Ali lahko črevesni mikrobiom razkrije skrivnosti staranja?
Nova študija je pokazala, kako lahko črevesna mikrobiota starejših miši spodbuja živčno rast mladih miši, kar vodi do obetavnih sprememb v prihodnjih zdravljenjih.
Raziskovalna skupina s sedežem na Tehnološki univerzi Nanyang (NTU) v Singapurju je prenesla črevesno mikrobioto starejših miši v črevesje mlajših miši z manj razvito črevesno favno.
To je povzročilo okrepljeno nevrogenezo (rast nevronov) v možganih in spremenjeno staranje, kar kaže na to, da ima lahko simbiotsko razmerje med bakterijami in njihovim gostiteljem pomembne koristi za zdravje.
V zadnjih 20 letih se je znatno povečalo število raziskav odnosa med gostiteljico in bakterijami, ki živijo v njem ali na njem. Rezultati teh študij so ugotovili pomembno vlogo tega odnosa pri prehrani, presnovi in vedenju.
Medicinska skupnost upa, da bi ti najnovejši rezultati lahko privedli do razvoja zdravljenja na osnovi hrane, ki bi pomagalo upočasniti proces staranja.
V tej študiji je raziskovalna skupina poskušala razkriti funkcionalne značilnosti črevesne mikrobiote starajočega se gostitelja. Raziskovalci so presadili črevesno mikrobioto iz starih ali mladih miši v mlade prejemnike miši brez mikrobov.
Ugotovitve so objavljene v reviji Znanost Translacijska medicina.
Kaj je vključevala raziskava?
Črevesni mikrobiom se spreminja s staranjem gostitelja in za raziskovanje njegovega razvoja je raziskovalna skupina presadila črevesni mikrobiom iz 24-mesečnih miši v mlade 6-tedenske miši brez mikrobov.
Ekipo je vodil profesor Sven Pettersson na Medicinski fakulteti NTU Lee Kong Chian.
Po 8 tednih so prof. Pettersson in sodelavci opazili povečano rast črevesja in povečano nevrogenezo v možganih miši.
Za nadzor eksperimenta je ekipa prenesla črevesni mikrobiom mladih miši v miši brez mikrobov iste starosti. Raziskovalci niso opazili enakih učinkov kot miši, ki so prejele črevesni mikrobiom od starejših miši.
Skupina je izvedla tudi molekularno analizo glodalcev in ugotovila, da imajo povišane ravni butirata. Butirat je maščobna kislina s kratko verigo, ki jo tvorijo črevesni mikrobi.
Butirat je koristen za zdravje in lahko ščiti pred boleznimi, kot so vnetne črevesne bolezni, kolorektalni rak, debelost in diabetes.
Obogatenje nekaterih črevesnih mikrobov in povečana bakterijska fermentacija prehranskih vlaken v debelem črevesu je privedla do teh povečanih ravni butirata. Povišane ravni butirata pa so spodbudile proizvodnjo hormona dolgoživosti FGF21.
FGF21 je rastni faktor fibroblastov, ki igra pomembno vlogo pri uravnavanju metabolizma. Povečane ravni FGF21 so bile povezane tudi s povečano aktivnostjo AMPK in SIRT-1 ter zmanjšano signalizacijo mTOR.
To je pomembno, ker povečan AMPK vodi do večjega vnosa kratkoverižnih maščobnih kislin med celično presnovo. SIRT-1 prav tako uravnava homeostazo in lahko ščiti pred različnimi človeškimi motnjami.
Zmanjšani mTOR lahko zaščiti pred človeškim rakom in različnimi vnetnimi boleznimi.
Raziskovalci so nadaljevali z raziskovanjem učinka presaditve črevesnih mikrobiomov na prebavni trakt miši.
Običajno staranje črevesnega tkiva zmanjšuje sposobnost preživetja črevesnih celic. To ima povezave z zmanjšano tvorbo sluzi, kar lahko povzroči večje poškodbe celic in smrt.
Raziskovalci so ugotovili, da je presaditev mikrobioma starejših miši na mlajše miši povečala dolžino in širino resic, ki so majhne strukture, ki tvorijo črevesno steno.
Miši, ki so prejele mikrobiom od starejših miši, so imele tudi daljše debelo črevo in daljše tanko črevo kot kontrolna skupina, ki je prejela mikrobiom od drugih mladih miši.
Raziskovalci so tudi samim butiratom dajali mladim mišicam brez mikrobov in ugotovili, da je povzročil podobno povečanje nevrogeneze in črevesne rasti.
Kako so bili sprejeti ti rezultati?
Na te rezultate so se odzvali znanstveniki z vsega sveta. Dr. Dario Riccardo Valenzano, vodja skupine na Inštitutu za biologijo staranja Max Planck v Nemčiji, pravi: "Ti rezultati so vznemirljivi in odpirajo več novih odprtih vprašanj tako za biologijo staranja kot za raziskave mikrobiomov."
Nekatera od teh vprašanj, pravi dr. Valenzano, vključujejo "ali je v življenju miši aktivno pridobivanje mikrobov, ki proizvajajo butirat, in ali ekstremno staranje vodi do izgube te temeljne mikrobne skupnosti, ki je sčasoma lahko odgovorna za disbiozo in starost - povezane disfunkcije. "
Poleg tega profesor Brian Kennedy, direktor Centra za zdravo staranje na Univerzi v Singapurju, pravi: "Zanimivo je, da lahko mikrobiom ostarele živali spodbuja mladostne fenotipe pri mladem prejemniku."
"To kaže na to, da so bile mikrobiote s staranjem spremenjene, da bi nadomestile nakopičene primanjkljaje gostitelja, in vodi do vprašanja, ali bi mikrobiom iz mlade živali imel večje ali manjše učinke na mladega gostitelja."
"Ugotovitve premikajo naše razumevanje odnosa med mikrobiomom in njegovim gostiteljem med staranjem in postavljajo temelje za razvoj ukrepov, povezanih z mikrobiomi, za spodbujanje zdrave dolgoživosti."
Prof. Brian Kennedy
Posledice za prihodnje zdravljenje
Ti rezultati so zelo obetavni za prihodnji napredek pri zdravljenju bolezni, povezanih s staranjem, kot so nevrogenerativne motnje.
Predlagajo, da je sestava črevesne mikrobiote in dinamika starostno občutljiva in da se odziv na mikrobne znake v zgodnjem življenju bistveno razlikuje od odziva v poznejših letih.
Rezultati kažejo, da lahko črevesna mikrobiota starejših gostiteljev s presnovno homeostazo podpira zdravje gostiteljev. Nasprotno pa lahko pri odraslih s sladkorno boleznijo tipa 2 črevesni mikrobiom povzroči vnetne poti.
Omejitve te študije vključujejo dejstvo, da se lahko mikrobiomi spreminjajo tekom študije, tudi pod nadzorovanimi poskusi, kakršni so predstavljeni tukaj.
Možno je tudi, da imajo vlogo drugi mikrobni presnovki in celične poti, vendar jih raziskovalci v tej študiji niso raziskali.
