В недавнем исследовании, опубликованном в журнале npj Biofilms Microbiomes, ученые изучили связь между составом кишечной микробиоты (КМ) и частотой переломов в когорте участников Финской программы мониторинга рисков (FINRISK).
Переломы вследствие хрупкости костей, часто вызываемые остеопорозом (заболеванием, вызывающим хрупкость костей, склонных к переломам), поражают каждую вторую женщину и каждого четвертого мужчину, причем основным фактором риска является низкая минеральная плотность костной ткани (МПК).
Помимо BMD, риск переломов зависит от качества костей и нескелетных факторов, таких как нервно-мышечный контроль. GM играет роль в регуляции костной массы, но предыдущие исследования GM и здоровья костей показали противоречивые результаты из-за небольших размеров выборки и поперечного дизайна.
Необходимы дальнейшие исследования для прояснения противоречивых результатов предыдущих исследований и изучения потенциальной связи между составом ГМ и риском переломов в большой перспективной когорте.
Участники исследования были выбраны случайным образом по полу и возрастной группе через Национальную систему информации о населении, и было приглашено 13 498 человек, из которых 8 783 приняли участие. Среди них 7 231 предоставили образцы кала, а 7 102 имели достаточные данные о фенотипе для анализа.
После исключения участников с низкими показателями считывания и тех, кто был беременным на момент начала исследования, в окончательный анализ были включены 7043 человека.
Базовые визиты проводились в течение трех месяцев в начале 2002 года, и все участники предоставили письменное информированное согласие в соответствии с этическими нормами, утвержденными Координационным этическим комитетом окружной больницы Хельсинкского университета.
Участники заполняли анкеты по физической активности, курению, потреблению алкоголя и диете, а также использованию заместительной гормональной терапии. Отслеживалось использование лекарств, особенно тех, которые влияют на GM и высокочувствительный С-реактивный белок.
(СРБ) измерялся в образцах сыворотки. Данные о переломах собирались из финских медицинских записей, уделяя особое внимание инцидентным переломам, с поправками на предыдущие переломы. Основные заболевания, включая воспалительные заболевания кишечника, сердечно-сосудистые заболевания, рак и диабет, были идентифицированы с использованием различных национальных регистров.
Образцы фекалий собирались, сохранялись и позднее секвенировались для анализа микробиома, при этом таксономическое и функциональное профилирование выполнялось с использованием современных инструментов биоинформатики.
Статистический анализ, включая регрессию Кокса, оценил связи между составом микробиоты кишечника и риском переломов, с поправкой на различные ковариаты. Отсутствующие данные не были замещены, и для учета различных переменных использовались несколько моделей с консервативными поправками для множественного тестирования.
Исследование было сосредоточено на показателях альфа- и бета-разнообразия для оценки общего состава ГМ. Основная модель, скорректированная с учетом возраста, лекарств, пола, антибиотиков и предыдущих переломов, показала, что более высокое альфа-разнообразие, измеренное индексом Шеннона, было связано с уменьшением риска переломов (HR 0,92 на увеличение стандартного отклонения, 95% ДИ 0,87–0,96, P = 0,006).
Аналогичным образом, бета-разнообразие, оцененное через первый главный компонент расстояния Эйтчисона, было связано с риском переломов (HR 0,90, 95% CI 0,85–0,96, P = 0,0007). Эти результаты предполагают значительную связь между общим составом GM и риском случайных переломов.
Дальнейший анализ выявил тип Tenericutes, в частности класс Mollicutes, как связанный с пониженным риском переломов. Определенные отряды внутри Mollicutes, такие как Mycoplasmatales, Acholeplasmatales и Entomoplasmatales, внесли значительный вклад в эту связь.
Исследовательский анализ наиболее распространенных родов и видов указал на Parabacteroides, Lachnoclostridium и такие виды, как Oscillibacter sp. ER4 и Parabacteroides distasonis, как на имеющие отношение к риску переломов.
Анализы чувствительности, исключающие лиц с заболеваниями или методами лечения, которые могли бы исказить результаты, подтвердили эти выводы, хотя при интерпретации связи с Oscillibacter sp. ER4 рекомендуется проявлять осторожность из-за невыполненных предположений о пропорциональном риске.
Гендерно-стратифицированный анализ показал, что индекс Шеннона был связан с переломами у женщин, но не у мужчин, хотя статистически значимого взаимодействия между полом и индексом Шеннона не наблюдалось.
Связь между Proteobacteria, Tenericutes и бета-разнообразием с риском переломов была значительной у женщин, но продемонстрировала схожие тенденции у мужчин, несмотря на меньшую мужскую подгруппу.
Поданализы, сосредоточенные на крупных остеопоротических переломах (MOF) и переломах бедра, показали, что Proteobacteria была связана с повышенным риском. В то же время Tenericutes был связан с пониженным риском, что согласуется с результатами для переломов в любой области кости.
Кроме того, состав GM был связан с воспалительным маркером CRP, причем Proteobacteria был связан с повышенным уровнем CRP, а Tenericutes и индекс Шеннона — с пониженным уровнем. Эти ассоциации между составом GM и риском переломов не были существенно изменены при корректировке по уровню CRP.
Функциональное профилирование выявило 785 функциональных групп, связанных с риском переломов, большинство из которых связаны с уменьшением риска и часто связаны с метаболизмом аминокислот.
Примечательно, что функциональные группы, связанные с относительной распространенностью Proteobacteria и Tenericutes, были тесно связаны с риском переломов, что указывает на их потенциальную причастность к наблюдаемым ассоциациям между составом ГМ и риском переломов.
Например, функциональные группы, связанные с синтезом аминокислот с разветвленной цепью, были отрицательно коррелированы с Proteobacteria. В то же время, Tenericutes показали положительные корреляции с путями метаболизма бутирата, подчеркивая возможные механизмы, лежащие в основе этих ассоциаций.
Подводя итог, более высокое альфа-разнообразие коррелировало с более низким риском переломов, в то время как относительное обилие Proteobacteria, особенно Gammaproteobacteria, было связано с повышенным риском. Наоборот, обилие Tenericutes было связано с пониженным риском переломов. Функциональный анализ выявил пути, связанные со здоровьем костей, которые могут опосредовать эти эффекты.
