Микробиота кишечника связана с риском переломов: исследование выявило ключевые микробные ассоциации

Переломы вследствие хрупкости костей, часто вызванные остеопорозом (заболеванием, вызывающим хрупкость костей, склонных к переломам), приводит к повышенному риску переломов. Более половины женщин и четверть мужчин сталкиваются с этой проблемой. Низкая минеральная плотность костной ткани (МПК) – основной диагностический критерий остеопороза. Однако для комплексной оценки риска переломов необходимо учитывать и другие факторы, включая качество костной ткани и функциональные возможности организма. Генетические маркеры (GM) могут помочь в персонализированной оценке риска и разработке индивидуальных стратегий профилактики и лечения остеопороза.

Об исследовании 

В новом исследовании ученые использовали данные пациентов в возрасте от 25 до 74 лет. Участники 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, а также беременных участниц исследования, в окончательный анализ были включены 7043 человека.

Базовые визиты проводились в течение трех месяцев, 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.

Исследование было направлено на изучение связи между микробиомом кишечника и риском переломов. Для анализа использовались образцы сыворотки для измерения уровня C-реактивного белка (СРБ), а также медицинские записи для сбора данных о переломах. Основные заболевания, такие как воспалительные заболевания кишечника, сердечно-сосудистые заболевания, рак и диабет, были идентифицированы на основе различных национальных регистров.

Образцы фекалий были собраны, сохранены и позднее подвергнуты секвенированию для анализа микробиома. Таксономическое и функциональное профилирование микробиоты было выполнено с использованием современных биоинформатических инструментов.

Статистический анализ, включая регрессию Кокса, оценил связи между составом микробиоты и риском переломов с учетом различных ковариат. Отсутствующие данные не были заменены, а для учета переменных использовались несколько моделей с консервативными поправками для множественного тестирования.

Результаты

Результаты показали, что более высокое альфа-разнообразие микробиоты, измеренное индексом Шеннона, было связано с уменьшением риска переломов. Бета-разнообразие, оцененное через первый главный компонент расстояния Эйтчисона, также было связано с риском переломов.

Дальнейший анализ выявил, что тип Tenericutes, особенно класс Mollicutes, был связан с пониженным риском переломов. Определенные отряды внутри Mollicutes, такие как Mycoplasmatales и другие, внесли значительный вклад в эту связь.

Также исследование выявило, что роды Parabacteroides, Lachnoclostridium и виды, такие как Oscillibacter sp. ER4 и Parabacteroides distasonis, имели значение для риска переломов.

Анализы чувствительности подтвердили эти выводы, хотя для Oscillibacter sp. ER4 рекомендуется осторожность из-за нарушений предположений о пропорциональном риске.

Гендерный анализ показал, что индекс Шеннона был связан с переломами у женщин, но не у мужчин. Связь между Proteobacteria, Tenericutes и бета-разнообразием была значительной у женщин и продемонстрировала схожие тенденции у мужчин.

Поданализы по крупным остеопоротическим переломам (MOF) и переломам бедра показали, что Proteobacteria было связано с повышенным риском, в то время как Tenericutes — с пониженным.

Состав микробиоты также был связан с воспалительным маркером CRP. Proteobacteria было связано с повышенным уровнем CRP, тогда как Tenericutes и индекс Шеннона — с пониженным уровнем. Эти ассоциации между составом микробиоты и риском переломов не изменились при корректировке по уровню CRP.

Функциональное профилирование выявило 785 функциональных групп, связанных с риском переломов, большинство из которых связано с уменьшением риска и часто связано с метаболизмом аминокислот. Например, функциональные группы, связанные с синтезом аминокислот с разветвленной цепью, были отрицательно коррелированы с Proteobacteria, в то время как Tenericutes показали положительные корреляции с путями метаболизма бутирата.

Выводы

Выводы исследования заключаются в том, что более высокое альфа-разнообразие микробиоты связано с более низким риском переломов, в то время как обилие Proteobacteria связано с повышенным риском, а Tenericutes — с пониженным риском. Функциональный анализ выявил пути, связанные со здоровьем костей, которые могут объяснять эти эффекты.