Powiązania między mikrobiomem, perfuzją mięśni szkieletowych i stanem sprawności

Choroby układu krążenia (CVD) są główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności w Stanach Zjednoczonych. Tlenek azotu (NO) jest gazowym wolnym rodnikiem dwuatomowym i jest niezbędny dla szeregu funkcji fizjologicznych związanych ze zdrowiem kardiometabolicznym i ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. Biodostępność NO wiąże się z większą perfuzją tkanek, funkcją mitochondriów, regulacją poziomu glukozy i ogólnie zmniejszonym ryzykiem CVD. Głównym źródłem krążącego NO jest syntaza tlenku azotu śródbłonka naczyniowego.

Niestety, śródbłonek może zostać przerwany/uszkodzony na skutek różnych czynników ryzyka chorób układu krążenia, takich jak nadciśnienie, palenie tytoniu, hiperlipidemia, cukrzyca, stany zapalne i hipercholesteremia. Rozerwanie śródbłonka naczyń i utrata biodostępnego NO jest wstępnym etapem progresji miażdżycy i chorób sercowo-naczyniowych. Wykazano zmniejszoną biodostępność NO i dysfunkcję naczyń w różnych stanach klinicznych, w tym u pacjentów z niewydolnością serca i chorobą tętnic obwodowych (PAD).

Ostatnio zastosowano egzogenne podejście do zwiększania biodostępności NO poprzez doustną suplementację nieorganicznego azotanu (NO3-) w celu zwiększenia biodostępności NO w różnych populacjach zdrowych i klinicznych. W skrócie, nieorganiczny NO3- jest połykany, wchłaniany do krążenia i ponownie gromadzony w gruczołach ślinowych. NO3- jest następnie wydzielany do jamy ustnej, gdzie bakterie zawierające enzymy reduktazy azotanowej przekształcają NO3- w azotyn (NO2-), który jest ponownie połykany i wchłaniany do krążenia. NO2- w osoczu jest następnie łatwo redukowany do NO w wyniku reakcji nieenzymatycznych.

Celem tego badania jest lepsze wyjaśnienie związku między obfitością i różnorodnością mikrobiomu jamy ustnej a konwersją NO3 do NO2 do NO w różnych populacjach pacjentów, od osób zdrowych po osoby z czynnikami ryzyka CVD i osoby ze zdiagnozowaną CVD. Naszym celem jest również zbadanie związku pomiędzy redukcją NO3 w mikrobiomie jamy ustnej a upośledzoną perfuzją mięśni szkieletowych i zdolnością wysiłkową, ponieważ biodostępność NO odgrywa dużą rolę w tych procesach fizjologicznych.

Wyniki tego badania mogą pozwolić nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób nowatorskie interwencje mające na celu modyfikację mikrobiomu jamy ustnej mogą poprawić zdrowie kardiometaboliczne i funkcjonowanie fizyczne osób z chorobami układu krążenia, a także nakreślić potencjalne nowe podejścia terapeutyczne.

Głównym celem tego wstępnego badania jest porównanie liczebności i różnorodności bakterii redukujących NO3 w jamie ustnej u różnych osób o różnym stanie zdrowia kardiometabolicznego i ich zdolności do przekształcania doustnego nieorganicznego azotanu w azotyn mierzonej w ślinie i osoczu.

Drugorzędnym celem jest określenie powiązań między liczebnością i różnorodnością bakterii redukujących NO3 w jamie ustnej a perfuzją tkanki mięśni szkieletowych podczas ćwiczeń i wydolnością wysiłkową. Celem trzeciorzędnym jest określenie stabilności tych relacji w czasie po modyfikacji stylu życia (tj. ćwiczeniach, diecie).