Der Darmmikrobiom-Gesundheitsindex unterscheidet zwischen gesundem und erkranktem Mikrobiom

Was verursacht bei manchen Menschen chronische Krankheiten wie rheumatoide Arthritis, Krebs und metabolisches Syndrom, während andere gesund bleiben? Ein wichtiger Hinweis könnte in ihrem Darmmikrobiom gefunden werden – den Billionen von Mikroben, die im Verdauungssystem leben und verschiedene Körperfunktionen regulieren.

Um die riesige Population winziger Organismen als Stellvertreter für das Wohlbefinden der Menschen zu nutzen, Forscher der Mayo Clinic haben einen Darmmikrobiom-Gesundheitsindex entwickelt. Dieser Index unterscheidet ein gesundes von einem erkrankten Mikrobiom.

In einer neuen Studie, die in der Ausgabe vom 15. September veröffentlicht wurde Naturkommunikation , verraten die Forscher, wie ihr Index, bestehend aus einer biologisch interpretierbaren mathematischen Formel, kann ein Darmmikrobiomprofil aus der Stuhlprobe einer Person erstellen, um die Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung unabhängig von der klinischen Diagnose aufzudecken.

„Diese Entdeckung erweitert unser Verständnis der Zusammensetzung eines gesunden Darmmikrobioms, nach dem lange gesucht wurde. " sagt Jaeyun Sung, Ph.D., der korrespondierende Autor. "Unser Index sagt voraus, wie sehr eine Darmmikrobiomprobe gesunden oder ungesunden Bedingungen ähnelt."

Dr. Sung ist Assistenzprofessor für Chirurgie, Mayo Clinic College of Medicine and Science, und Forscher im Mayo Clinic Center for Individualized Medicine Microbiome Program.

Auswirkungen des Darmmikrobioms auf die Gesundheit

Dr. Sung sagt, dass die Auswirkungen des hochkomplexen Mikrobioms auf die menschliche Gesundheit tiefgreifend sind. aber die Wissenschaft, wie man richtig erkennt, ob etwas falsch sein könnte, und wie man das Darmmikrobiom als Indikator für die allgemeine Gesundheit anwendet, ist relativ neu.

Bekannt ist, dass das Ökosystem der Mikroben mit einer Vielzahl von gesundheitlichen Vorteilen verbunden ist. einschließlich der Unterstützung der Nahrungsverdauung, reguliert den Stoffwechsel und spielt eine Rolle bei der Immunität. Immer noch, viele Fragen bleiben. Neuere Studien bringen Veränderungen im Darmmikrobiom mit schweren chronischen Erkrankungen in Verbindung.

Dr. Sung sagt, dass ein Mangel an analytischen Tests oder algorithmengesteuerten Biomarkern die Erkennung von frühen Krankheitszeichen vor dem Auftreten bestimmter, diagnostizierbare Symptome.

Für das neue Studium Dr. Sung und sein Team analysierten 4, 347 öffentlich zugängliche Schrotflinten-Metagenome aus dem menschlichen Stuhl, die es Forschern ermöglichen, alle Gene in allen bekannten Organismen, die in einer Stuhlprobe vorhanden sind, umfassend zu sequenzieren.

Die Proben wurden über 34 veröffentlichte Studien zu gesunden und 12 nicht gesunden Krankheitszuständen gepoolt. Fast 1, 700 der Darmmikrobiomproben stammten von ungesunden Menschen. das ist, Personen mit einer klinisch diagnostizierten Krankheit oder einem anormalen Körpergewicht basierend auf dem BMI. Fast 2, 600 Proben stammten von Personen, die als gesund gemeldet wurden, das ist, ohne offenkundige Krankheit oder nachteilige Symptome.

Wir haben die nicht gesunden Proben in eine Gruppe und die gesunden Proben in eine andere zusammengefasst. Dann haben wir die Häufigkeiten der Mikroben verglichen, die in beiden Gruppen beobachtet wurden. Wir haben festgestellt, dass einige Mikroben in der gesunden Gruppe viel häufiger beobachtet werden. im Vergleich zur nicht-gesunden Gruppe und umgekehrt."

Jaeyun gesungen, PhD., Korrespondierender Autor der Studie,

Seine Analyse führte zu einer Mikrobiom-Signatur des gesunden menschlichen Darms, die aus 50 Mikrobenarten besteht.

"Aber die eigentliche Herausforderung bestand damals darin, diese Informationen zu verwenden, um einen Gesundheitsindikator zu entwickeln, " sagt Dr. Sung.

Mathematische Formel fördert die Entdeckung des Mikrobioms

Die Entdeckung einer gesunden Darmmikrobiom-Signatur veranlasste Dr. Sung und sein Team, eine mathematische Formel zu entwickeln, die vorhersagt, wie stark eine Darmmikrobiomprobe gesunden oder ungesunden Bedingungen ähnelt.

Sie schufen ein Verhältnis zwischen den gesundheitlich reichlich vorhandenen Arten und den gesundheitlich knappen Arten. Je höher die Zahl, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die entsprechende Mikrobiomprobe von einer gesunden Person stammt.

„Eine höhere Zahl sagt dir also:‚Oh, du siehst sehr gesund aus. Ihr Mikrobiom ähnelt dem einer gesunden Bevölkerung, '", sagt Dr. Sung. "Aber eine geringe Zahl verrät:'Oh, wir können noch nicht genau sagen, welche Krankheit Sie haben könnten, aber wir können sagen, dass etwas abschaut."

"Ihr Mikrobiom ähnelt sehr dem, was ein Mikrobiom in einer Krankheitspopulation wäre." Und das nennen wir den Darmmikrobiom-Gesundheitsindex. Sie können ihn als 'Kredit-Score für Ihren Darm' betrachten."

Auf einer unabhängigen Validierungskohorte von fast 700 Probanden wurde gesunde Proben wurden in 74% der Fälle von nicht gesunden Proben unterschieden.

Kardiovaskuläre Verbindung zum Darmmikrobiom

Während des Studiums, Dr. Sung entdeckte ein weiteres Ergebnis:eine moderate Korrelation zwischen dem Darmmikrobiom-Gesundheitsindex und hochdichtem Lipoprotein, oder HDL, oder "gutes Cholesterin, " im Blut.

„Je höher der Darmmikrobiom-Gesundheitsindex, je höher Ihr HDL-Level ist, ", erklärt er. "Dass wir diesen Zusammenhang mit einem Marker für die kardiovaskuläre Gesundheit finden konnten, ist wirklich spannend, Jetzt verbinden wir Informationen zum Darmmikrobiom mit klinischen Daten."

„Ein Forschungsbereich meiner Gruppe besteht darin, herauszufinden, wie das Darmmikrobiom durch chemische Signale mit verschiedenen Geweben im Körper kommuniziert. Wir sind noch lange nicht in der Lage, auf bestimmte Mechanismen zu schließen, aber wir haben einige vielversprechende Hinweise, die wir gerne weiterverfolgen möchten."

Er sagt, die Entdeckung unterstreicht das Potenzial des Index, ein starker und konsistenter Prädiktor für die Gesundheit zu sein. In nicht allzu ferner Zukunft, Dr. Sung stellt sich eine Zeit vor, in der die Abgabe einer Stuhlprobe zur Beurteilung des Mikrobioms bei regelmäßigen Besuchen bei einem Arzt zur Routine würde.

Er hofft, den Darmmikrobiom-Gesundheitsindex weiterentwickeln zu können, damit er eines Tages zu umfassenden medizinischen und präventiven Vorsorgeprogrammen beitragen kann.

„Unser vorgeschlagene quantitative Stuhlmetrik zur Indexierung der Gesundheit des Mikrobioms ist eine konzeptionelle und technische Innovation. und hat das Potenzial, Behandlungen zur Erhaltung oder Wiederherstellung der Gesundheit durch Modulation des Darmmikrobioms zu informieren, " sagt Dr. Sung.

"Unser Index bietet einen Zielpunkt dessen, wie Ihr Mikrobiom aussehen soll, vor allem nach einer massiven Störung, wie Lebensmittelvergiftung oder Antibiotika. Außerdem, Diese Arbeit demonstriert die Leistungsfähigkeit der Integration vorhandener Proben aus verschiedenen Quellen und Gesundheitszuständen, um wirklich belastbare Erkenntnisse zu gewinnen, die der menschlichen Gesundheit zugute kommen."

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