Мультиомный анализ крови — инструмент для исследования ожирения
Каримат Асадулаева, PCR.news
Классический метод определения избыточного веса и ожирения — индекс массы тела (ИМТ, или BMI), который рассчитывается как вес в килограммах, деленный на квадрат роста в метрах. На основании стандартов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) существует следующая градация: недостаточный вес — менее 18,5 кг/м2, нормальный: 18,5–25 кг/м2, избыточный вес — 25–30 кг/м2, ожирение: ≥30 кг/м2. Индекс массы тела широко используется в клинической практике, ведь для его расчета не требуется проводить никаких исследований, кроме измерения роста и веса. Однако насколько точно подобный показатель отражает состояние пациента?
Ученые из Института системной биологии в Сиэтле и Вашингтонского университета указывают на ряд ограничений классического ИМТ. Например, его результаты могут быть недостоверны у людей с повышенной мышечной массой; пороговые значения ожирения могут отличаться в различных этнических группах, кроме того, с помощью классического ИМТ невозможно разделить людей с ожирением на метаболически нездоровых и метаболически здоровых (то есть здоровых по сравнению с первой группой). Между тем подобное разделение важно, так как помогает предсказать риск развития связанных с ожирением хронических заболеваний.
Чтобы найти более чувствительные показатели, ученые провели мультиомное профилирование 1111 образцов крови людей с различной массой тела, которое включало в себя анализ метаболома и протеома плазмы, а также исследовали клинические лабораторные показатели анализа крови. Известно, что мультиомный анализ может охарактеризовать множество состояний, связанных со здоровьем: так, протеом крови коррелирует с 11 показателями здоровья, в том числе с содержанием жира в печени, измеренным с помощью ультразвука, а метаболом крови отражает питание, образ жизни и состав микробиома кишечника. Молекулярные признаки ожирения не только могут указывать на метаболические нарушения, но и должны коррелировать с ИМТ.
Недостаточная масса тела была всего у 10 участников (0,8%), нормальная — у 426 (33,4%), избыточная — у 391 (30,6%), ожирение — у 450 участников (35,2%). Сначала исследователи тренировали модели машинного обучения предсказывать ИМТ участников на основе данных об аналитах плазмы (766 метаболитов, 274 белка и 71 клинический лабораторный тест), по отдельности для каждой из омиксных платформ или их комбинации: ИМТ на основе метаболомики крови (MetBMI), ИМТ на основе протеомики (ProtBMI), ИМТ на основе данных клинических анализов (ChemBMI) и комбинированные модели ИМТ на основе омики (CombiBMI). Последняя продемонстрировала наилучшие результаты.
Важный показатель, которые не отражает обычный ИМТ, — распределение жира; так, накопление висцерального жира (вокруг внутренних органов) в большей степени ассоциировано с метаболическим синдромом, чем подкожный жир. Оказалось, что омиксные модели могут предсказывать и этот показатель.
В целом омиксные модели работали лучше, чем стандартные, основанные на клинических признаках, связанных с ожирением (оценка линейной регрессии методом наименьших квадратов, учитывающая пол, возраст, триглицериды, ЛПНП и ЛПВП, глюкозу, инсулин и т.п.). Это было подтверждено и на внешней когорте (1834 взрослых из реестра TwinsUK): MetBMI лучше предсказывала ИМТ, чем стандартная модель, хотя ее эффективность была ниже, чем в когорте обучения.
Для оценки корреляции между мультиомными показателями и составом микроорганизмов в кишечнике у 702 участников проанализировали состав кишечной микробиоты (оценка альфа-разнообразия, секвенирование гена 16S рибосомной РНК микроорганизмов). Выяснилось, что MetBMI лучше отражает показатель альфа-разнообразия, чем классический ИМТ. С другой стороны, по составу кишечной микробиоты можно с высокой чувствительностью и точностью предсказать показатель MetBMI.
Все участники исследования были включены в оздоровительную программу (Arivale) и получили индивидуальные рекомендации по здоровому образу жизни. После этого 608 участников исследователи наблюдали в течение года. Интересно, что MetBMI снижался сильнее, чем антропометрический ИМТ, а ProtBMI снизился минимально, то есть метаболомика крови отреагировала на ЗОЖ заметнее, чем протеомика. Средние оценки антропометрического ИМТ, ProtBMI и ChemBMI снижались в группах с избыточным весом и ожирением, но не в группе нормального веса, а вот MetBMI значительно снизился во всех классах.
Таким образом, авторы еще раз подтвердили, что физиологические нарушения, связанные с ожирением, проявляются в различных модальностях омик. Мультиомное профилирование крови предоставляет молекулярные, метаболические и фенотипические характеристики здоровья, а также дает информацию о составе кишечной микробиоты. Такой подробный анализ, в отличие от классического ИМТ, позволяет комплексно оценить состояние пациентов с ожирением, более прицельно воздействовать на их метаболизм и снизить риск развития хронических заболеваний.
Источник: Watanabe, K., et al. Multiomic signatures of body mass index identify heterogeneous health phenotypes and responses to a lifestyle intervention // Nature Medicine
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru