Hărțile metabolice ale sângelui evidențiază conexiunea dintre stilul de viață și îmbătrânirea cognitivă
O analiză recentă la nivel de căi metabolice corelează dieta și activitatea fizică cu tiparele metabolice sanguine asociate cu mobilitatea, cogniția, independența și fragilitatea pe parcursul îmbătrânirii cognitive.
Într-un articol recent publicat în revista Scientific Reports, cercetătorii au identificat căi metabolice sanguine asociate cu stilul de viață, având modele coordonate între domeniile legate de performanța funcțională pe parcursul spectrului îmbătrânirii cognitive.
Boala Alzheimer (AD) este din ce în ce mai recunoscută ca un tip de afecțiune sistemică, caracterizată prin declin cognitiv progresiv, precum și prin deteriorarea rezilienței, funcției și independenței. Factorii de stil de viață, în special dieta și activitatea fizică, sunt asociați cu rezultatele funcționale și cognitive în rândul persoanelor în vârstă. O calitate mai bună a dietei este asociată cu un risc mai scăzut de declin funcțional și demență.
Activitatea fizică regulată este legată de menținerea forței musculare, mobilității și cogniției. Totuși, căile metabolice care pot acompania calitatea dietei, activitatea fizică și rezultatele funcționale pe parcursul stadiilor cognitive sunt puțin înțelese. Nutriția și activitatea fizică influențează utilizarea aminoacizilor, sinteza energetică mitocondrială, stresul oxidativ, inflamația și oxidarea lipidică, toate fiind implicate în declinul funcțional și neurodegenerare.
În plus, modificările metabolice în AD sunt adesea raportate inconsistent, în parte din cauză că metabolitii sunt analizați în izolare și datele metabolomice sunt de dimensiuni mari. Prin urmare, o abordare la nivel de căi, care poate agrega semnalele metabolitilor în unități biologic annotate, ar putea reduce dimensiunea, crește interpretabilitatea și identifica modele metabolice coordonate asociate cu fenotipuri complexe, precum performanța funcțională.
În cadrul acestui studiu, cercetătorii au examinat modelele metabolice asociate stilului de viață legate de performanța funcțională pe parcursul continuității îmbătrânirii cognitive. Studiul a analizat datele fenotipice și metabolomice umane din inițiativa AD Neuroimaging (ADNI), inclusiv seturile de date metabolomice/lipidomice generate de Consorțiul de Metabolomică AD (ADMC), Studiul Ordinelor Religioase și Proiectul Rush de Memorie și Îmbătrânire (ROSMAP), și Studiul Australian de Imagistică, Biomarkeri și Stil de Viață în Îmbătrânire (AIBL).
Starea cognitivă din seturile de date a fost armonizată și clasificată ca fiind normală cognitiv (CN), cu deteriorare cognitivă ușoară (MCI) sau AD. Calitatea dietei a fost evaluată utilizând un Chestionar de Frecvență Alimentară (FFQ), în timp ce activitatea fizică a fost cuantificată folosind Chestionarul Internațional de Activitate Fizică (IPAQ). Rezultatele funcționale au inclus viteza de mers, activitățile de viață zilnică (ADL), forța de prindere, cogniția globală, funcția compusă și fragilitatea.
Datele metabolomice din sângele obținut prin post au fost colectate din seturile de date. Metabolitii au fost alocați căilor metabolice curate, iar scorurile de activitate a căilor au fost estimate prin agregarea semnalelor metabolitilor în fiecare cale. Cărțile metabolice au fost clasificate în cinci domenii largi: metabolismul aminoacizilor, metabolismul energetic, metabolismul legat de microbiom, metabolismul lipidic și metabolismul legat de stres oxidativ și inflamație.
Modelele de regresie liniară au evaluat asocierile dintre expunerile stilului de viață, rezultatele funcționale și scorurile de activitate a căilor. Modelele au fost ajustate pentru indicele de masă corporală (BMI), vârstă, sex, educație, hipertensiune, utilizarea statinelor, diabet și statutul purtătorului de apolipoproteină E (APOE) ε4. Un scor al căii metabolice modulate de stilul de viață (LMPS) a fost derivat prin regresie elastică pentru a rezuma modelele de căi asociate cu calitatea dietei și activitatea fizică, cu validare încrucișată, estimarea scorului în afara domeniului și evaluarea stabilității prin bootstrap utilizate pentru a evalua robustețea internă.
Studiul a inclus 360 de participanți: 150 cu CN, 120 cu MCI și 90 cu AD. Persoanele cu AD erau mai în vârstă și aveau niveluri de educație mai scăzute comparativ cu cei din grupul CN. Prevalența purtătorilor de APOE ε4 a crescut de la grupul CN la MCI și AD. Calitatea dietei și activitatea fizică au scăzut progresiv în grupurile CN, MCI și AD.
Mai mult, LMPS a variat între grupuri, cu scoruri mai mari în rândul persoanelor CN și scoruri mai mici în grupurile MCI și AD. Valorile mai mari ale LMPS au fost asociate cu rezultate mai bune în ADL, cogniția globală, funcția compusă și viteza de mers, precum și cu o fragilitate mai scăzută; asocierile au fost mai puternice în rândul participanților CN decât în grupurile AD și MCI. Analiza diferențelor în activitatea căilor între grupurile cognitive a relevat diferențe structurate între grupurile CN și AD.
Cărțile legate de metabolismul aminoacizilor și metabolismul energetic au prezentat modificări modeste între grupurile AD și CN, în timp ce căile de metabolism lipidic au demonstrat o heterogenitate mai mare. Cărțile legate de stresul oxidativ și inflamație au arătat o dispersie și separare mai mare în grupul AD, în timp ce căile legate de microbiom au prezentat modele mixte.
Cartografierea convergenței pe mai multe niveluri a relevat că semnalele la nivel de căi au fost distribuite în domenii metabolice. În plus, o hartă de căldură cu puncte grupate a evidențiat mai multe clustere de căi cu modele de asociere aliniate între expunerile stilului de viață și rezultatele funcționale. Cărțile din aceste clustere, asociate pozitiv cu expunerile stilului de viață, au fost de asemenea asociate pozitiv cu ADL, cogniția și viteza de mers, fiind invers asociate cu fragilitatea. Totuși, aceste vizualizări au fost menite să rezume modelele de asociere și să prioritizeze ipotezele, mai degrabă decât să valideze independent mecanismele biologice.
În concluzie, metabolomica la nivel de căi a identificat modele metabolice asociate stilului de viață legate de rezultatele funcționale în îmbătrânirea cognitivă. Relațiile stil de viață-metabolism-funcție au fost organizate în domenii metabolice și nu s-au limitat la o singură clasă de căi. LMPS a fost asociat cu rezultatele cognitive, fizice și funcționale în cadrul grupurilor cognitive, deși este necesară o validare suplimentară pentru a evalua reproducibilitatea, relevanța și utilitatea sa translațională.
Deoarece studiul a fost transversal și nu a avut un cohort independent de validare externă, LMPS ar trebui interpretat ca o măsură de cercetare generatoare de ipoteze, mai degrabă decât un biomarker validat, mediator sau instrument clinic. De asemenea, datele metabolomice nespecificate reflectau intensitățile semnalelor relative, mai degrabă decât concentrațiile absolute ale metabolitilor.
