Blodmetabolisme kartlegger hvordan livsstilsbaner fungerer ved kognitiv aldring

En ny analyse på veinivå knytter kosthold og trening til metabolske mønstre i blod assosiert med mobilitet, kognisjon, uavhengighet og skrøpelighet i det kognitive aldringsdomenet.

Studie: Livsstilsrelaterte blodmetabolske prosesser og funksjon i kognitiv aldring. Bildekreditt: Lightspring / Shutterstock

I en fersk artikkel i pressen i tidsskriftet Vitenskapelige rapporterforskere identifiserte livsstilsrelaterte blodmetabolske veier med konsistente mønstre på tvers av domener assosiert med funksjonell ytelse over det kognitive aldringsspekteret.

Alzheimers sykdom (A.D) blir i økende grad anerkjent som en systemisk lidelse, preget av progressiv kognitiv nedgang samt forringelse av motstandskraft, funksjon og uavhengighet. Livsstilsfaktorer, spesielt kosthold og fysisk aktivitet, er assosiert med funksjonelle og kognitive utfall hos eldre individer. Et kosthold av høyere kvalitet er assosiert med mindre funksjonsnedgang og risiko for demens.

Regelmessig trening er assosiert med bevart muskelstyrke, mobilitet og kognisjon. Likevel er de metabolske prosessene som kan følge med diett, fysisk aktivitet og funksjonell ytelse på kognitive nivåer dårlig forstått. Ernæring og trening påvirker aminosyreutnyttelse, mitokondriell energisyntese, oksidativt stress, betennelse og lipidoksidasjon, som alle er assosiert med funksjonell nedgang og nevrodegenerasjon.

I tillegg rapporteres metabolske endringer i AD ofte inkonsekvent, blant annet fordi metabolitter analyseres isolert og metabolomiske data er høydimensjonale. Derfor kan en tilnærming på banenivå, som kan aggregere metabolittsignaler til biologisk kommenterte enheter, redusere dimensjonalitet, øke tolkbarheten og identifisere konsistente metabolske mønstre assosiert med komplekse fenotyper som aktivitet.

Om studiet

I denne studien så forskerne på livsstilsrelaterte metabolske mønstre assosiert med kognitiv aldring. Denne studien analyserte fenotypiske og metabolske data fra AD Neuroimaging Initiative (Å GI), inkludert metabolomikk/lipokjemi-datasett generert av AD Metabolomics Consortium (ADMC), The Religious Order Study and the Rush Memory and Aging Project (ROSEM), og Australian Imaging, Biomarkers and Lifestyle Study of Aldring (AIBL).

Kognitiv status på tvers av datasett ble matchet og klassifisert som kognitivt normal (CN), mild kognitiv svikt (MCI), eller AD. Diettkvaliteten ble vurdert ved hjelp av et spørreskjema for matfrekvens (FFQ), mens fysisk aktivitet ble vurdert ved hjelp av Global Physical Activity Questionnaire (IPAQ). Funksjonelle utfall var ganghastighet, daglige aktiviteter (ADL), grepsstyrke, global kunnskap, kombinatorisk aktivitet og følsomhet.

Informasjon om fastende blodmetabolisme ble hentet fra datasettet. Metabolitter ble kartlagt til dominerende metabolske veier og nivåer av aktivitetsvei ble vurdert ved å akkumulere metabolittsignaler i hver vei. Metabolske veier ble gruppert i fem brede domener: aminosyremetabolisme, energimetabolisme, mikrobiell-relatert metabolisme, lipidmetabolisme og oksidativt stress og betennelsesrelatert metabolisme.

Lineære regresjonsmodeller vurderte assosiasjoner mellom livsstilsrisiko, funksjonelle utfall og prosessaktivitetsnivåer. Modeller ble justert for kroppsmasseindeks (BMI), alder, kjønn, utdanning, hypertensjon, statinbruk, diabetes og apolipoprotein E (APOE) ε4 overføringsposisjon. Livsstilskontrollerte nivåer av metabolsk vei (LMPS) ble oppnådd ved elastisk nettoregresjon for i fellesskap å oppsummere mønsterkvalitet og bevegelsesrelaterte kurvemønstre, med kryssvalidering, out-of-order estimering og bootstrap stabilitet estimering brukt for å vurdere intern robusthet.

Resultater

Studien inkluderte 360 ​​deltakere: 150 med CN, 120 med MCI og 90 med AD. Personer med AD var eldre og hadde mindre utdanning enn personer med CN. Prevalensen av APOE ε4-bærere økte fra CN til MCI- og AD-grupper. Kvaliteten på kosthold og fysisk aktivitet sank gradvis i CN-, MCI- og AD-gruppene.

Dessuten skilte LMPS seg mellom gruppene, med høyere poengsum i CN-personer og lavere poengsum i MCI- og AD-gruppene. Høyere LMPS-verdier ble assosiert med bedre ADL, global kognisjon, kombinert funksjon og ganghastighet, samt mindre skrøpelighet; assosiasjonen var sterkere hos CN-deltakere enn i AD- og MCI-grupper. Analyse av funksjonelle veiforskjeller mellom kognitive grupper avslørte strukturelle forskjeller mellom CN- og AD-grupper.

Baner relatert til aminosyre- og energimetabolisme viste beskjedne endringer mellom AD- og CN-gruppene, mens lipidmetabolismeveier viste større heterogenitet. Oksidativt stress- og betennelsesrelaterte veier viste større distribusjon og segregering i AD-gruppen, mens mikrobiota-relaterte veier viste et blandet mønster.

Flerlags konvergenskartlegging avslørte at signaler på veinivå spredte seg over metabolske domener. Videre avslørte et gruppert varmekart flere sti-klynger med konsistente assosiasjonsmønstre på tvers av livsstilsrisiko og funksjonelle utfall. Baner i disse klyngene som var positivt assosiert med livsstilsrisiko var også positivt assosiert med ADL, kognisjon og ganghastighet og omvendt assosiert med skrøpelighet. Imidlertid var disse visualiseringene ment å oppsummere assosiasjonsmønstre og prioritere hypoteser i stedet for uavhengig å bekrefte en biologisk mekanisme.

Konklusjoner

Oppsummert identifiserte metabolomikk på banenivå livsstilsrelaterte metabolske mønstre assosiert med funksjonelle utfall i kognitiv aldring. Livsstil-metabolisme-aktivitet-relasjonene var organisert på tvers av metabolske domener og var ikke begrenset til en enkelt prosessklasse. LMPS var assosiert med kognitive, fysiske og funksjonelle utfall på tvers av kognitive grupper, selv om ytterligere validering er nødvendig for å vurdere dens reproduserbarhet, relevans og translasjonsverdi.

Fordi studien var tverrsnittsmessig og manglet en uavhengig ekstern valideringsgruppe, bør LMPS tolkes som et hypotesegenererende forskningsmål snarere enn en validert biomarkør, mediator eller klinisk verktøy. Umålrettede metabolomiske data reflekterte også relativ signalintensitet, snarere enn absolutte metabolittkonsentrasjoner.

Vil du lese senere? Last ned din PDF-kopi ved å klikke her.