul a inclus 684 de persoane (50–76 ani) din cohorta Pinggu (Beijing), dintre care 48,2% femei postmenopauzale. Densitatea minerală osoasă (DMO) a fost măsurată la nivelul vertebrelor L1–L3 folosind tomografie computerizată cantitativă (QCT).

Clasificarea participanților:

• Grup normal (NC): DMO > 120 mg/cm³
• Osteopenie (ON): 80–120 mg/cm³
• Osteoporoză (OP): < 80 mg/cm³

Analize efectuate:

• Secvențiere metagenomică a microbiomului fecal (shotgun)
• Evaluare a diversității alfa și beta
• Analize corelaționale ajustate pentru factori de confuzie (vârstă, sex, BMI, WHR, dietă)
• Stratificare în funcție de enterotipuri: Bacteroides (ETB) și Prevotella (ETP)

Rezultate

Caracteristicile cohortelor

Vârsta medie a crescut semnificativ odată cu severitatea scăderii DMO: NC – 55,7 ani, ON – 58,2 ani, OP – 63,9 ani. Femeile au fost mai frecvent afectate, reprezentând 63,7% din grupul OP. Nu au fost observate diferențe semnificative între grupuri în privința BMI, WHR, consumului de lactate, carne roșie, alcool sau fumat. Coroborând datele, vârsta și sexul feminin au fost principalii factori de risc pentru scăderea masei osoase.

Microbiomul intestinal și DMO

Diversitate microbiană: Nu s-au observat diferențe semnificative între grupuri (alpha și beta diversitate).

Specii asociate pozitiv cu DMO:

• Lachnospira eligens
• Blautia wexlerae
• Alte specii din familia Lachnospiraceae și Ruminococcaceae
• Acestea sunt producători de butirat, un metabolit cu efecte antiinflamatorii și osteoprotectoare.

Specii asociate negativ cu DMO:

• Ruminococcus torques
• Dorea longicatena

Funcții microbiene relevante

Căile metabolice pentru:

• biosinteza L-argininei
• producția de butirat
• biosinteza tiaminei
• degradarea carbohidraților complecși

Aceste funcții au fost asociate pozitiv cu DMO, fiind semnificativ reduse în grupul OP. 86% dintre speciile asociate pozitiv cu DMO posedau gene pentru biosinteza L-argininei.

Influența enterotipurilor asupra relației vârstă–DMO

Două enterotipuri au fost identificate:

• ETP (Prevotella-dominant)
• ETB (Bacteroides-dominant)

Declinul DMO în funcție de vârstă a fost semnificativ mai accentuat la indivizii ETB (rho = –0,55) comparativ cu ETP (rho = –0,36). Aceste diferențe au fost observate independent de sex și validate într-o cohortă separată de 302 femei postmenopauzale. Analiza interacțiunii a arătat o asociere semnificativă între vârstă și enterotip asupra DMO (P = 0,001). În ETB, abundența Bacteroides a fost negativ corelată cu speciile și căile metabolice benefice pentru os.

Interpretare

Studiul relevă un grad moderat de disbioză intestinală în rândul adulților cu osteopenie sau osteoporoză, dar identifică asocieri puternice între scăderea DMO și reducerea abundenței speciilor producătoare de butirat și L-arginină. Aceste două metabolite joacă un rol central în menținerea sănătății osoase prin:

• Butiratul – stimulează celulele T reglatoare și inhibă inflamația, susținând homeostazia osteoblastică.
• L-arginina – precursor al oxidului nitric (NO), care inhibă resorbția osoasă prin osteoclaste.

Datele sunt în concordanță cu studii anterioare pe modele animale, în care suplimentarea cu probiotice producătoare de L-arginină sau butirat a crescut densitatea osoasă și răspunsul la exerciții de tip „bone-loading”.

Mai mult, compoziția enterotipică a microbiomului influențează semnificativ relația dintre vârstă și DMO. Indivizii cu profil ETB au avut un risc mai mare de osteoporoză, iar interacțiunea negativă dintre Bacteroides și alte specii benefice sugerează existența unui conflict funcțional sau competiție metabolică în acest tip de microbiom.

Concluzii

Acest studiu oferă dovezi solide că microbiomul intestinal influențează pierderea osoasă legată de vârstă, în special prin compoziția enterotipurilor și capacitatea metabolică a speciilor dominante. Identificarea speciilor din familia Lachnospiraceae și a căilor metabolice implicate în biosinteza butiratului și L-argininei deschide noi direcții pentru:

• Intervenții nutriționale sau probiotice personalizate
• Stratificarea riscului de osteoporoză în funcție de enterotip
• Dezvoltarea terapiilor microbiene adjuvante în sănătatea osoasă

Limite și perspective viitoare

• Studiul este transversal, limitând concluziile cauzale.
• Lipsa datelor longitudinale împiedică analiza evoluției microbiomului în timp.
• Sunt necesare studii intervenționale și mecanistice pentru a valida potențialul terapeutic al microbiomului în menținerea masei osoase la vârstnici.

În final, aceste rezultate susțin ideea că sănătatea osoasă poate fi influențată prin manipularea compoziției și funcției microbiomului intestinal – o direcție promițătoare în prevenția osteoporozei și promovarea îmbătrânirii sănătoase.