Pag-decipher ng diabetes: kung paano nakakaapekto ang gut microbiota sa panganib ng sakit

Sa isang kamakailang pag-aaral na inilathala sa journal Nature Medicine, sinuri ng isang pangkat ng mga siyentipiko ang higit sa 8,000 metagenomic sequence mula sa mga taong may prediabetes, type 2 diabetes, at normal na glycemic status upang matukoy kung paano nakakatulong ang subtype- at strain-specific microbial na mga feature at function sa mga pathological na mekanismo ng type 2 diabetes.

Ang type 2 diabetes ay isang mabilis na lumalagong pandaigdigang problema sa kalusugan, na nakakaapekto sa higit sa 500 milyong tao sa buong mundo. Ang pancreatic β-cell mass at pag-andar ay bumababa sa paglipas ng panahon sa mga pasyente na may type 2 diabetes, na may insulin resistance na kadalasang sinasamahan ng mababang antas ng systemic na pamamaga.

Mayroong katibayan na ang gut microbiome ay gumaganap ng isang kritikal na papel sa metabolismo at kalusugan ng tao, madalas na nakikipag-ugnayan sa mga genetic at environmental na mga kadahilanan. Natukoy din ng pananaliksik ang natatanging gat microbial signature na nauugnay sa type 2 diabetes.

Gayunpaman, marami sa mga pag-aaral na ito ay isinagawa sa maliliit na sample o hindi kinokontrol para sa mga kadahilanan tulad ng labis na katabaan o paggamit ng metformin.

Ang pag-unawa sa papel na ginagampanan ng subtype- at strain-specific gut microbiome functions sa antas ng molekular sa type 2 diabetes pathology ay nangangailangan ng standardized na data mula sa isang malaking populasyon.

Sa pag-aaral na ito, sinuri ng mga mananaliksik ang metagenomic data mula sa 10 cohorts ng mga indibidwal mula sa Europe, United States, at China na may normal na glycemic status, prediabetes, o type 2 na diyabetis upang matukoy ang mga function na partikular sa strain at mga molecular na tampok ng gut microbiota na nag-aambag nang mekanikal sa patolohiya ng type 2 diabetes.

Habang ang mga nakaraang pag-aaral ay natukoy ang mga partikular na microbial species at microbial na komunidad na nagpapataas ng metabolic risk ng type 2 diabetes, hindi nila isinaalang-alang ang katotohanan na ang mga pathogenic na mekanismo ng microbe ay partikular sa strain. Halimbawa, ang K12 strain ng Escherichia coli ay hindi nakakapinsala, habang ang O157 strain ay pathogenic.

Ang mga mananaliksik ay nakakuha ng higit sa 8,000 metagenomic sequencing data mula sa anim na nai-publish at apat na bagong dataset na sumasaklaw sa sampung cohorts ng mga taong may iba't ibang glycemic status.

Ang data ng phenotypic mula sa mga cohorts at metagenomic na pagkakasunud-sunod ay unang naproseso para sa standardisasyon, at ang panghuling populasyon ng pag-aaral ay binubuo ng 1,851 mga pasyente na may type 2 diabetes, 2,770 indibidwal na may prediabetes, at 2,277 kalahok na may normal na glycemic status.

Ginamit ang diagnostic na pamantayan ng American Diabetes Association, na kinabibilangan ng oral glucose tolerance test, fasting plasma glucose level, paggamit ng gamot at mga risk factor gaya ng body mass index, pati na rin ang mga laboratory test para sa inflammatory at metabolic factor, upang pagtugmain ang set ng data.

Ang kaugnayan sa pagitan ng type 2 na katayuan ng diabetes at pangkalahatang pagsasaayos ng microbiome ng gat ay unang nasuri. Pagkatapos ay ginamit ang mga modelo ng regression upang matukoy ang mga lagda sa antas ng species at mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga tampok na microbial sa pagitan ng mga grupo ayon sa katayuan ng glycemic.

Nagsagawa din ang mga mananaliksik ng mga meta-analyze na partikular sa cohort upang suriin ang kaugnayan sa pagitan ng microbial function sa antas ng komunidad, tulad ng mga enzyme at biochemical pathway, at type 2 diabetes.

Bilang karagdagan, ang mga sensitibong pagsusuri ay isinagawa upang matiyak na ang mga natukoy na microbial signature na nauugnay sa type 2 diabetes ay hindi bahagyang dahil sa mga komorbididad.

Tinukoy ng pag-aaral ang 19 phylogenetically distinct species sa dysbiosis sa mga pasyenteng may type 2 diabetes. Ang gut microbiome sa mga pasyente na may type 2 diabetes ay nagpakita ng mas mataas na kasaganaan ng Clostridium bolteae at mas mababang kasaganaan ng Butyrivibrio crossotus.

Higit pa rito, ang mga functional na pagbabago na nagaganap sa antas ng microbial community dahil sa dysbiosis na ito ay naiugnay sa mga glucose metabolism disorder at type 2 diabetes pathology.

Ang iba pang mga pathway na nauugnay sa type 2 diabetes na nauugnay sa mga functional na pagbabago sa antas ng microbial community ay kasama ang pagbaba ng butyrate fermentation at pagtaas ng synthesis ng bacterial immunogenic structural component.

Kapag ang mga pag-aaral ay nalutas para sa mga tiyak na bacterial strains, natuklasan din ng pag-aaral na ang mga asosasyon sa pagitan ng type 2 diabetes pathology at ang gut microbiome ay nagpakita ng heterogeneity sa loob ng mga species.

Ang mga function na partikular sa strain gaya ng horizontal gene transfer, branched-chain amino acid biosynthesis, at ang mga nauugnay sa pamamaga at oxidative stress ay nag-ambag nang malaki sa heterogeneity na ito.

Ang mga pagkakaiba-iba sa panganib ng type 2 diabetes sa mga indibidwal ay nauugnay din sa pagkakaiba-iba ng intra-species para sa 27 gut microbiota species, kabilang ang Eubacterium rectale, na nagpakita ng strain specificity sa antas ng populasyon.

Sa pangkalahatan, ipinakita ng pag-aaral na ang gut microbiome dysbiosis ay gumaganap ng isang functional na papel sa pathogenesis ng type 2 diabetes, na may direktang paglahok sa mga mekanismo tulad ng glucose metabolism at butyrate fermentation.

Higit pa rito, ipinakita ng mga resulta na ang mga function na partikular sa strain ay heterogenously na nauugnay sa type 2 diabetes pathology, na nagbibigay ng mga bagong insight sa mga mekanismo kung saan nauugnay ang gut microbiome sa type 2 diabetes.