Descifrarea diabetului: modul în care microbiota intestinală influențează riscul de îmbolnăvire

Într-un studiu recent publicat în revista Nature Medicine, o echipă de oameni de știință a examinat peste 8.000 de secvențe metagenomice de la persoane cu prediabet, diabet zaharat de tip 2 și status glicemic normal pentru a determina modul în care caracteristicile și funcțiile microbiene specifice subtipurilor și tulpinilor contribuie la mecanismele patologice ale diabetului zaharat de tip 2.

Diabetul de tip 2 este o problemă de sănătate globală în creștere rapidă, afectând peste 500 de milioane de oameni din întreaga lume. Masa și funcția celulelor β pancreatice scad în timp la pacienții cu diabet zaharat de tip 2, rezistența la insulină fiind adesea însoțită de inflamație sistemică de grad scăzut.

Există dovezi că microbiomul intestinal joacă un rol esențial în metabolismul și sănătatea umană, interacționând adesea cu factorii genetici și de mediu. Cercetările au identificat, de asemenea, semnături microbiene intestinale distincte asociate cu diabetul de tip 2.

Cu toate acestea, multe dintre aceste studii au fost efectuate pe eșantioane mici sau nu au controlat factori precum obezitatea sau utilizarea metforminului.

Înțelegerea rolului funcțiilor microbiomului intestinal specifice subtipurilor și tulpinilor la nivel molecular în patologia diabetului de tip 2 necesită date standardizate de la o populație mare.

În acest studiu, cercetătorii au analizat date metagenomice de la 10 cohorte de indivizi din Europa, Statele Unite și China cu status glicemic normal, prediabet sau diabet zaharat de tip 2 pentru a descifra funcțiile specifice tulpinii și caracteristicile moleculare ale microbiotei intestinale care contribuie mecanic la patologia diabetului zaharat de tip 2.

Deși studiile anterioare au identificat specii microbiene specifice și comunități microbiene care cresc riscurile metabolice ale diabetului de tip 2, acestea nu au luat în considerare faptul că mecanismele patogene ale microbului sunt specifice tulpinii. De exemplu, tulpina K12 de Escherichia coli este inofensivă, în timp ce tulpina O157 este patogenă.

Cercetătorii au obținut peste 8.000 de date de secvențiere metagenomică din șase seturi de date publicate și patru seturi de date noi, care acoperă zece cohorte de persoane cu status glicemic diferit.

Datele fenotipice din cohorte și secvențele metagenomice au fost mai întâi procesate pentru standardizare, iar populația finală a studiului a fost formată din 1.851 de pacienți cu diabet zaharat de tip 2, 2.770 de persoane cu prediabet și 2.277 de participanți cu status glicemic normal.

Criteriile de diagnostic ale Asociației Americane de Diabet, care includ testul oral de toleranță la glucoză, nivelurile plasmatice ale glucozei à jeun, utilizarea medicamentelor și factorii de risc, cum ar fi indicele de masă corporală, precum și testele de laborator pentru factorii inflamatori și metabolici, au fost utilizate pentru armonizarea setului de date.

Mai întâi a fost evaluată asocierea dintre statusul diabetului de tip 2 și configurația generală a microbiomului intestinal. Apoi, au fost utilizate modele de regresie pentru a identifica semnăturile la nivel de specie și diferențele în distribuția caracteristicilor microbiene între grupuri, în funcție de statusul glicemic.

Cercetătorii au efectuat, de asemenea, meta-analize specifice cohortei pentru a examina asocierea dintre funcția microbiană la nivel comunitar, cum ar fi enzimele și căile biochimice, și diabetul de tip 2.

În plus, au fost efectuate analize sensibile pentru a se asigura că semnăturile microbiene identificate asociate cu diabetul de tip 2 nu se datorează parțial comorbidităților.

Studiul a identificat 19 specii filogenetic distincte în disbioză la pacienții cu diabet zaharat de tip 2. Microbiomul intestinal la pacienții cu diabet zaharat de tip 2 a arătat o abundență mai mare de Clostridium bolteae și o abundență mai mică de Butyrivibrio crossotus.

Mai mult, modificările funcționale care apar la nivelul comunității microbiene din cauza acestei disbioze au fost legate de tulburări ale metabolismului glucozei și de patologia diabetului de tip 2.

Alte căi asociate cu diabetul de tip 2 care au fost asociate cu modificări funcționale la nivelul comunității microbiene au inclus scăderea fermentării butiratului și creșterea sintezei componentelor structurale imunogene bacteriene.

Când analizele au fost rezolvate pentru tulpini bacteriene specifice, studiul a constatat, de asemenea, că asocierile dintre patologia diabetului de tip 2 și microbiomul intestinal au prezentat eterogenitate în cadrul speciilor.

Funcțiile specifice tulpinii, cum ar fi transferul orizontal de gene, biosinteza aminoacizilor cu lanț ramificat și cele legate de inflamație și stres oxidativ, au contribuit semnificativ la această heterogenitate.

Variațiile riscului de diabet zaharat de tip 2 între indivizi au fost, de asemenea, asociate cu diversitatea intraspecifică pentru 27 de specii de microbiotă intestinală, inclusiv Eubacterium rectale, care a prezentat specificitate pentru tulpină la nivel de populație.

Per total, studiul a arătat că disbioza microbiomului intestinal joacă un rol funcțional în patogeneza diabetului de tip 2, cu implicare directă în mecanisme precum metabolismul glucozei și fermentarea butiratului.

În plus, rezultatele au arătat că funcțiile specifice tulpinii sunt asociate eterogen cu patologia diabetului de tip 2, oferind noi perspective asupra mecanismelor prin care microbiomul intestinal este asociat cu diabetul de tip 2.