Index zdravia črevných mikrobiómov rozlišuje medzi zdravým a chorým mikrobiómom

Čo spôsobuje, že sa u niektorých ľudí prejavujú chronické ochorenia, ako je reumatoidná artritída, rakovina a metabolický syndróm, zatiaľ čo iní zostanú zdraví? V ich črevnom mikrobióme je hlavná stopa - bilióny mikróbov žijúcich v tráviacom systéme, ktoré regulujú rôzne telesné funkcie.

Aby sme využili obrovskú populáciu drobných organizmov ako zástupcu pre blaho ľudí, Vedci z kliniky Mayo vyvinuli Gut Microbiome Health Index. Tento index rozlišuje zdravý mikrobióm od chorého.

V novej štúdii uverejnenej v čísle 15. septembra z Prírodné komunikácie , vedci odhaľujú, ako ich index, pozostáva z biologicky interpretovateľného matematického vzorca, môže odobrať profil črevného mikrobiómu zo vzorky stolice osoby, aby odhalil pravdepodobnosť ochorenia nezávislého od klinickej diagnózy.

„Tento objav zlepšuje naše chápanie zloženia zdravého črevného mikrobiómu, ktorý je už dlho vyhľadávaný, “hovorí Jaeyun Sung, Ph.D., zodpovedajúci autor. "Náš index predpovedá, ako veľmi sa vzorka črevného mikrobiómu podobá na zdravé alebo nezdravé podmienky."

Dr. Sung je odborným asistentom chirurgie, Mayo Clinic College of Medicine and Science, a výskumný pracovník v rámci mikrobiologického programu klinického centra Mayo pre individualizovanú medicínu.

Účinky črevného mikrobiómu na zdravie

Doktor Sung hovorí, že účinky veľmi komplexného mikrobiómu na ľudské zdravie sú hlboké, ale veda o tom, ako správne zistiť, či niečo nie je v poriadku, a ako aplikovať črevný mikrobióm ako indikátor celkového zdravia je relatívne nový.

Je známe, že ekosystém mikróbov je spojený s mnohými zdravotnými výhodami, vrátane pomoci pri trávení jedla, reguluje metabolizmus a hrá úlohu v imunite. Napriek tomu zostáva veľa otázok. Nedávne štúdie spájajú zmeny v črevnom mikrobióme s vážnymi chronickými ochoreniami.

Doktor Sung hovorí, že nedostatok analytických testov alebo biomarkerov riadených algoritmom bráni odhaleniu včasných príznakov ochorenia pred výskytom špecifických, diagnostikovateľné príznaky.

Pre novú štúdiu Dr. Sung a jeho tím analyzovali 4, 347 verejne dostupných metagenomov brokovnice z ľudskej stolice, ktoré umožňujú výskumníkom rozsiahle sekvenovať všetky gény vo všetkých známych organizmoch prítomných vo vzorke stolice.

Vzorky boli zhromaždené do 34 publikovaných štúdií zahŕňajúcich zdravé stavy a 12 nezdravých chorobných stavov. Takmer 1, 700 vzoriek črevného mikrobiómu bolo od nezdravých ľudí, to znamená, osoby s klinicky diagnostikovaným ochorením alebo abnormálnou telesnou hmotnosťou na základe BMI. Takmer 2, 600 vzoriek bolo od ľudí označených za zdravých, to znamená, bez zjavnej choroby alebo nepriaznivých symptómov.

Zhromaždili sme nezdravé vzorky do jednej skupiny a zdravé vzorky do druhej, Potom sme urobili porovnanie frekvencií mikróbov, ktoré boli pozorované v oboch skupinách. Zistili sme, že niektoré mikróby sú oveľa častejšie pozorované v zdravej skupine, v porovnaní so skupinou, ktorá nie je zdravá, a naopak. “

Jaeyun Sung, PhD., Zodpovedajúci autor štúdie,

Jeho analýza viedla k mikrobiomovému podpisu zdravého ľudského čreva zloženého z 50 mikrobiálnych druhov.

„Skutočnou výzvou potom bolo použiť tieto informácie na vytvorenie indikátora zdravia, “Hovorí doktor Sung.

Matematický vzorec zlepšuje objav mikrobiómov

Objav podpisu zdravého črevného mikrobiómu viedol doktora Sunga a jeho tím k vytvoreniu matematického vzorca, ktorý predpovedá, ako veľmi sa vzorka črevného mikrobiómu podobá zdravým alebo nezdravým podmienkam.

Vytvorili pomer medzi zdravo bohatými druhmi a zdraviu vzácnymi druhmi. Čím vyššie číslo, čím vyššie sú šance, že zodpovedajúca vzorka mikrobiómu pochádza od zdravého človeka.

„Vyššie číslo vám teda povie:„ Ach, vyzeráš veľmi zdravo. Váš mikrobióm sa podobá zdravému obyvateľstvu, “„ Hovorí doktor Sung. “Ale nízky počet prezrádza:„ Ach, zatiaľ nemôžeme presne povedať, akú chorobu môžete mať, ale môžeme povedať, že niečo vyzerá zle. "

„Váš mikrobióm sa veľmi podobá tomu, čo by bol mikrobióm v populácii chorôb.“ A to je to, čo nazývame Gut Microbiome Health Index. Môžete to považovať za „kreditné skóre pre vaše črevo“. "

Na nezávislej validačnej kohorte takmer 700 ľudských subjektov, zdravé vzorky sa od nezdravých vzoriek odlišovali 74% času.

Kardiovaskulárne spojenie s črevným mikrobiómom

Počas štúdie Dr. Sung objavil ďalšie zistenie:miernu koreláciu medzi Gut Microbiome Health Index a lipoproteínom s vysokou hustotou, alebo HDL, alebo „dobrý cholesterol, „do krvi.

„Čím vyšší je index zdravia črevných mikrobiómov, čím vyššia je vaša hladina HDL, "vysvetľuje." Že sme boli schopní nájsť túto koreláciu s markerom kardiovaskulárneho zdravia, je skutočne vzrušujúce, pretože teraz spájame informácie o črevných mikrobiómoch s klinickými údajmi. “

"Jednou z oblastí výskumu v mojej skupine je zistiť, ako črevný mikrobióm hovorí s rôznymi tkanivami v tele prostredníctvom chemických signálov. V súčasnej dobe zďaleka nie sme schopní dospieť k záveru o konkrétnych mechanizmoch, ale máme niekoľko sľubných potenciálnych zákazníkov, ktorých by sme chceli ďalej sledovať. “

Hovorí, že objav poukazuje na potenciál indexu byť silným a konzistentným prediktorom zdravia. V nie príliš vzdialenej budúcnosti, Doktor Sung si predstavuje čas, kedy by poskytnutie vzorky stolice na posúdenie mikrobiómu počas pravidelných návštev u poskytovateľa zdravotnej starostlivosti bolo rutinou.

Dúfa, že sa bude ďalej rozvíjať index zdravia črevných mikrobiómov, aby jedného dňa mohol prispieť k komplexným programom lekárskeho a preventívneho skríningu zdravia.

„Nami navrhovaná kvantitatívna metrika stolice na indexovanie zdravia mikrobiómov je koncepčnou a technickou inováciou, a má potenciál informovať o liečebných postupoch na udržanie alebo obnovenie zdravia prostredníctvom modulácie črevných mikrobiómov, “Hovorí doktor Sung.

„Náš index poskytuje cieľový bod toho, čo má váš mikrobióm pripomínať, najmä po rozsiahlej poruche, ako je otrava jedlom alebo antibiotiká. Navyše, táto práca demonštruje silu integrácie existujúcich vzoriek z rôznych zdrojov a zdravotných podmienok na identifikáciu skutočne robustného prehľadu, ktorý prospieva ľudskému zdraviu. "

• Arizona COVID-19 Genomics Union sleduje sekvencie genómu SARS-CoV-2
• Štúdia imunitného systému pomáha osvetliť prekvapujúce spojenie mysle a tela