Blodmetabolitter avslører livsstilsassosiasjoner med hjernehelse før demens

En større analyse tyder på at metabolitter i blodet kan identifisere hvordan røyking, kroppsmasseindeks, narkotikabruk, tarmmikrober og andre eksponeringer krysser kognisjon og hjernestruktur år før demens oppstår.

Anmeldelse: Beyond estrobolome 1.0: avdekke den endokrine-mikrobiske aksen som en driver og terapeutisk mål i hormonelt kontrollerte kreftformer. Bildekreditt: Lightspring / Shutterstock

I en fersk studie publisert i tidsskriftet Naturens aldringforskere undersøkte forholdet mellom blodmetabolitter, MR (MR) tiltak og generell kognisjon hos middelaldrende voksne uten demens.

Endringer i perifer metabolisme har i økende grad blitt knyttet til hjernesykdommer, inkludert Alzheimers sykdom (A.D). Studier har knyttet blodmetabolitter, som lipider, lipoproteiner og aminosyrer, til A.D-relaterte fenotyper. Funksjonelle og strukturelle endringer i hjernen, samt endringer i nevropsykologiske markører, forekommer år tidligere A.D manifestasjon. Spesielt er hjerneatrofi og hyperintensiteter av hvit substans nevrodegenerative og vaskulære markører assosiert med A.D.

Å undersøke tidlige metabolske endringer assosiert med disse egenskapene kan bidra til å identifisere metabolitter som er viktige for sykdomsetiologi. Bortsett fra genetikk kan eksponeringene (livsstilsfaktorer, narkotikabruk og andre miljøpåvirkninger) og tarmmikrobiota påvirke nivåene av metabolitter, og reguleringen deres gir en mulighet til å stabilisere stoffskiftet og motvirke metabolske endringer forbundet med sykdommer.

Studien og resultatene

I denne studien vurderte forskerne forholdet mellom blodmetabolitter og generell kognisjon og MR tegn hos middelaldrende voksne uten demens. Først ble plasmanivåer av 1387 metabolitter målt hos 1082 deltakere i Rotterdam-studien. Deretter vurderte teamet tverrsnittsassosiasjoner av 991 hyppige metabolitter med generell kognisjon og MR signal hos 1 068 deltakere etter dataforbehandling. Dette avslørte signifikante assosiasjoner mellom 14 metabolitter og kognisjon.

Økte nivåer av uridin, 2-deoksyuridin, ergotionein og to ukarakteriserte metabolitter og reduserte nivåer av syv sulfaterte fremmedlegemer og to ukarakteriserte metabolitter var assosiert med forbedret kognisjon. Etter justering for utdanning forble 12 av disse 14 assosiasjonene signifikante; etter ytterligere justering for røyking, diabetes og hypertensjon, forble alle 14 nominelle, men oppfylte ikke lenger FDR-korrekt oversettelse.

Angående MR markør, S-adenosylhomocystein var assosiert med skade på hvit substans (WML) volum, mens 21 metabolitter var assosiert med totalt hjernevolum. Ingen individuell metabolitt var signifikant assosiert med hippocampusvolum etter korreksjon for flere tester.

Høyere nivåer av 6-bromotryptofan, glycerofosforylkolin, argininat, X-11787 og tre sfingomyeliner var assosiert med økt hjernevolum. I mellomtiden var lavere nivåer av N-laktoyltyrosin, seks metabolitter assosiert med koffeinnedbrytning og syv ko-metabolitter, inkludert hydroksylert acylkarnitin og hydroksylert dikarboksylfettsyre, assosiert med økt hjernevolum. Teamet gjennomførte også en replikasjonsanalyse i et uavhengig utvalg av 847 eldre voksne fra Rotterdam-studien. I denne gruppen var ni av 14 metabolitter signifikant assosiert med intelligens.

En annen replikasjonsanalyse ble utført i Alzheimer Gut Microbiome Project (AGMP) kohort på 512 deltakere; forhold til tre kognitive nivåer ble undersøkt: det enhetlige datasettet (UDS) Benson Figur Total Delayed score, National Alzheimer’s Coordinating Center (NACC) Montreal kognitiv vurdering (MoCA) score, og Craft Story Delayed Recall (CRAFTDRE) poeng. Syv metabolitter var signifikant assosiert med minst én kognitiv skåre. På tvers RSI-4 og AGMP replikasjonsanalyser var alle 14 metabolitter assosiert med kognisjon signifikante i minst én replikasjonstest.

Forskerne sammenlignet også metabolittmarkørene for kognisjon med forekomst A.D hos de eldre RSI-4 gruppe, finner en sterk korrelasjon mellom metabolitter assosiert med kognisjon og de som er assosiert senere A.D analyse.

Kjønnsspesifikke analyser avslørte bevis på kjønn-kjønn interaksjoner for mange relaterte metabolitter MR tegn og generell intelligens. Spesielt reduserte nivåer av fem metabolitter, inkludert glykokolat og taurocholat, var assosiert med signifikant forbedret kognisjon kun hos kvinner. Motsatt var høyere N-acetyl-aspartylglutamat assosiert med forbedret kognisjon bare hos menn. Disse kjønnsdifferensierte resultatene ble imidlertid undersøkt og gjentas ikke i den eldre befolkningen RSI-4 kohort.

Deretter undersøkte teamet hvor mye av metabolittvariasjonen som ble forklart av genetiske, livsstils-, mikrobielle, kliniske og medikamentelle egenskaper. Blant kognisjonsrelaterte metabolitter forklarte livsstilskarakteristikker en betydelig del av variansen til ni metabolitter. På samme måte var kliniske egenskaper, legemiddelkarakteristikker og livsstilsfaktorer hovedfaktorene som påvirket variabiliteten til metabolitter assosiert med WML eller det totale volumet av hjernen.

Forskerne vurderte også sammenhengen mellom kognitiv og MR signalrelaterte metabolitter med kliniske symptomer, livsstilsfaktorer, tarmmikrobiota og medikamentbruk med regresjonsanalyser. Dette avslørte signifikante assosiasjoner mellom 13 (av 14) kognitiv-relaterte metabolitter med ulike livsstilsfaktorer. Spesielt var røyking assosiert med økte nivåer av sulfaterte metabolitter og lavere nivåer av 2′-deoksyuridin og uridin.

I tillegg var en økning i ergotionein, som var assosiert med forbedret kognisjon, assosiert med en lavere kroppsmasseindeks (BMI).BMI), høyere alkoholforbruk og universitetsutdanning. Samtidig var lavere ergotioneinkonsentrasjoner assosiert med bruk av antacida. Blant legemidler og kliniske faktorer viste antidiabetika og diabetes den sterkeste sammenhengen. BMI og alkoholforbruk viste størst assosiasjon med metabolitter assosiert MR skilt.

Spesielt er 20 metabolitter assosiert med MR tegn var relatert til alkoholforbruk eller BMI. Blant metabolittene assocd MR tegn og kognisjon, 22 var signifikant assosiert med spesifikk tarmmikrobiota. For eksempel var høyere ergothionein assosiert med økte nivåer av 12 mikrobielle slekter, inkludert seks slekter som viste en positiv assosiasjon, som f.eks. Fusicatenibacter og Rombutia filter. Mediasjonsanalyser avdekket at ergothionein medierte 31,5 % av den negative assosiasjonen mellom syrenøytraliserende bruk og kognisjon i en utforskende tverrsnittsmedieringsanalyse. Forfatterne advarte om at dette ikke etablerer årsakssammenheng og at bekreftelse i longitudinelle og mekanistiske studier er nødvendig før kliniske resepter kan trekkes.

Konklusjoner

Samlet antyder resultatene at livsstilsfaktorer spiller en betydelig rolle i å forme blodmetabolitter assosiert med kognisjon og MR tegn hos middelaldrende mennesker uten demens. Røyking ble identifisert som en viktig livsstilsfaktor assosiert med kognitiv-relaterte metabolitter. I mellomtiden, BMIantidiabetika, diabetes og alkoholforbruk var assosiert med assosierte metabolitter MR skilt. Samlet sett kan funnene informere fremtidig forebygging og intervensjon, men de beviser ikke at endring av én faktor vil forbedre hjernens resultater.

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