Метаболом плазмы крови человека зависит от диеты, микрофлоры кишечника и генетического профиля
20 октября 2022Команда учёных из Нидерландов провела исследование на основе данных, предоставленных Биобанком Нидерландов, и выяснила, что на метаболом плазмы крови влияют генетические особенности, диета и микрофлора кишечника. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Medicine.
Метаболом отражает обменные процессы, происходящие во всех тканях и клетках организма. Накопление отдельных метаболитов может быть связано с риском развития различных заболеваний, в первую очередь сердечно-сосудистой и эндокринной систем.
Чтобы изучить, как генетика, диета и микрофлора кишечника влияют на метаболом плазмы крови, исследователи Университетского медицинского центра Гронингена (University Medical Center Groningen) оценили уровни почти 1 200 метаболитов плазмы крови участников двух проектов Lifelines DEEP и Genome of the Netherlands. Они обнаружили, что все эти факторы, а также возраст и пол обуславливают около 25% особенностей метаболома плазмы крови. Кроме того, учёные описали механизмы влияния диеты и состава микрофлоры кишечника на метаболиты.
«Мы получили данные, которые помогут разработать профилактические и терапевтические стратегии формирования здорового обмена веществ», – пишет ведущий автор исследования Жинюань Фу (Jingyuan Fu), научный сотрудник Университетского медицинского центра Гронингена.
В исследовании приняли участие 1 368 человек, которые были разделены на две когорты. С помощью проточной времяпролётной масс-спектрометрии было проанализировано 1 183 метаболита плазмы, взятой натощак, в диапазоне массы от тяжёлых липидов до лёгких бензоидов. Полученные данные рассматривались в совокупности с результатами генетических исследований участников, анализа кишечной микрофлоры и анкетами о пищевых привычках.
Оказалось, что генетическими вариациями можно объяснить 3,3% индивидуальных особенностей метаболома плазмы, диетой – 9,3%, а кишечным микробиомом – 12,8%. Все эти факторы в сочетании с возрастными и гендерными показателями влияют на 25,1% особенностей метаболома плазмы.
При анализе связи уровня различных метаболитов с диетой, генетическими вариациями и кишечной микрофлорой исследователи обнаружили тысячи взаимодействий: 2 854 ассоциации с пищевыми привычками, 48 – с 40 генетическими вариантами, 1 373 – с составом микрофлоры и 2 839 – с метаболизмом бактерий. Это доказывает, что диета и микрофлора кишечника оказывают большее влияние на индивидуальные особенности метаболизма, чем генетические факторы.
С помощью методов менделевской рандомизации исследователи смогли установить механизмы влияния этих факторов.
Они отметили связь между уровнем 5-ацетиламино-6-формиламино-3-метилурацилом (AFMU), метаболитом кофеина, и однонуклеотидным полиморфизмом рядом с геном NAT2, кодирующим фермент N-ацетилтрансфераза 2. Повышение уровня AFMU связано с риском развития рака мочевого пузыря, а его концентрация – с экспрессией гена NAT2. Исследователи также оценили, как потребление кофеина влияет на уровень AFMU у людей с разным генотипом: для участников с генотипом GG и GA была характерна более высокая корреляция уровня AFMU с потреблением кофе, чем для людей с генотипом AA, то есть на метаболизм вторых кофе оказывает меньшее влияние.
Более того, учёные обнаружили отрицательную корреляцию между уровнями сероводорода в плазме и обсеменённостью кишечника микроорганизмами Eubacterium rectale. Последние способствуют здоровому функционированию кишечника за счёт производства бутирата и других короткоцепочечных жирных кислот. Также E. rectale перерабатывают сероводород, оказывающий токсичное влияние на нервную и сердечно-сосудистую системы.
Исследователи пришли к выводу, что изучение факторов, оказывающих воздействие на метаболом плазмы, необходимо для разработки методов влияния на него, ведь изменение питания или кишечной микрофлоры может существенно улучшить обменные процессы в организме. Однако учёные отметили, что полученные результаты важно подтвердить на более обширной выборке.
