Ученые разработали математический индекс, чтобы отличить здоровый микробиом от больного
Предоставлено: клиника Мэйо.

Что вызывает у некоторых людей развитие хронических заболеваний, таких как ревматоидный артрит, рак и метаболический синдром, в то время как другие остаются здоровыми? Главный ключ к разгадке можно найти в их кишечном микробиоме — 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 выпуске журнала Nature Communications за 15 сентября, исследователи раскрывают, как их индекс, составленный из биологически интерпретируемой математической формулы, может брать профиль микробиома кишечника человека. образец кала, чтобы определить вероятность заболевания независимо от клинического диагноза.

«Это открытие продвигает наши представления о составе здорового кишечного микробиома, который долгое время находился в поиске», — говорит Джэюн Сон, доктор философии, автор-корреспондент. «Наш индекс предсказывает, насколько близко образец микробиома кишечника похож на здоровые или нездоровые условия». Д-р Сун — доцент кафедры хирургии Медицинского и научного колледжа клиники Мэйо и научный сотрудник Клинического центра Мэйо по программе индивидуального медицинского микробиома.

Влияние микробиома кишечника на здоровье

Доктор Сун говорит, что влияние очень сложного микробиома на здоровье человека очень велико, но наука о том, как правильно определить, может ли что-то быть не так, и как использовать микробиом кишечника в качестве индикатора общего состояния здоровья, относительно нова. Что известно, так это то, что экосистема микробов связана с множеством преимуществ для здоровья, включая помощь в переваривании пищи, регулирование метаболизма и роль в иммунитете. Тем не менее, остается много вопросов. Недавние исследования связывают изменения микробиома кишечника с серьезными хроническими заболеваниями. Д-р Сун говорит, что отсутствие аналитических тестов или биомаркеров на основе алгоритмов препятствует обнаружению ранних признаков заболевания до появления конкретных диагностируемых симптомов.

В рамках нового исследования доктор Сун и его команда проанализировали 4 347 общедоступных метагеномов человеческого стула, которые позволяют исследователям детально секвенировать все гены всех известных организмов, присутствующих в образце стула. Образцы были объединены в 34 опубликованных исследованиях, охватывающих здоровые состояния и 12 нездоровых заболеваний. Около 1700 образцов микробиома кишечника были взяты у нездоровых людей, то есть людей с клинически диагностированным заболеванием или аномальной массой тела на основе ИМТ. Около 2600 образцов были взяты от людей, считающихся здоровыми, то есть без явных заболеваний или неблагоприятных симптомов.

«Мы объединили нездоровые образцы в одну группу, а здоровые — в другую», — объясняет д-р Сун. «Затем мы провели сравнение частот микробов, которые наблюдались в обеих группах. Мы обнаружили, что некоторые микробы гораздо чаще наблюдаются в здоровой группе, чем в нездоровой, и наоборот.

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», — говорит доктор Сунг.

Математическая формула способствует открытию микробиома

Открытие сигнатуры здорового микробиома кишечника привело доктора Сунга и его команду к разработке математической формулы, которая предсказывает, насколько близко образец микробиома кишечника 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, вы выглядите очень здоровым. Ваш микробиом похож на микробиом здорового населения «, — говорит доктор Сун. «Но небольшое число показывает:» О, мы еще не можем точно сказать, какое у вас заболевание, но мы можем сказать, что что-то не так. Ваш микробиом очень похож на микробиом в популяции с заболеванием «. 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 отделялись от здоровых в 74% случаев.

Связь сердечно-сосудистой системы с микробиомом кишечника

В ходе исследования доктор Сун обнаружил еще одно открытие: умеренную корреляцию между индексом здоровья кишечного микробиома и липопротеинами высокой плотности, или ЛПВП, или «хорошим холестерином» в крови.

«Чем выше индекс здоровья кишечного микробиома, тем выше ваш уровень ЛПВП», — поясняет он. «То, что мы смогли найти эту корреляцию с маркером здоровья сердечно-сосудистой системы, действительно впечатляет, поскольку теперь мы связываем информацию о микробиоме кишечника с клиническими данными. Одна из областей исследований в моей группе — определить, как микробиом кишечника взаимодействует с различными тканями. в организме через химические сигналы. В настоящее время мы еще далеки от того, чтобы прийти к заключению о конкретных механизмах, но у нас есть несколько многообещающих выводов, 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 продолжить разработку Индекса здоровья кишечного микробиома, чтобы однажды он мог внести свой вклад в комплексные программы медицинского и профилактического обследования состояния здоровья.

«Предлагаемый нами количественный показатель стула для индексации здоровья микробиома является концептуальным и техническим нововведением и может дать информацию о методах лечения для поддержания или восстановления здоровья посредством модуляции микробиома кишечника», — говорит доктор Сунг. «Наш индекс предоставляет точку назначения того, на что вы хотите, чтобы походил ваш микробиом, особенно после серьезных потрясений, таких как пищевое отравление или антибиотики. Более того, эта работа демонстрирует силу интеграции существующих образцов из различных источников и состояний здоровья для выявления действительно надежных понимание, которое приносит пользу здоровью человека. «/p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *