Studi Menemukan Peran Penting Mikrobioma Usus dalam Penuaan dan Penyakit Jantung

Dalam penelitian yang baru-baru ini diterbitkan di Nature Medicine, sekelompok ilmuwan Tiongkok melakukan analisis prospektif terhadap kelompok multimorbiditas metabolik berdasarkan 21 parameter metabolik untuk mengeksplorasi tanda-tanda mikrobioma usus yang terkait dengan metabolisme dan usia, serta lebih memahami hubungan antara metabolisme, usia, dan risiko penyakit kardiovaskular jangka panjang.

Penyakit kardiovaskular adalah penyebab utama kematian global, dan gangguan metabolisme serta usia, yang juga berkaitan erat, diperkirakan meningkatkan risiko penyakit kardiovaskular secara signifikan. Gangguan metabolisme menjadi lebih kompleks dan meluas seiring bertambahnya usia, dan pada orang lanjut usia, penyakit kardiovaskular biasanya berkembang dalam konteks multimorbiditas.

Semakin banyak bukti pola penuaan yang terkait dengan keragaman mikrobioma usus di berbagai populasi menunjukkan bahwa mikrobioma usus menghubungkan imunitas dan metabolisme, mengalami perubahan terkait usia, dan mungkin mendasari penuaan yang sehat. Penelitian telah menunjukkan bahwa rendahnya keanekaragaman Bacteroides dan peningkatan keanekaragaman taksa unik dalam mikrobioma usus berhubungan dengan penuaan yang sehat. Namun, pola interaksi antara mikrobioma usus, metabolisme, dan usia serta sejauh mana interaksi ini memengaruhi kesehatan jantung masih belum jelas.

Dalam penelitian ini, para peneliti memulai dengan mengidentifikasi kelompok multimorbiditas berdasarkan parameter metabolisme tertentu dan kemudian memeriksa tanda-tanda mikrobioma usus yang terkait dengan usia dan kelompok multimorbiditas tersebut. Lebih lanjut, berdasarkan variasi tanda mikrobioma usus dan 55 spesies mikroba yang terkait dengan usia, mereka mendefinisikan konsep usia mikroba, yang kemudian digunakan untuk menentukan peran komposisi mikrobioma usus dan usia mikroba dalam kelompok multimorbiditas tertentu.

Kelompok awal mencakup orang dewasa berusia 40 hingga 93 tahun. Data mengenai karakteristik demografi, riwayat kesehatan, variabel metabolik, dan faktor gaya hidup seperti konsumsi alkohol, merokok, dan tingkat aktivitas fisik dikumpulkan pada tahun 2010 dan 2014. Data tindak lanjut mencakup informasi tentang penyakit kardiovaskular yang didiagnosis. Empat set data metagenomik tinja dari Israel, Belanda, Prancis, Jerman, Amerika Serikat, dan Inggris digunakan sebagai kelompok validasi.

Kluster multimorbiditas metabolik berdasarkan 21 parameter metabolik dikaitkan dengan risiko penyakit kardiovaskular. Parameternya meliputi berat badan, tinggi badan, lingkar pinggang, kolesterol kepadatan tinggi dan rendah (HDL-C dan LDL-C), apolipoprotein A-1, kolesterol total, kadar insulin puasa, apolipoprotein B, γ-glutamyltransferase, aspartate aminotransferase, alanine. Aminotransferase, toleransi terhadap glukosa, asam urat, trigliserida, hemoglobin A1c dan glukosa plasma puasa.

Berdasarkan parameter ini, lima kelompok multimorbiditas metabolik diidentifikasi, termasuk profil metabolisme yang sehat, serta kelompok dengan tingkat HDL-C dan apolipoprotein A1 yang rendah, tingkat LDL-C yang tinggi, apolipoprotein B dan kolesterol total, resistensi insulin, obesitas, peningkatan enzim hati dan hiperglikemia.

Sampel tinja dikumpulkan dari semua peserta dan pengurutan metagenom dilakukan menggunakan DNA yang diekstraksi. Data metagenom digunakan untuk pembuatan profil metagenomik kelompok asli.

Peserta dibagi menjadi dua kelompok usia (di bawah atau di atas 60 tahun), dan rasio risiko CVD dihitung untuk empat kelompok multimorbiditas tidak sehat dibandingkan dengan kelompok profil metabolik yang sehat. Rasio risiko penyakit kardiovaskular juga dihitung untuk kelompok usia muda dan tua.

Pengaruh faktor lingkungan dan inang terhadap mikrobioma usus dinilai, dan indeks keunikan dan keragaman mikrobioma usus dihitung. Kami kemudian memeriksa fitur mikrobioma usus yang berkaitan dengan usia dan metabolisme, mengidentifikasi hubungan antara metabolisme, usia mikroba, dan risiko penyakit kardiovaskular.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa dibandingkan dengan kelompok profil metabolik sehat, kelompok hiperglikemia dan obesitas memiliki risiko penyakit kardiovaskular masing-masing sebesar 117% dan 75% lebih tinggi selama 11,1 tahun. Hasil ini dikonfirmasi dalam kelompok validasi.

Selain itu, data metagenom tinja menunjukkan bahwa komposisi mikrobioma usus dikaitkan dengan kelompok usia dan multimorbiditas. Di antara individu yang berusia di atas 60 tahun, peningkatan risiko penyakit kardiovaskular yang terkait dengan kelompok hiperglikemia dan obesitas lebih besar pada mereka yang memiliki usia mikroba lebih tinggi dan menurun pada mereka yang memiliki usia mikroba lebih rendah, tanpa memandang jenis kelamin, usia, faktor makanan, atau gaya hidup.

Usia mikroba yang lebih muda, yang ditandai dengan berkurangnya kelimpahan spesies Prevotella, dikaitkan dengan penurunan risiko penyakit kardiovaskular pada orang dewasa yang lebih tua akibat kelompok metabolisme yang tidak sehat, tidak bergantung pada obat-obatan, faktor makanan, tingkat pendidikan, jenis kelamin, usia, atau gaya hidup.

Studi ini mengungkapkan ciri khas mikrobioma usus yang berkaitan dengan usia, seperti penurunan spesies Bacteroides secara signifikan dan peningkatan keunikan dan kekayaan bakteri anaerob fakultatif seperti Enterobacteriaceae dan Streptococcus. Peningkatan jalur proinflamasi dan pola penuaan mikroba ini tampaknya terkait dengan penurunan imunitas, pencernaan, dan fungsi fisiologis terkait usia.

Sebagai kesimpulan, penelitian ini menguji interaksi antara komposisi dan keragaman mikrobioma usus, usia, dan metabolisme serta hubungannya dengan risiko penyakit kardiovaskular. Komposisi mikrobioma usus ditemukan berhubungan dengan usia dan parameter multimorbiditas metabolik.

Selain itu, berdasarkan komposisi spesies mikrobioma usus, usia mikroba muda ditemukan mengurangi risiko penyakit kardiovaskular yang terkait dengan disfungsi metabolisme. Hal ini menunjukkan bahwa mikrobioma usus memodulasi kesehatan kardiovaskular pada orang dewasa yang lebih tua dengan disfungsi metabolisme.