Relationship between the coronary artery calcium quantification and gut microbiota composition in subjects without previous cardiovascular disease: A pilot study

Abstract

[Aim]: To investigate the relationship between gut microbiota composition and the presence of coronary atherosclerosis assessed by coronary artery calcium (CAC) quantification in individuals without previous cardiovascular disease (CVD). [Methods]: We included 20 patients over 18 years of age with no history of CVD who underwent multiple detector-computed tomography. From each patient, a stool sample was obtained to characterize gut microbiota composition by sequencing bacterial 16S ribosomal RNA gene. In addition, circulating levels of TNF-α and IL-1β, as well as trimethylamine N-oxide (TMAO) were determined in plasma samples by automated ELISA and capillary gas chromatography-mass spectrometry, respectively. [Results]: The mean age of patients was 63.5 years and 60% were women. Half of patients had CAC >100 (Agatston score), and were characterized by a higher abundance of the phylum Proteobacteria, mainly of bacteria belonging to the families Enterobacteriaceae and than patients with a CAC ≤ 100. Moreover, bacterial genera identified as biomarkers, such as Enterobacter, Escherichia/Shigella y Klebsiella, were positively associated with inflammation levels and with TMAO production. [Conclusion]: Our data shows a gut microbiota profile associated with the presence of coronary calcium in patients without previous CVD. Although there are no strategies to decrease the amount of coronary calcium, gut microbiota is highly malleable by several factors. The possibility of preventing and even intervening CVD progression through strategies targeted gut microbiota is a very attractive idea that deserves further studies.

[Objetivo]: Determinar si existe alguna asociación entre el perfil de microbiota intestinal y la carga aterosclerótica global medida mediante cuantificación de calcio coronario (CCC) en sujetos sin antecedentes de enfermedad cardiovascular (ECV). [Métodos]: Se incluyeron 20 pacientes mayores de edad, sin antecedentes de ECV a los que se les hizo la CCC mediante tomografía computarizada multicorte. Además, se les recogió una muestra de heces para caracterizar la composición de la microbiota intestinal mediante la secuenciación del gen 16S RNAr con técnicas de secuenciación masiva y una muestra de sangre para la cuantificación de citoquinas proinflamatorias, mediante ELISA específicos, y del metabolito bacteriano N-óxido de trimetilamina (TMAO) por cromatografía de gases/líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem. [Resultados]: La media de edad fue de 63,5 años y un 60% eran mujeres. La mitad de los pacientes (n = 10) presentaron una CCC >100 y se caracterizaron por una mayor abundancia de bacterias del filo Proteobacteria, pertenecientes principalmente a las familias Enterobacteriaceae y Pasteurellaceae, que los pacientes con CCC ≤ 100. La mayoría de los géneros bacterianos identificados, Enterobacter, Escherichia/Shigella, Klebsiella, Citrobacter y Salmonella, se asociaron positivamente con los niveles plasmáticos de TNF-α o IL-1β y con la producción de TMAO. [Conclusión]: Los resultados de este estudio piloto muestran un perfil de microbiota intestinal asociado a la presencia de CCC >100 en pacientes sin ECV previa, caracterizado por un aumento en la proporción de géneros bacterianos productores de TMAO. Puesto que la composición de la microbiota intestinal es altamente modulable por diversos factores, es posible que, en un futuro, podamos prevenir, e incluso intervenir, la enfermedad cardiovascular mediante estrategias nutricionales.