Darmmikroben können schon Jahre vor der Diagnose Aufschluss darüber geben, wer einem Risiko für Typ-2-Diabetes ausgesetzt ist

Bei älteren schwedischen Erwachsenen wurden neun Mikrobenarten und drei Stoffwechselwege mit dem zukünftigen Diabetesrisiko verfolgt, was auf ein mögliches darmbasiertes Warnsystem für Stoffwechselerkrankungen hindeutet.

Studie: Die Zusammensetzung des Darmmikrobioms und das funktionelle Potenzial sind mit dem Auftreten von Typ-2-Diabetes bei 4.685 Erwachsenen aus einer schwedischen prospektiven Kohorte verbunden

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Zellberichte MedizinForscher fanden heraus, dass die funktionellen und taxonomischen Merkmale des Darmmikrobioms mit dem zukünftigen Risiko für Typ-2-Diabetes (T2D) verbunden sind.

T2D stellt weltweit eine erhebliche Belastung für die öffentliche Gesundheit dar. Prognosen gehen von einem Anstieg seiner Prävalenz um 61 % bis 2050 aus. Es besteht ein wachsendes Interesse an der Rolle des Darmmikrobioms in der T2D-Pathophysiologie. Querschnittsstudien haben gezeigt, dass Personen mit T2D eine geringere mikrobielle Diversität im Darm sowie eine geringere Häufigkeit von Butyratproduzenten aufweisen. Allerdings gibt es nur begrenzte Beweise aus prospektiven Studien.

Von den wenigen (prospektiven) Studien stützten sich die meisten auf die Sequenzierung der 16S-ribosomalen RNA (rRNA), hatten eine begrenzte Stichprobengröße und lieferten inkonsistente Ergebnisse. Bisher berichtete die einzige umfassende prospektive Studie über Zusammenhänge zwischen vier Darmmikrobenarten und dem Auftreten von Typ-2-Diabetes in einer finnischen Kohorte. Obwohl Studien die Zusammensetzung des Darmmikrobioms untersucht haben, sind umfassende Analysen des Funktionspotenzials des Darmmikrobioms in Bezug auf T2D nach wie vor rar.

Schwedische prospektive Kohortenanalyse

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher Zusammenhänge zwischen Darmmikrobiommerkmalen und T2D-Vorfällen in einer großen, prospektiven Kohorte. Sie analysierten Schrotflinten-Metagenomdaten von Teilnehmern der Kohorte „Swedish Infrastructure for Medical Population-based Life Course and Environmental Research“. Das vollständige Analyseset (FAS) umfasste 4.685 Teilnehmer im Durchschnittsalter von 73,9 Jahren, von denen 383 während einer mittleren Nachbeobachtungszeit von 5,3 Jahren T2D entwickelten.

Das Lag Time Analysis Set (LTAS) schloss 52 Personen aus, die innerhalb des ersten Jahres der Nachbeobachtungszeit T2D entwickelten, was zu 4.633 Teilnehmern führte, darunter 331 T2D-Vorfälle. Mikrobielle Merkmale, die nach Merkmalsauswahl und Cox-Regression in beiden Analysesätzen konsistente Assoziationen mit dem T2D-Vorfall zeigten, wurden als robust erachtet. Im FAS war die α-Diversität umgekehrt mit dem Vorfall T2D assoziiert, erreichte jedoch keine statistische Signifikanz.

Für die β-Diversität wurden signifikante Zusammenhänge zwischen zwei Hauptkomponenten und einem erhöhten T2D-Risiko beobachtet. Dennoch verschwanden diese Assoziationen im LTAS. Im FAS identifizierte Elastic Net 23 Darmmikrobenarten als starke Prädiktoren in diesem Analysesatz, was darauf hindeutet, dass diese einen Kernsatz des Mikrobioms darstellen könnten, der für die T2D-Entwicklung relevant ist. Von diesen zeigten 18 in der multivariablen Cox-Regressionsanalyse einen signifikanten Zusammenhang mit dem T2D-Vorfall.

Mikrobielle Spezies im Zusammenhang mit T2D-Risiko

Von diesen waren 10 Arten positiv mit dem T2D-Risiko assoziiert und acht waren umgekehrt assoziiert. Die invers assoziierten Arten stammten alle aus dem Stamm der Firmicutes, während die Hälfte der positiv assoziierten Arten aus dem Stamm der Bacteroidetes stammten. Elastic Net wählte 17 Arten als T2D-Prädiktoren im LTAS aus, darunter 12 im FAS identifizierte. Von diesen zeigten neun Arten in der multivariablen Cox-Regressionsanalyse eine signifikante Assoziation mit T2D-Vorfällen und wurden in beiden Analysesätzen als stark assoziiert angesehen.

Sechs Arten zeigten einen positiven Zusammenhang mit dem Vorfall T2D: Alistipes communis, Alistipes finegoldii, Akkermansia muciniphila, Desulfovibrio-SchweinGGB3614 SGB4886 (Lachnospiraceae) und Ruminococcus gnavus.

Darüber hinaus Erysipelotrichaceae-Bakterium, Clostridia nicht klassifiziert SGB6317 und Coprococcus catus waren negativ mit dem Vorfall T2D assoziiert. Angesichts der bekannten Links von A. muciniphila Bei der Aufnahme von Ballaststoffen wurde die mögliche modifizierende Wirkung der Ballaststoffaufnahme bewertet.

Der Zusammenhang zwischen A. muciniphila und das T2D-Risiko war bei Personen mit der geringsten Ballaststoffaufnahme (≤ 20 g pro Tag) am stärksten und statistisch signifikant, obwohl formale Interaktionstests keine signifikante Effektmodifikation für das T2D-Risiko bestätigten. Unter den T2D-Vorfällen sind A. muciniphila Die Häufigkeit war bei Personen mit einer höheren Ballaststoffaufnahme etwas geringer; Signifikante Unterschiede wurden jedoch nur im LTAS festgestellt. Daher interpretierten die Autoren das faserbezogene Muster vorsichtig.

Ballaststoffaufnahme und Entzündungsbefunde

Unter den aufgetretenen T2D-Fällen mit Daten zu C-reaktiven Protein (CRP)-Spiegeln gab es eine signifikante Wechselwirkung zwischen A. muciniphila Überfluss und Ballaststoffaufnahme wirken sich positiv auf Entzündungen aus. Konkret höher A. muciniphila Überfluss war mit einem höheren Risiko einer Entzündung im Zusammenhang mit einer geringen Ballaststoffaufnahme verbunden. Im Gegensatz dazu war es bei Personen mit einer hohen Ballaststoffaufnahme mit einem geringeren Entzündungsrisiko verbunden.

Es gab keine Beweise dafür A. muciniphila Abstammungsspezifischer Zusammenhang mit Vorfall T2D. Schließlich wurde das funktionelle Potenzial des Darmmikrobioms mithilfe von Darmmetabolismusmodulen (GMMs) charakterisiert. Von den 103 GMMs zeigten drei konsistente Assoziationen mit T2D-Vorfällen. Das Asparagin-Abbau-GMM war mit einem höheren Risiko für einen T2D-Vorfall verbunden, während der nichtoxidative Pentosephosphatweg und Mannose-Abbau-GMM mit einem geringeren Risiko verbunden waren.

Mikrobiom-informiertes Diabetes-Präventionspotenzial

Insgesamt ergab die Studie, dass ein GVM und sechs Darmmikrobenarten mit einem erhöhten T2D-Risiko verbunden waren. Im Gegensatz dazu waren zwei GVMs und drei Arten mit einem geringeren T2D-Risiko verbunden. Die mikrobielle Diversität im Darm war nicht mit dem T2D-Risiko verbunden.

Insgesamt liefern diese prospektiven Ergebnisse Einblicke in die Ätiologie von T2D und könnten, wenn sie repliziert werden, möglicherweise Darmmikrobiom-gestützte Ansätze zur T2D-Risikovorhersage und -prävention unterstützen. Die Autoren warnten jedoch davor, dass Restverzerrungen, die ältere schwedische Kohorte, die Stuhlentnahme zu einem einzigen Zeitpunkt und das Beobachtungsdesign die kausale Interpretation und Generalisierbarkeit einschränken.

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Quellen: