So črevesne bakterije ključ do zdravega staranja?
Vse več nedavnih študij postavlja pomembno vprašanje: Ali so črevesne bakterije ključ do zdravega staranja? Nova raziskava, ki je bila nedavno predstavljena na londonskem srečanju mikrobiomov, nas približuje odgovoru.
V starodavnem mitu o Tithonu istoimenski protagonist prosi bogove, da živijo večno, pozabi pa zahtevati večno mladost.
Čeprav je dobil nesmrtnost, bolezni starosti sčasoma premagajo Tithona in svojo nesmrtnost grenko obžaluje.
Čeprav je doseganje dolgoživosti cilj, ki si ga je vredno zasledovati, in ambicija, ki jo ima človeštvo že v časih antične Grčije, nas mit o Titonu opozarja, da dolgo življenje nima velike vrednosti, če je prežeto z boleznimi.
Ko se pričakovana življenjska doba človeka podaljšuje, se svetovno prebivalstvo stara veliko hitreje. Združeni narodi dejansko ocenjujejo, da se število starejših prebivalcev - torej število ljudi, starih 60 let in več - povečuje s približno 3 odstotki na leto.
Trenutno je po najnovejših ocenah 962 milijonov ljudi, starih 60 let in več. Do leta 2050 naj bi se to število več kot podvojilo, število ljudi, starih 80 let in več, pa naj bi se potrojilo.
Številne kronične bolezni spremljajo staranje. Do leta 2060 se bo na primer breme Alzheimerjeve bolezni v ZDA podvojilo, pravijo Centri za nadzor in preprečevanje bolezni (CDC).
Napovedujejo, da bo do tedaj skoraj 14 milijonov ljudi imelo Alzheimerjevo in druge oblike demence, raziskovalci pa se trudijo, da bi preprečili to in druge s starostjo povezane bolezni.
Torej, vprašanje »Kako lahko živimo dlje in bolj zdravo življenja? " počasi nadomešča tisto "Kako lahko živimo dlje?" Ko si znanstveniki prizadevajo za daljšo življenjsko dobo, postaja vse bolj jasno, da staranje ni le neizogiben proces, ki se preprosto »zgodi«, ampak da obstajajo natančni molekularni mehanizmi, ki ga uravnavajo.
Marina Ezcurra, dr. - predavateljica nevroznanosti na šoli za biološke in kemijske vede na londonski univerzi Queen Mary v Združenem kraljestvu - svoj čas posveča razumevanju teh mehanizmov.
Njena raziskava se osredotoča na to, kako se staranje in z njim povezane bolezni pojavljajo pri črvu, imenovanem Caenorhabditis elegans. V zadnjem času Ezcurra s svojo ekipo preučuje staranje prebavil in vlogo mikrobioma v tem procesu.
24. oktobra 2018 je Ezcurra predstavila svoje raziskave na London Microbiome Meeting v Združenem kraljestvu. V tej funkciji Spotlight poročamo o ključnih izvlečkih iz njene predstavitve.
Uporaba "črv-hrošča" za preučevanje staranja človeka
Ezcurra je v svoji predstavitvi z naslovom "Črv-hrošč: kombinirani modelni sistem za preučevanje interakcij gostitelj-mikrobiom" C. elegans kot izvedljiv model za preučevanje staranja. C. elegans ima življenjsko dobo le 2-3 tedne, s staranjem pa razvije več patologij - tako kot človeški organizem.
Vendar pa v primeru C. elegans, vse patologije se spustijo v eno samo: staranje prebavil.
Kot je v svojem govoru pojasnila Ezcurra, so vsa zdravljenja, ki povečujejo življenjsko dobo, na katera so se znanstveniki prijavili C. elegans delo z zatiranjem črevesnega staranja.
Uporaba C. elegans, raziskovalci lahko preučijo številne starostne procese, kot so odpornost na stres, rast, plodnost in življenjska doba. Uporabili so tudi strokovnjaki C. elegans kot model za več človeških bolezni, kot je Alzheimerjeva bolezen.
Ezcurra citira obstoječe raziskave C. elegans hranjeni z Escherichia coli. Ker se črv hrani z bakterijami, so raziskovalci ustvarili približno 4.000 mutiranih sevov E. coli, od katerih ima vsak izbrisan določen gen. Nato se je ekipa nahranila C. elegans vsakega od teh sevov in preučevali učinke.
Starejša avtorica študije Meng Wang, ki je izredna profesorica molekularne in človeške genetike na Medicinski fakulteti Baylor v Houstonu v Teksasu, je o ugotovitvah poročala, rekoč: "Hranili smo C. elegans vsaka posamezna mutirana bakterija in nato pogledal življenjsko dobo črvov. "
»Od skoraj 4000 bakterijskih genov, ki smo jih testirali, jih je 29, ko so jih izbrisali, povečalo življenjsko dobo črvov. Dvanajst od teh bakterijskih mutantov je črve zaščitilo tudi pred rastjo tumorjev in kopičenjem amiloid-beta, značilnega za Alzheimerjevo bolezen pri ljudeh. "
Meng Wang
Raziskovalci so tudi ugotovili, da je en bakterijski mutant prekomerno ustvaril snov, imenovano kolanska kislina; ta spojina je povečala dolgoživost s spodbujanjem aktivnosti v mitohondrijih, tako imenovanih elektrarnah celice, ki so odgovorne za spreminjanje hranil v energijo.
Boj proti staranju z zdravilom za diabetes
V svojem govoru je Ezcurra omenila še en primer uspešne raziskave C. elegans ki so pokazali učinke mikrobioma na proces staranja. Ta študija je vključevala običajno zdravilo za diabetes metformin.
Trenutno je metformin najpogosteje predpisano zdravilo za sladkorno bolezen na svetu. Prejšnje raziskave so pokazale, da peroralna zdravila ne znižujejo le ravni sladkorja v krvi, temveč tudi zmanjšujejo tveganje za raka.
Znanstveniki so ugotovili, da lahko zdravilo upočasni staranje miši in C. elegans. Metformin se trenutno preizkuša v kliničnih preskušanjih kot potencialno sredstvo proti staranju in s staranjem povezanim boleznim.
Kot je raziskovalka pojasnila v svojem govoru, to pomeni, da bi lahko metformin hkrati ciljal na več starostnih kroničnih bolezni. Metformin je lahko usmerjen ne le na sladkorno bolezen, temveč tudi na raka in Alzheimerjevo patologijo.
Zanimivost učinkov metformina je, da upočasnijo staranje skozi bakterije. Študije v Ljubljani C. elegans navedeni Ezcurra so pokazali, da učinki metformina na dolgoživost ne delujejo brez bakterij.
Metzmin natančneje vpliva na metabolizem folatov v bakterijah, je pojasnil Ezcurra, kar pa sproži verižno reakcijo, ki se konča z aktivacijo molekularne poti, za katero je znano, da uravnava staranje.
Kombiniranje E. coli s C. elegans
Ezcurrina lastna raziskava želi združiti dva vzorčna organizma - E. coli in C. elegans - preučiti, kako bakterije posredujejo proces staranja.
Prejšnje študije so dražile mikrobiom C. elegans, drugi pa so kolonizirali črevesje C. elegans s E. coli OP50 in opazil nekaj zanimivih učinkov. Bakterijski sev je pozitivno vplival na razmnoževanje, imunost in odziv organizma na stres.
Ezcurra in njeni sodelavci so se spraševali, ali obstajajo še kakšni dodatni učinki, ki jih ima OP50 na proces staranja. Poskusi, opravljeni v njenem laboratoriju, so pokazali, da dodajanje antibiotikov črvom, koloniziranim z E. coli OP50 izboljša črevesno staranje. Odstranjevanje bakterijske rasti je upočasnilo atrofijo črevesja, ki se običajno dogaja s starostjo leta C. elegans.
Raziskovalci so odkrili tudi dva seva bakterij C. elegans mikrobiom, ki zmanjšuje črevesno staranje. Raziskave so torej pokazale, da lahko učinke proti staranju dosežemo tudi brez brisanja rasti bakterij, temveč s povsem nasprotno: kolonizacijo črevesja s posebnimi sevi bakterij.
V drugem poskusu, izvedenem v laboratoriju Ezcurre, je bil uporabljen predhodno uveljavljen model človeške bolezni, ki je bil uporabljen C. elegans za poustvarjanje starostne paralize mišic. Raziskovalci so analizirali učinke "koktajla" 14 različnih bakterijskih sevov, ki tvorijo eksperimentalni mikrobiom.
Ugotovili so, da je ta eksperimentalni koktajl močno zaviral paralizo, ki jo povzroča starost. Tudi mediji, pridobljeni iz eksperimentalnega mikrobioma, so imeli enak pozitiven učinek.
Črevesne bakterije in človeško staranje: Kaj je naslednje?
V prihodnosti želi Ezcurrina ekipa preveriti, ali lahko kolonizira C. elegans s človeškimi bakterijskimi sevi za preučitev učinkov na staranje in življenjsko dobo.
Raziskovalec je pred kratkim prejel sredstva iz sklada Wellcome Trust za uporabo preprostih človeških mikrobiomov - na primer bakterij, ki blagodejno vplivajo na zdravje, in bakterij, ki negativno vplivajo na zdravje - in preučevanje njihovih učinkov v C. elegans.
Z uporabo slik v realnem času znanstveniki upajo, da bodo razkrili molekularne mehanizme, ki podpirajo interakcije med gostiteljem in mikrobiomom, pa tudi njihove učinke na proces staranja.
"Naslednji korak za moje raziskave," je dejal Ezcurra Medicinske novice danes, “Je za uporabo C. elegans zastaviti konkretna vprašanja o vlogi mikrobioma v zdravju ljudi. "
"Obstaja veliko, veliko študij, ki kažejo, da obstajajo povezave med mikrobiomom in boleznimi, kot so psihiatrične bolezni, nevrodegenerativne bolezni, debelost, diabetes itd., Vendar ne razumemo, kaj je vzrok in [kaj je] učinek."
"Resnično je treba ugotoviti natančno razmerje med sestavo mikrobioma in boleznijo," je nadaljevala. "Kateri sevi mikrobov prispevajo k zdravju in boleznim, še pomembneje pa je, kako ti sevi prispevajo k zdravju?"
"Postaja jasno, da je raznolikost mikrobiomov pomembna za zdravje ljudi," je dodal Ezcurra. "Številni dejavniki prispevajo k raznolikosti mikrobiomov, na primer prehrana in življenjski slog. Ko postajamo stari, ponavadi izgubimo raznolikost."
»Z boljšim razumevanjem povezav med prehrano, mikrobiomom in zdravjem lahko razumemo, kako lahko starejši ohranijo svoj mikrobiom, in jim tudi neposredno pomagamo z uporabo pre- in probiotičnih strategij. To bi nam pomagalo na [boljši način] staranja, pri čemer bi ohranili zdravje in kakovost življenja v starosti brez zdravil in operacij. "
Marina Ezcurra, dr.
