Studi mengungkap peran penting mikrobioma usus dalam penuaan dan penyakit jantung

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

Penyakit kardiovaskular merupakan penyebab utama kematian global, dan gangguan metabolisme serta usia, yang juga saling terkait erat, dianggap dapat meningkatkan risiko penyakit kardiovaskular secara signifikan. Gangguan metabolisme menjadi lebih kompleks dan umum terjadi seiring bertambahnya usia, dan pada orang lanjut usia, penyakit kardiovaskular biasanya berkembang dalam konteks multimorbiditas.

Bukti yang berkembang mengenai pola penuaan yang terkait dengan keragaman mikrobioma usus pada populasi yang berbeda menunjukkan bahwa mikrobioma usus menghubungkan kekebalan dan metabolisme, mengalami perubahan terkait usia, dan mungkin mendasari penuaan yang sehat. Penelitian telah menunjukkan bahwa keragaman Bacteroides yang rendah dan peningkatan keragaman taksa unik dalam mikrobioma usus dikaitkan dengan penuaan yang sehat. Namun, pola interaksi antara mikrobioma usus, metabolisme, dan usia serta sejauh mana interaksi ini memengaruhi kesehatan kardiovaskular masih belum jelas.

Dalam studi ini, para peneliti memulai dengan mendefinisikan kelompok multimorbiditas berdasarkan parameter metabolik tertentu dan kemudian memeriksa tanda-tanda mikrobioma usus yang terkait dengan usia dan kelompok multimorbiditas ini. Mereka kemudian mendefinisikan konsep usia mikroba berdasarkan variasi tanda-tanda mikrobioma usus dan 55 spesies mikroba yang terkait dengan usia, yang kemudian mereka gunakan untuk menentukan peran komposisi mikrobioma usus dan usia mikroba dalam kelompok multimorbiditas tertentu.

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

Kelompok multimorbiditas metabolik yang dibangun dari 21 parameter metabolik dikaitkan dengan risiko penyakit kardiovaskular. Parameter tersebut meliputi berat badan, tinggi badan, lingkar pinggang, lipoprotein densitas tinggi (HDL-C) dan lipoprotein densitas rendah (LDL-C), apolipoprotein A-1, kolesterol total, kadar insulin puasa, apolipoprotein B, γ-glutamiltransferase, aspartat aminotransferase, alanin aminotransferase, toleransi glukosa, asam urat, trigliserida, hemoglobin A1c, dan glukosa plasma puasa.

Berdasarkan parameter ini, lima kelompok multimorbiditas metabolik diidentifikasi, termasuk profil metabolik yang sehat, serta kelompok dengan HDL-C dan apolipoprotein A1 rendah, LDL-C 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 dari kelompok asli.

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

Pengaruh faktor lingkungan dan inang terhadap mikrobioma usus dinilai, dan indeks keunikan dan keanekaragaman mikrobioma usus dihitung. Fitur mikrobioma usus yang berkaitan dengan usia dan metabolisme kemudian diperiksa, dan hubungan antara metabolisme, usia mikroba, dan risiko penyakit kardiovaskular ditentukan.

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

Lebih jauh, data metagenom feses 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 dikaitkan dengan kelompok hiperglikemia dan obesitas lebih tinggi pada individu dengan usia mikroba yang lebih tinggi dan lebih rendah pada individu dengan usia mikroba yang lebih rendah, terlepas dari jenis kelamin, usia, faktor makanan, atau gaya hidup.

Usia mikroba muda, yang dicirikan oleh berkurangnya kelimpahan spesies Prevotella, dikaitkan dengan berkurangnya risiko CVD pada orang dewasa yang lebih tua dari kelompok metabolik yang tidak sehat, terlepas dari penggunaan obat-obatan, faktor makanan, tingkat pendidikan, jenis kelamin, usia, atau gaya hidup.

Studi ini menemukan tanda-tanda mikrobioma usus yang berkaitan dengan usia, seperti penurunan signifikan spesies Bacteroides dan peningkatan keunikan dan kekayaan bakteri anaerob fakultatif seperti Enterobacteriaceae dan Streptococcus. Peningkatan jalur pro-inflamasi dan pola penuaan mikroba ini tampaknya terkait dengan penurunan kekebalan, pencernaan, dan fungsi fisiologis yang berkaitan dengan usia.

Sebagai kesimpulan, penelitian ini meneliti interaksi antara komposisi dan keanekaragaman mikrobioma usus, usia dan metabolisme, serta hubungannya dengan risiko penyakit kardiovaskular. Ditemukan bahwa komposisi mikrobioma usus dikaitkan dengan usia dan parameter multimorbiditas metabolik.

Lebih jauh lagi, berdasarkan komposisi spesies mikrobioma usus, usia mikroba muda ditemukan dapat mengurangi risiko penyakit kardiovaskular yang berhubungan dengan disfungsi metabolisme, yang menunjukkan bahwa mikrobioma usus memodulasi kesehatan kardiovaskular pada orang dewasa yang lebih tua dengan disfungsi metabolisme.