Разшифроване на диабета: как чревната микрофлора влияе върху риска от заболяване

В скорошно проучване, публикувано в списанието Nature Medicine, екип от учени изследва повече от 8000 метагеномни последователности от хора с преддиабет, диабет тип 2 и нормален гликемичен статус, за да определи как специфичните за подтиповете и щамовете микробни характеристики и функции допринасят за патологичните механизми на диабет тип 2.

Диабетът тип 2 е бързо нарастващ глобален здравен проблем, засягащ повече от 500 милиона души по целия свят. Масата и функцията на панкреатичните β-клетки намаляват с времето при пациенти с диабет тип 2, като инсулиновата резистентност често е съпроводена с нискостепенно системно възпаление.

Има доказателства, че чревният микробиом играе ключова роля в човешкия метаболизъм и здраве, често взаимодействайки с генетични и екологични фактори. Изследванията също така са идентифицирали различни чревни микробни сигнатури, свързани с диабет тип 2.

Въпреки това, много от тези проучвания са проведени в малки извадки или не са контролирали фактори като затлъстяване или употреба на метформин.

Разбирането на ролята на специфичните за подтип и щам функции на чревния микробиом на молекулярно ниво при патологията на диабет тип 2 изисква стандартизирани данни от голяма популация.

В това проучване изследователите анализираха метагеномни данни от 10 кохорти от индивиди от Европа, Съединените щати и Китай с нормален гликемичен статус, преддиабет или диабет тип 2, за да дешифрират специфичните за щама функции и молекулярните характеристики на чревната микробиота, които механистично допринасят за патологията на диабет тип 2.

Въпреки че предишни проучвания са идентифицирали специфични микробни видове и микробни съобщества, които увеличават метаболитните рискове от диабет тип 2, те не са взели предвид факта, че патогенните механизми на микроба са специфични за щама. Например, щамът K12 на Escherichia coli е безвреден, докато щамът O157 е патогенен.

Изследователите са получили повече от 8000 данни за метагеномно секвениране от шест публикувани и четири нови набора от данни, обхващащи десет кохорти от хора с различен гликемичен статус.

Фенотипните данни от кохортите и метагеномните последователности първо бяха обработени за стандартизация, а крайната изследвана популация се състоеше от 1851 пациенти с диабет тип 2, 2770 индивида с преддиабет и 2277 участници с нормален гликемичен статус.

За хармонизиране на набора от данни бяха използвани диагностичните критерии на Американската диабетна асоциация, които включват орален тест за глюкозен толеранс, нива на плазмена глюкоза на гладно, употреба на лекарства и рискови фактори като индекс на телесна маса, както и лабораторни тестове за възпалителни и метаболитни фактори.

Първоначално беше оценена връзката между статуса на диабет тип 2 и общата конфигурация на чревния микробиом. След това бяха използвани регресионни модели за идентифициране на видови характеристики и разлики в разпределението на микробните характеристики между групите според гликемичния статус.

Изследователите също така проведоха кохортни мета-анализи, за да изследват връзката между микробната функция на ниво общност, като ензими и биохимични пътища, и диабет тип 2.

Освен това бяха извършени чувствителни анализи, за да се гарантира, че идентифицираните микробни сигнатури, свързани с диабет тип 2, не се дължат частично на съпътстващи заболявания.

Проучването идентифицира 19 филогенетично различни вида при дисбиоза при пациенти с диабет тип 2. Чревният микробиом при пациенти с диабет тип 2 показва по-високо съдържание на Clostridium bolteae и по-ниско съдържание на Butyrivibrio crossotus.

Освен това, функционалните промени, настъпващи на ниво микробна общност поради тази дисбиоза, са свързани с нарушения на глюкозния метаболизъм и патология на диабет тип 2.

Други пътища, свързани с диабет тип 2, които са свързани с функционални промени на ниво микробна общност, включват намалена ферментация на бутират и повишен синтез на бактериални имуногенни структурни компоненти.

Когато анализите бяха решени за специфични бактериални щамове, проучването също така установи, че връзките между патологията на диабет тип 2 и чревния микробиом показват хетерогенност в рамките на видовете.

Щамово-специфични функции, като хоризонтален генен трансфер, биосинтез на аминокиселини с разклонена верига и тези, свързани с възпаление и оксидативен стрес, допринесоха значително за тази хетерогенност.

Вариациите в риска от диабет тип 2 сред отделните индивиди също бяха свързани с вътрешновидово разнообразие за 27 вида чревна микробиота, включително Eubacterium rectale, които показаха специфичност на щама на ниво популация.

Като цяло, проучването показа, че дисбиозата на чревния микробиом играе функционална роля в патогенезата на диабет тип 2, с пряко участие в механизми като глюкозния метаболизъм и ферментацията на бутират.

Освен това, резултатите показват, че специфичните за щама функции са хетерогенно свързани с патологията на диабет тип 2, което предоставя нови прозрения за механизмите, чрез които чревният микробиом е свързан с диабет тип 2.