Индекс здоровья кишечного микробиома различает здоровый и больной микробиом

Что вызывает у некоторых людей развитие хронических заболеваний, таких как ревматоидный артрит, рак и метаболический синдром, а другие остаются здоровыми? Главный ключ к разгадке можно найти в микробиоме кишечника - триллионах микробов, живущих в пищеварительной системе, которые регулируют различные функции организма.

Чтобы использовать огромную популяцию крошечных организмов в качестве показателя благополучия людей, Исследователи клиники Мэйо разработали Индекс здоровья кишечного микробиома. Этот индекс отличает здоровый микробиом от больного.

В новом исследовании, опубликованном в номере журнала за 15 сентября. Nature Communications , исследователи раскрывают, как их индекс, состоит из биологически интерпретируемой математической формулы, может взять профиль микробиома кишечника из образца стула человека, чтобы выявить вероятность заболевания независимо от клинического диагноза.

"Это открытие продвигает наше понимание состава здорового кишечного микробиома, к которому давно стремятся, "говорит Джэюн Сон, Кандидат наук., соответствующий автор. «Наш индекс предсказывает, насколько близко образец микробиома кишечника похож на здоровые или нездоровые условия».

Доктор Сун - доцент кафедры хирургии, Медицинский и научный колледж Mayo Clinic, и исследователь в рамках программы индивидуализированного медицинского микробиома Mayo Clinic Center.

Влияние микробиома кишечника на здоровье

Доктор Сун говорит, что очень сложный микробиом оказывает огромное влияние на здоровье человека. но наука о том, как правильно определить, может ли что-то быть не так, и то, как применять микробиом кишечника в качестве индикатора общего состояния здоровья, относительно недавно.

Что известно, так это то, что экосистема микробов связана с множеством преимуществ для здоровья, в том числе помогает переваривать пищу, регулирует обмен веществ и играет роль в иммунитете. Еще, остается много вопросов. Недавние исследования связывают изменения микробиома кишечника с серьезными хроническими заболеваниями.

Доктор Сун говорит, что отсутствие аналитических тестов или биомаркеров на основе алгоритмов препятствует обнаружению ранних признаков заболевания до появления специфических, диагностируемые симптомы.

Для нового исследования Доктор Сун и его команда проанализировали 4, 347 общедоступных метагеномов человеческого стула, которые позволяют исследователям всесторонне секвенировать все гены всех известных организмов, присутствующих в образце стула.

Образцы были объединены в 34 опубликованных исследованиях, охватывающих здоровые состояния и 12 нездоровых заболеваний. Почти 1, 700 образцов микробиома кишечника были взяты у нездоровых людей, то есть, лица с клинически диагностированным заболеванием или аномальной массой тела на основе ИМТ. Почти 2, 600 образцов были взяты у здоровых людей, то есть, без явного заболевания или неблагоприятных симптомов.

<цитата>

Мы объединили нездоровые образцы в одну группу, а здоровые - в другую. Затем мы сравнили частоты встречаемости микробов в обеих группах. Мы обнаружили, что некоторые микробы гораздо чаще наблюдаются в группе здоровых людей. по сравнению с группой нездоровых и наоборот ».

Джэюн Сон, Кандидат наук., Автор исследования,

Его анализ привел к созданию микробиома здорового кишечника человека, состоящего из 50 видов микробов.

"Но настоящая проблема заключалась в том, чтобы применить эту информацию для разработки индикатора здоровья, "Доктор Сун говорит.

Математическая формула способствует открытию микробиома

Открытие сигнатуры здорового кишечного микробиома привело доктора Сунга и его команду к разработке математической формулы, которая предсказывает, насколько близко образец кишечного микробиома похож на здоровые или нездоровые условия.

Они создали соотношение между видами с богатым здоровьем и видами с дефицитом здоровья. Чем выше число, тем выше вероятность того, что соответствующий образец микробиома получен от здорового человека.

"Таким образом, большее число скажет вам:" О, ты выглядишь очень здоровым. Ваш микробиом похож на микробиом здорового населения, «Доктор Сун говорит.» Но небольшое число показывает:«О, мы пока не можем сказать точно, какое у вас заболевание, но мы можем сказать, что что-то выглядит не так ".

«Ваш микробиом очень похож на микробиом в популяции больных». И это то, что мы называем Индексом здоровья кишечного микробиома. Вы можете рассматривать его как «кредитный рейтинг вашего кишечника» ».

В когорте независимых проверок из почти 700 человек, здоровые образцы отличались от нездоровых в 74% случаев.

Связь сердечно-сосудистой системы с микробиомом кишечника

Во время учебы Доктор Сун обнаружил еще одно открытие:умеренную корреляцию между индексом здоровья кишечного микробиома и липопротеинами высокой плотности. или HDL, или «хороший холестерин, "в крови.

"Чем выше индекс здоровья кишечного микробиома, чем выше ваш уровень ЛПВП, - объясняет он. - То, что мы смогли найти эту корреляцию с маркером здоровья сердечно-сосудистой системы, действительно впечатляет, поскольку сейчас мы связываем информацию о микробиоме кишечника с клиническими данными ».

«Одна из областей исследований в моей группе - определить, как микробиом кишечника взаимодействует с различными тканями организма посредством химических сигналов. мы далеки от того, чтобы прийти к заключению о конкретных механизмах, но у нас есть многообещающие зацепки, которые мы хотели бы продолжить ».

Он говорит, что это открытие подчеркивает потенциал индекса как мощного и последовательного показателя здоровья. В недалеком будущем, Доктор Сун представляет себе время, когда предоставление образца стула для оценки микробиома во время регулярных посещений врача станет обычным делом.

Он надеется и дальше развивать Индекс здоровья кишечного микробиома, чтобы однажды он мог внести свой вклад в комплексные медицинские и профилактические программы скрининга здоровья.

«Предлагаемый нами количественный показатель стула для индексации здоровья микробиома является концептуальным и техническим нововведением, и имеет потенциал для информирования о методах лечения для поддержания или восстановления здоровья за счет модуляции микробиома кишечника, "Доктор Сун говорит.

"Наш индекс указывает на то, на что должен походить ваш микробиом, особенно после сильного возмущения, такие как пищевое отравление или антибиотики. Кроме того, эта работа демонстрирует силу интеграции существующих образцов из различных источников и состояний здоровья для выявления действительно надежных данных, которые принесут пользу здоровью человека ».

• Аризонский союз геномиков COVID-19 отслеживает последовательности генома SARS-CoV-2
• Исследование иммунной системы помогает выявить удивительную связь между разумом и телом.