L'indice di salute del microbioma intestinale distingue tra microbioma sano e malato

Ciò che causa alcune persone a sviluppare malattie croniche come l'artrite reumatoide, cancro e sindrome metabolica mentre gli altri rimangono in salute? Un indizio importante potrebbe essere trovato nel loro microbioma intestinale:i trilioni di microbi che vivono all'interno del sistema digestivo che regolano varie funzioni corporee.

Per utilizzare l'enorme popolazione di minuscoli organismi come proxy per il benessere delle persone, I ricercatori della Mayo Clinic hanno sviluppato un indice di salute del microbioma intestinale. Questo indice distingue un microbioma sano da uno malato.

In un nuovo studio pubblicato nel numero del 15 settembre di Comunicazioni sulla natura , i ricercatori rivelano come il loro indice, composto da una formula matematica biologicamente interpretabile, può prendere un profilo del microbioma intestinale dal campione di feci di una persona per rivelare la probabilità di avere una malattia indipendentemente dalla diagnosi clinica.

"Questa scoperta fa progredire la nostra comprensione della composizione di un microbioma intestinale sano che è stato a lungo ricercato, "dice Jaeyun Sung, dottorato di ricerca, l'autore corrispondente. "Il nostro indice prevede quanto un campione di microbioma intestinale assomigli a condizioni sane o malsane".

Il dottor Sung è un assistente professore di chirurgia, Mayo Clinic College of Medicine and Science, e ricercatore all'interno del Mayo Clinic Center for Individualized Medicine Microbiome Program.

Gli effetti del microbioma intestinale sulla salute

Il dottor Sung afferma che gli effetti del microbioma altamente complesso sulla salute umana sono profondi, ma la scienza su come rilevare correttamente se qualcosa potrebbe essere sbagliato, e come applicare il microbioma intestinale come indicatore di salute generale è relativamente nuovo.

Quello che si sa è che l'ecosistema dei microbi è legato a una serie di benefici per la salute, compreso aiutare a digerire il cibo, regolare il metabolismo e svolgere un ruolo nell'immunità. Ancora, restano molte domande. Studi recenti collegano le alterazioni del microbioma intestinale alle principali malattie croniche.

Il Dr. Sung afferma che la mancanza di test analitici o biomarcatori guidati da algoritmi ostacola l'individuazione dei primi segni di malattia prima del verificarsi di specifici, sintomi diagnosticabili.

Per il nuovo studio, Il Dr. Sung e il suo team hanno analizzato 4, 347 metagenomi di fucile a pompa di feci umane disponibili al pubblico, che consentono ai ricercatori di sequenziare ampiamente tutti i geni di tutti gli organismi conosciuti presenti in un campione di feci.

I campioni sono stati raggruppati in 34 studi pubblicati che abbracciano condizioni di salute e 12 condizioni di malattia non sane. quasi 1, 700 dei campioni di microbioma intestinale provenivano da persone non sane, questo è, quelli con una malattia diagnosticata clinicamente o un peso corporeo anormale basato sull'IMC. quasi 2, 600 campioni provenivano da persone segnalate come sane, questo è, senza malattie conclamate o sintomi avversi.

Abbiamo riunito i campioni non sani in un gruppo e i campioni sani in un altro, Poi abbiamo fatto un confronto delle frequenze dei microbi che sono state osservate in entrambi i gruppi. Abbiamo scoperto che alcuni microbi sono osservati molto più frequentemente nel gruppo sano, rispetto al gruppo non sano e viceversa".

Jaeyun Sung, dottorato di ricerca, Autore corrispondente allo studio,

La sua analisi ha portato a una firma del microbioma dell'intestino umano sano composto da 50 specie microbiche.

"Ma la vera sfida allora era applicare queste informazioni per progettare un indicatore di salute, " dice il dottor Sung.

La formula matematica fa progredire la scoperta del microbioma

La scoperta di una firma del microbioma intestinale sano ha portato il dottor Sung e il suo team a sviluppare una formula matematica che predice quanto un campione di microbioma intestinale assomigli a condizioni sane o non sane.

Hanno creato un rapporto tra le specie salutari e le specie scarsamente salutari. Più alto è il numero, maggiori sono le probabilità che il corrispondente campione di microbioma provenga da una persona sana.

"Quindi un numero più alto ti dirà:'Oh, sembri molto sano. Il tuo microbioma assomiglia a quello di una popolazione sana, '" dice il dottor Sung. "Ma un numero basso rivela:'Oh, non possiamo ancora dire esattamente quale malattia potresti avere, ma possiamo dire che qualcosa non va".

"Il tuo microbioma assomiglia molto a quello che sarebbe un microbioma in una popolazione malata". Ed è quello che chiamiamo Indice della salute del microbioma intestinale. Puoi vederlo come un "punteggio di credito per il tuo intestino"."

Su una coorte di validazione indipendente di circa 700 soggetti umani, campioni sani sono stati distinti da campioni non sani il 74% delle volte.

Connessione cardiovascolare al microbioma intestinale

Durante lo studio, Il dottor Sung ha scoperto un'altra scoperta:una moderata correlazione tra l'indice di salute del microbioma intestinale e le lipoproteine ​​​​ad alta densità, o HDL, o "colesterolo buono, "nel sangue.

"Più alto è l'indice di salute del microbioma intestinale, più alto è il tuo livello di HDL, " spiega. "Che siamo riusciti a trovare questa correlazione con un marker di salute cardiovascolare è davvero eccitante, come ora stiamo collegando le informazioni sul microbioma intestinale con i dati clinici".

"Un'area di ricerca nel mio gruppo è identificare come il microbioma intestinale comunica con vari tessuti del corpo attraverso segnali chimici. Attualmente, siamo lontani dall'essere in grado di concludere su meccanismi specifici, ma abbiamo alcune piste promettenti che vorremmo perseguire ulteriormente".

Dice che la scoperta mette in evidenza il potenziale dell'indice di essere un potente e coerente predittore di salute. In un futuro non troppo lontano, Il Dr. Sung immagina un momento in cui fornire un campione di feci per valutare il microbioma durante le visite regolari con un operatore sanitario diventerebbe di routine.

Spera di sviluppare ulteriormente l'indice di salute del microbioma intestinale in modo che possa un giorno contribuire a programmi completi di screening medico e preventivo della salute.

"La nostra metrica quantitativa delle feci proposta per l'indicizzazione della salute del microbioma è un'innovazione concettuale e tecnica, e ha il potenziale per informare i trattamenti per mantenere o ripristinare la salute attraverso la modulazione del microbioma intestinale, " dice il dottor Sung.

"Il nostro indice fornisce un punto di destinazione di ciò che vuoi che assomigli al tuo microbioma, soprattutto dopo una massiccia perturbazione, come intossicazione alimentare o antibiotici. Inoltre, questo lavoro dimostra il potere di integrare i campioni esistenti attraverso varie fonti e condizioni di salute per identificare informazioni veramente solide a vantaggio della salute umana".

• Arizona COVID-19 Genomics Union tiene traccia delle sequenze del genoma di SARS-CoV-2
• Lo studio del sistema immunitario aiuta a illuminare una sorprendente connessione mente-corpo