Microbii intestinali ar putea explica legătura dintre diabet și riscul de boli cardiovasculare
Prin combinarea metagenomicii fecale cu metabolomica plasmatică, cercetătorii descoperă markeri intestinali și metabolici care ar putea ajuta la explicarea legăturilor dintre intestin și inimă în cazul complicațiilor coronariene în diabetul de tip 2.
Un studiu recent publicat în revista Scientific Reports a investigat semnăturile microbiene și metabolice specifice pacienților cu diabet de tip 2 (T2DM) și le-a comparat cu cele ale pacienților cu T2DM asociat cu boala coronariană aterosclerotică (T2DM-CAD) pentru a elucida modul în care dezechilibrele intestinale pot fi asociate cu complicațiile cardiovasculare.
Studiul a integrat secvențierea metagenomică și metabolomica plasmei, identificând împreună opt microorganisme intestinale cu relevanță potențială pentru diagnostic și opt metabolite caracteristice asociate acestor patologii. Dintre acestea, Bacteroides sp. CAG 875 și metabolitul 12-ketolithocholic acid (12-ketoLCA) s-au evidențiat ca markeri potențiali pentru distincția dintre T2DM-CAD și grupurile de comparație, așteptându-se validarea suplimentară.
Diabetul este una dintre cele mai răspândite afecțiuni cronice moderne. Rapoartele de sănătate publică sugerează că această afecțiune metabolică afectează actualmente peste 370 de milioane de persoane la nivel global, iar modelele predictive sugerează că aceste cifre vor atinge 700 de milioane până în 2045.
Diabetul de tip 2 (T2DM) reprezintă cea mai frecventă formă de diabet și este clasificat clinic ca o tulburare heterogenă caracterizată prin rezistență la insulină și inflamație cronică de grad scăzut. Această rezistență la insulină și inflamație au fost corelate anterior cu ateroscleroza (întărirea arterelor) și boala coronariană aterosclerotică (CAD), dar căile biologice care elucidă aceste asocieri rămân insuficient studiate.
În paralel, cercetarea clinică își propune din ce în ce mai mult să înțeleagă rolul microbiomului intestinal, vasta comunitate de microorganisme „comensale” sau prietenoase, ca „al doilea genom” care menține homeostazia umană. Un dezechilibru în aceste comunități microbiene („dysbioză”) a fost corelat anterior cu obezitatea și disfuncția metabolică.
Din păcate, majoritatea studiilor care investighează fie microbiomul intestinal, fie metabolitele sanguine asociate T2DM au făcut-o în izolare, ceea ce a dus la o lacună în înțelegerea clinică a modului în care aceste două sisteme interacționează în rândul pacienților diabetici care dezvoltă complicații coronariene.
Studiul a avut ca scop abordarea acestei lacune de cunoaștere, desfășurând o analiză integrată a modului în care interacțiunile între bacteriile intestinale și metabolitele lor mici pot diferi între pacienții cu T2DM cu și fără CAD. Metodologia utilizată a inclus un design de studiu de caz-control în trei grupuri, cu 30 de participanți. Aceștia au fost recrutați între iulie și noiembrie 2022, incluzând 10 controale sănătoase și un număr egal de pacienți cu T2DM și T2DM-CAD. Colectarea datelor a inclus istoricul demografic și medical al participanților, precum și mostrele lor fecale și de sânge.
Mostrele fecale ale participanților au fost supuse secvențierii metagenomice de înaltă capacitate (12 Gb profunzime de citire pe mostră) prin intermediul platformei Illumina NovaSeq 6000 pentru caracterizarea microbiomului intestinal. Ulterior, mostrele lor de plasmă au fost analizate prin cromatografie lichidă de înaltă performanță-tandem cu spectrometrie de masă (UPLC-MS/MS) folosind un sistem ACQUITY UPLC-Xevo TQ-S pentru a identifica și cuantifica metabolitele moleculare mici.
Identificarea biomarkerilor diagnostici a fost realizată prin procesarea datelor metagenomice și metabolomice utilizând analiza Random Forest (RFA). Interacțiunile microb-metabolit au fost identificate utilizând corelația Spearman, iar acuratețea diagnostică a fost determinată prin calcularea ariei sub curbă (AUC) pentru curbele caracteristice ale receptorului (ROC).
Evaluarea clinică a datelor a confirmat statistic că indicele de masă corporală (BMI), glucoza din sânge (GLU), trigliceridele (TG), proteina C-reactivă (CRP) și alți biomarkeri diagnostici de bază au variat semnificativ între cele trei grupuri de probe (p < 0,05).
Rezultatele analizei metagenomice au identificat un catalog total de 1.909.245 de gene, observând că, în timp ce bogăția și diversitatea microbiene generale (diversitate alfa) au rămas stabile între grupuri (P > 0,05), compoziția specifică a speciilor a suferit schimbări substanțiale.
De asemenea, datele au relevat că 17 indicatori clinici au fost corelați semnificativ cu 30 de microbi intestinali specifici, inclusiv Prevotella disiens (corelat semnificativ cu indicatorii bolii cardiace) și Sutterella wadsworthensis, evidențiind astfel relevanța potențială a diferențelor microbiene la nivel de specii în complicațiile cardiovasculare asociate T2DM.
Studiul a identificat Bacteroides sp. CAG 875 ca marker candidat pentru distincția T2DM-CAD, având un AUC promițător de 0,90 în comparația între controale și pacienții cu T2DM-CAD în această cohortă mică de descoperire. În mod similar, Anaerobutyricum hallii, o specie cunoscută anterior pentru rolul său în ameliorarea diabetului, a fost identificată ca un microb intestinal cheie în rândul pacienților T2DM-CAD (AUC = 0,82).
Analiza metabolomică a măsurat 183 de metabolite, identificând 42 care erau diferit abundente pe baza unui scor de importanță variabilă în proiecție (VIP) (> 1,5). Dintre acestea, 12-ketolithocholic acid (12-ketoLCA) s-a evidențiat ca un marker recurent în comparațiile între cele două grupuri, apărând atât în comparațiile T2DM, cât și în cele T2DM-CAD cu un AUC diagnostic de 0,80.
În cele din urmă, analizele de regresie liniară au dezvăluit că fructoza a fost corelată pozitiv cu bacteriile g-Megamonas și g-Alistipes, pe care autorii le-au ipotezat că ar putea fi legate de riscul T2DM-CAD prin asocierea lor cu metabolismul fructozei.
Acest studiu se numără printre puținele care utilizează o analiză omică integrată pentru a demonstra că schimbările semnificative în „axa microbiota-metabolit-gazdă” sunt strâns legate de patogeneza T2DM-CAD. Performanța promițătoare ROC a Bacteroides sp. CAG 875 și 12-ketoLCA (AUC > 0,80) sugerează că aceste molecule ar putea servi ca indicatori moleculari candidați pentru avertizări timpurii ale bolii și pentru diagnostice precise, dacă sunt validate în cohorturi mai mari și independente.
Deși studiul este limitat prin dimensiunea sa relativ mică a eșantionului și prin rezultatele corelaționate (nu cauzale), acesta evidențiază potențialul clinic al „axe intest
