Може ли чревният микробиом да разкрие тайните на стареенето?
Ново проучване показа как чревната микробиота на по-възрастни мишки може да стимулира невронния растеж при млади мишки, което води до обещаващи развития в бъдещите лечения.
Изследователската група, базирана в Nanyang Technological University (NTU) в Сингапур, е прехвърлила чревната микробиота на по-възрастни мишки в червата на по-млади мишки с по-слабо развита чревна фауна.
Това доведе до засилена неврогенеза (растеж на неврони) в мозъка и променено стареене, което предполага, че симбиотичната връзка между бактериите и техния гостоприемник може да има значителни ползи за здравето.
През последните 20 години се наблюдава значително увеличаване на обема на изследванията на връзката между гостоприемника и бактериите, които живеят в или върху него. Резултатите от тези проучвания са установили важна роля за тази връзка в храненето, метаболизма и поведението.
Медицинската общност се надява, че тези най-нови резултати могат да доведат до разработването на лечение на базата на храна, което да помогне за забавяне на процеса на стареене.
В това проучване изследователският екип се опита да разкрие функционалните характеристики на чревната микробиота на застаряващ гостоприемник. Изследователите са трансплантирали чревната микробиота от стари или млади мишки в млади реципиенти на мишки без микроби.
Констатациите се появяват в списанието Наука Транслационна медицина.
Какво включваше изследването?
Чревният микробиом се променя с остаряването на гостоприемника и за да разследва как се развива, изследователският екип трансплантира чревния микробиом от 24-месечни мишки в млади 6-седмични мишки без микроби.
Професор Свен Петтерсон от NTU Lee Kong Chian Medical School ръководи екипа.
След 8 седмици проф. Петтерсон и колеги наблюдават повишен чревен растеж и повишена неврогенеза в мозъка на мишките.
За да контролира експеримента, екипът прехвърли чревния микробиом на млади мишки в мишки без микроби на същата възраст. Изследователите не са наблюдавали същите ефекти, каквито са виждали при мишките, които са получили чревния микробиом от по-стари мишки.
Екипът също така проведе молекулярен анализ на гризачите и установи, че те имат повишени нива на бутират. Бутиратът е мастнокиселина с къса верига, която микробите на червата произвеждат.
Бутиратът е полезен за здравето и може да предпази от заболявания като възпалителни заболявания на червата, колоректален рак, затлъстяване и диабет.
Обогатяването на определени чревни микроби и повишената бактериална ферментация на диетични фибри в дебелото черво доведоха до тези повишени нива на бутират. На свой ред, повишените нива на бутират стимулират производството на хормон за дълголетие FGF21.
FGF21 е растежен фактор на фибробластите, който играе важна роля в регулирането на метаболизма. Повишените нива на FGF21 също са свързани с повишена активност на AMPK и SIRT-1 и намалена mTOR сигнализация.
Това е важно, защото увеличеният AMPK води до повишено усвояване на късоверижни мастни киселини по време на клетъчния метаболизъм. SIRT-1 също регулира хомеостазата и може да предпази от различни човешки разстройства.
Намаленият mTOR може да предпази от рак на човека и различни възпалителни заболявания.
Изследователите продължиха да изследват ефекта от трансплантациите на чревни микробиоми върху храносмилателните пътища на мишките.
Нормалното стареене на чревната тъкан намалява жизнеспособността на чревните клетки. Това има асоциации с намалено производство на слуз, което може да доведе до увеличено увреждане на клетките и смърт.
Изследователите установили, че трансплантацията на микробиома на по-възрастни мишки на по-млади мишки е довела до увеличаване на дължината и ширината на вили, които са малки структури, изграждащи стената на червата.
Мишките, които са получили микробиома от по-възрастните мишки, също имат по-дълго дебело черво и по-дълго тънко черво от контролната група, която е получила микробиома от други млади мишки.
Изследователите също така дават на младите микробни мишки бутират сами по себе си и наблюдават, че това води до подобно увеличение на неврогенезата и чревния растеж.
Как са получени тези резултати?
Учени от цял свят реагираха на тези резултати. Д-р Дарио Рикардо Валензано, ръководител на група от Института за биология на стареенето „Макс Планк“ в Германия, казва: „Тези резултати са вълнуващи и повдигат няколко нови отворени въпроса както за биологията на стареенето, така и за изследването на микробиомите.“
Някои от тези въпроси, казва д-р Валензано, включват „има ли активно придобиване на микроби, продуциращи бутират, по време на живота на мишките и дали екстремното стареене води до загуба на тази фундаментална микробна общност, която в крайна сметка може да бъде отговорна за дисбиоза и възрастта - свързани дисфункции. "
В допълнение, професор Брайън Кенеди, директор на Центъра за здравословно стареене в Националния университет в Сингапур, казва: „Интригуващо е, че микробиомът на възрастно животно може да насърчи младежки фенотипове при млад реципиент“.
„Това предполага, че микробиотата със стареенето е модифицирана, за да компенсира натрупващите се дефицити на гостоприемника и води до въпроса дали микробиомът от младо животно би имал по-големи или по-малки ефекти върху млад гостоприемник.“
„Констатациите движат напред нашето разбиране за връзката между микробиома и неговия гостоприемник по време на стареенето и поставят началото на развитието на свързани с микробиома интервенции за насърчаване на здравословното дълголетие.“
Проф. Брайън Кенеди
Последици за бъдещи лечения
Тези резултати са много обещаващи за бъдеща прогресия в лечението на заболявания, свързани със стареенето, като неврогенеративни разстройства.
Те предполагат, че съставът на чревната микробиота и динамиката е чувствителен към възрастта и че отговорът на микробните сигнали в ранен живот се различава значително от този в по-късния живот.
Резултатите предполагат, че чревната микробиота на по-възрастните гостоприемници с метаболитна хомеостаза може да подпомогне здравето на гостоприемника. За разлика от това, при възрастни с диабет тип 2 чревният микробиом може да предизвика възпалителни пътища.
Ограниченията на това проучване включват факта, че микробиомите могат да се променят по време на изследването, дори при контролирани експерименти, като тези, представени тук.
Възможно е също така да играят роля и други микробни метаболити и клетъчни пътища, но изследователите не са ги изследвали в това проучване.
