Microbiomul intestinal, posibil factor în dezvoltarea dislipidemiei

Un studiu realizat pe o cohortă coreeană și bazat pe secvențiere metagenomică de tip shotgun a analizat relația dintre microbiomul intestinal și dislipidemie. Cercetarea publicată în jurnalul Microbiology Spectrum arată că dislipidemia este asociată cu modificări specifice ale compoziției bacteriene intestinale și ale funcțiilor metabolice microbiene, în special cu reducerea bacteriilor producătoare de acizi grași cu lanț scurt și cu alterări ale unor căi metabolice implicate în homeostazia lipidică.

Idei principale

• Dislipidemia este o tulburare metabolică caracterizată prin valori anormale ale lipidelor sanguine și reprezintă un factor major de risc cardiovascular.
• Analiza a inclus 1.384 de participanți, dintre care 895 cu dislipidemie și 489 controale.
• Au fost identificate diferențe specifice în compoziția microbiomului intestinal la nivel de specie.
• Bacteriile producătoare de acizi grași cu lanț scurt au fost semnificativ reduse în dislipidemie.
• Au fost identificate alterări funcționale ale căilor metabolice microbiene, inclusiv în biosinteza aminoacizilor și metabolismul energetic.
• Unele gene de rezistență la antibiotice au prezentat asocieri exploratorii cu dislipidemia.

Context

Dislipidemia este definită prin modificări ale profilului lipidic plasmatic, incluzând creșterea colesterolului total, a lipoproteinelor cu densitate mică sau a trigliceridelor și scăderea lipoproteinelor cu densitate mare. Această afecțiune contribuie semnificativ la dezvoltarea bolilor cardiovasculare.

În coreea de Sud, prevalența dislipidemiei este estimată la aproximativ 45,6% la bărbați și 31,3% la femei, cu o creștere observată inclusiv la persoane tinere și la indivizi cu indice de masă corporală normal.

În ultimii ani, microbiomul intestinal a fost implicat în reglarea metabolismului lipidic. Studii observaționale au arătat asocieri între anumite genuri bacteriene intestinale și biomarkerii lipidici sanguini. De asemenea, metaboliții produși de microbiota intestinală pot influența procese metabolice sistemice.

Printre acești metaboliți se numără:

• acizii grași cu lanț scurt, care au rol antiinflamator și metabolic;
• lipopolizaharidele, implicate în inflamația sistemică;
• trimetilamina N-oxid, asociată cu riscul cardiovascular.

În ciuda acestor observații, majoritatea studiilor anterioare au utilizat metode de secvențiere limitate, care nu permit analiza detaliată a funcțiilor metabolice ale microbiomului intestinal.

Despre studiu

Designul studiului

Cercetarea a utilizat secvențiere metagenomică de tip shotgun pentru a caracteriza compoziția și funcțiile microbiomului intestinal la o cohortă largă de participanți.

Au fost analizate probe fecale de la 1.384 de participanți, dintre care:

• 895 persoane cu dislipidemie
• 489 persoane fără dislipidemie

După filtrarea secvențelor de calitate scăzută și eliminarea ADN-ului uman, analiza a utilizat în medie 6,36 gigabaze de date și aproximativ 42,4 milioane de secvențe per probă.

Caracteristicile participanților

Comparativ cu grupul de control, participanții cu dislipidemie au prezentat:

• vârstă medie mai mare;
• indice de masă corporală mai ridicat;
• niveluri mai mari ale glicemiei;
• valori crescute ale colesterolului total și trigliceridelor;
• valori mai ridicate ale tensiunii arteriale.

Valorile medii ale lipidelor au fost:

• colesterol total: 212,8 mg/dL în dislipidemie vs 171,9 mg/dL în control;
• trigliceride: 143,2 mg/dL vs 81,6 mg/dL;
• colesterol LDL: 138,9 mg/dL vs 98,9 mg/dL;
• colesterol HDL: 54 mg/dL vs 61,5 mg/dL.

Analiza compoziției microbiomului

În total au fost identificate 755 specii bacteriene, dintre care 171 au fost prezente la peste 10% dintre participanți și au fost incluse în analiza principală.

Speciile cele mai frecvente au fost:

• Prevotella copri – 19,28%
• Bacteroides plebeius – 7,52%

După ajustarea pentru factori precum vârsta, sexul, indicele de masă corporală, glicemia și tensiunea arterială, patru specii bacteriene au prezentat asocieri semnificative cu dislipidemia.

Rezultate

Specii bacteriene asociate cu dislipidemia

Dislipidemia a fost asociată cu modificări specifice la nivel de specie bacteriană:

• creșterea abundenței Bacteroides caccae;
• scăderea abundenței Coprococcus eutactus;
• scăderea abundenței Coprococcus catus;
• scăderea abundenței Blautia obeum.

Majoritatea speciilor reduse în dislipidemie sunt bacterii producătoare de acizi grași cu lanț scurt.

Rolul bacteriilor producătoare de acizi grași cu lanț scurt

Acizii grași cu lanț scurt, precum acetatul, propionatul și butiratul, contribuie la:

• menținerea integrității barierei intestinale;
• reglarea inflamației sistemice;
• controlul metabolismului lipidic.

Reducerea acestor bacterii poate duce la:

• creșterea permeabilității intestinale;
• endotoxemie metabolică;
• inflamație sistemică de intensitate scăzută.

Căi metabolice microbiene alterate

Analiza funcțională a identificat șase căi metabolice diferite între grupurile studiate după ajustarea pentru factori de confuzie.

Calea metabolică crescută în dislipidemie a fost:

• biosinteza dTDP-beta-D-fucofuranozei, implicată în formarea antigenului O al lipopolizaharidelor bacteriene.

Căile metabolice reduse în dislipidemie au inclus:

• biosinteza glicogenului;
• biosinteza glutaminei;
• biosinteza peptidoglicanului;
• reciclarea ribonucleozidelor pirimidinice.

Metaboliți intestinali prezis

Analiza metabolomică predictivă a identificat 80 de metaboliți intestinali.

După ajustarea pentru covariate, metabolitul care a rămas semnificativ redus în dislipidemie a fost:

• pseudouridina.

Alți metaboliți cu diferențe marginale au inclus:

• uracil;
• N-acetilhistidină;
• ketodeoxicolat.

Gene de rezistență la antibiotice

Analiza rezistomului intestinal a identificat 384 subtipuri de gene de rezistență la antibiotice, aparținând la 17 clase.

Cele mai frecvente tipuri au fost:

• rezistența la tetraciclină;
• rezistența multidrog;
• rezistența la beta-lactame;
• rezistența la macrolide.

Subtipul tetQ a prezentat o asociere exploratorie cu dislipidemia și a fost corelat pozitiv cu anumite specii bacteriene implicate în inflamație.

Interpretarea rezultatelor

Rezultatele sugerează că dislipidemia este asociată mai ales cu modificări selective ale microbiomului intestinal, mai degrabă decât cu schimbări globale ale diversității bacteriene.

Un element central al acestor modificări este reducerea bacteriilor producătoare de acizi grași cu lanț scurt, care au rol protector metabolic. În același timp, creșterea unor specii bacteriene asociate cu procese inflamatorii poate contribui la perturbarea metabolismului lipidic.

Limitări

Autorii menționează mai multe limitări ale studiului:

• designul transversal, care nu permite stabilirea relațiilor cauzale;
• analiza realizată exclusiv pe o populație coreeană;
• lipsa datelor privind markerii inflamatori sistemici;
• metaboliții identificați sunt preziceri computaționale, nu măsurători directe.

Concluzii

Studiul evidențiază faptul că dislipidemia este asociată cu modificări specifice ale microbiomului intestinal și ale funcțiilor metabolice microbiene. Reducerea bacteriilor producătoare de acizi grași cu lanț scurt și modificarea unor căi metabolice relevante pentru homeostazia lipidică pot contribui la perturbarea metabolismului lipidic.

Aceste rezultate oferă o bază pentru studii viitoare care să investigheze rolul microbiomului intestinal în patogeneza dislipidemiei și posibilitatea utilizării intervențiilor asupra microbiotei pentru prevenția bolilor cardiovasculare.