Связь метаболома крови с кишечной микробиотой и геномом хозяина даст ключ к прецизионной терапии

Исследователи из Института системной биологии (Сиэтл, США) выяснили, что на состав метаболитов в нашей крови в большей степени влияет не наследственность, а микрофлора кишечника. Работа опубликована в Nature Metabolism.

Состав крови, определяемый в том числе и продуктами метаболизма, является важным диагностическим показателем. Совокупность молекул метаболитов (метаболом) не случайно образно называют молекулярным «зеркалом» нашего здоровья. Предыдущие исследования установили, что метаболом плазмы тесно связан как с генетикой, так и с микробиомом кишечника. В новой работе ученые решили выяснить степень влияния каждого из этих факторов.

С этой целью они собрали и проанализировали образцы крови и кала. Для крови проводились определение метаболитов с помощью ВЭЖХ-МС и полногеномное секвенирование. В кале определяли последовательности бактериальных генов 16S рРНК. Все участники исследования были подписчиками программы Arivale Scientific Wellness, которая предполагала глубокое фенотипирование с использованием мультиомных данных в сочетании с персонализированным обучением по улучшению общего состояния здоровья и самочувствия. (Компания Arivale, запустившая программу, прекратила свое существование в 2019 году.) Отобранная когорта включала 1 569 человек, в том числе 997 женщин и 572 мужчины. Средний возраст когорты составил 49 ± 11 лет, средний ИМТ был равен 28,2 ± 6,6.

Авторы определили 930 метаболитов крови и провели GWAS и поиск ассоциаций с микробиомом для каждого из них. Значимые ассоциации были установлены для 595 из 930 молекул. При этом 69% ассоциаций были обусловлены исключительно микробиомом, 15% — исключительно генетикой и 16% находились под гибридным контролем генома и микробиома. В частности, в число последних вошли жирные кислоты, фенилаланин, тирозин, пиримидин и глицин.

Результаты исследования признаны многообещающими, потому что дают ключи к разработке терапии нарушений метаболизма. Они указывают на то, что большим количеством метаболитов можно манипулировать с помощью диеты и пробиотиков. В то же время метаболиты, находящиеся под строгим генетическим контролем, не буду реагировать на изменения образа жизни, а потому их надо рассматривать как мишени для фармакологических вмешательств.

Для некоторых метаболитов описаны необычные ассоциации. Например, церамиды были связаны с микробиомом или с генетическими факторами человека в зависимости от длины их цепи. Ранее было показано, что церамиды вовлечены в такие заболевания как болезнь Альцгеймера, депрессия и расстройства настроения. Разделение церамидов по факторам их контроля позволит улучшить дизайн прецизионных терапевтических средств.

Кишечная микробиота эволюционирует вместе с людьми