Чи може мікробіом кишечника розкрити секрети старіння?
Нове дослідження показало, як мікробіота кишечника старших мишей може сприяти нервовому зростанню молодих мишей, що призводить до перспективних зрушень у подальшому лікуванні.
Дослідницька група, що базується в Технологічному університеті Наньян (NTU) в Сінгапурі, перенесла мікробіоти кишечника старших мишей в кишечник молодих мишей з менш розвиненою фауною кишечника.
Це призвело до посилення нейрогенезу (зростання нейронів) у мозку та зміни старіння, що свідчить про те, що симбіотичні стосунки між бактеріями та їх господарем можуть мати значну користь для здоров'я.
За останні 20 років спостерігається значне збільшення обсягів досліджень взаємовідносин між господарем та бактеріями, які живуть у ньому або на ньому. Результати цих досліджень встановили важливу роль цих відносин у харчуванні, обміні речовин та поведінці.
Медичне співтовариство сподівається, що ці останні результати можуть призвести до розробки харчового лікування, яке допоможе уповільнити процес старіння.
У цьому дослідженні дослідницька група намагалася розкрити функціональні характеристики кишкової мікробіоти старіючого хазяїна. Дослідники пересадили мікробіоти кишечника старим або молодим мишам молодим реципієнтам мишей, що не містять мікробів.
Висновки з’являються в журналі Наука поступальної медицини.
Що включало дослідження?
Мікробіом кишечника змінюється у міру старіння хазяїна, і щоб дослідити, як він еволюціонує, дослідницька група пересадила мікробіом кишечника з 24-місячних мишей на молодих 6-тижневих мишей, що не містять мікробів.
Очолював команду професор Свен Петтерссон з медичного факультету НІУ імені Лі Конга.
Через 8 тижнів професор Петтерссон та його колеги спостерігали посилений ріст кишечника та посилений нейрогенез у мозку мишей.
Для контролю експерименту команда перенесла мікробіом кишечника молодих мишей у мишей, що не містять зародків, того ж віку. Дослідники не спостерігали таких самих ефектів, як вони спостерігали на мишах, які отримували мікробіом кишечника від старих мишей.
Команда також провела молекулярний аналіз гризунів і виявила, що у них підвищений рівень бутирату. Бутират - це коротколанцюгова жирна кислота, яку виробляють мікроби в кишечнику.
Бутират корисний для здоров’я і може захистити від таких захворювань, як запальні захворювання кишечника, колоректальний рак, ожиріння та діабет.
Збагачення певних кишкових мікробів та посилення бактеріального бродіння харчових волокон у товстій кишці призвели до цих підвищених рівнів бутирату. У свою чергу, підвищений рівень бутирату стимулював вироблення гормону продовження життя FGF21.
FGF21 - це фактор росту фібробластів, який відіграє важливу роль у регуляції обміну речовин. Підвищений рівень FGF21 також був пов'язаний із збільшенням активності AMPK та SIRT-1 та зниженням сигналізації mTOR.
Це важливо, оскільки підвищений AMPK призводить до посиленого засвоєння коротколанцюгових жирних кислот під час клітинного метаболізму. SIRT-1 також регулює гомеостаз і може захистити від різних розладів людини.
Знижений mTOR може захистити від раку людини та різних запальних захворювань.
Далі дослідники досліджували вплив трансплантації мікробіомів кишечника на травний тракт мишей.
Нормальне старіння кишкової тканини знижує життєздатність клітин кишечника. Це пов’язано зі зменшенням вироблення слизу, що може призвести до збільшення пошкодження клітин та загибелі.
Дослідники виявили, що трансплантація мікробіома старших мишей молодшим мишам призвела до збільшення довжини і ширини ворсинок - маленьких структур, що складають стінку кишечника.
Миші, які отримали мікробіом від старших мишей, також мали довшу товсту кишку і довший тонкий кишечник, ніж контрольна група, яка отримувала мікробіом від інших молодих мишей.
Дослідники також давали молодим безмікробним мишам бутират самостійно і спостерігали, що це призвело до подібного збільшення нейрогенезу та росту кишечника.
Як були отримані ці результати?
На ці результати відреагували вчені з усього світу. Доктор Даріо Ріккардо Валенцано, керівник групи Інституту біології старіння імені Макса Планка, Німеччина, каже: "Ці результати захоплюють і викликають кілька нових відкритих питань як щодо біології старіння, так і для досліджень мікробіомів".
Деякі з цих питань, зазначає д-р Валензано, включають: "чи відбувається активне придбання мікробів, що продукують бутират, під час життя мишей і чи екстремальне старіння призводить до втрати цієї фундаментальної мікробної спільноти, яка, зрештою, може бути причиною дисбіозу та пов'язані з цим дисфункції ".
Крім того, професор Брайан Кеннеді, директор Центру здорового старіння Національного університету Сінгапуру, каже: "Інтригує те, що мікробіом вікової тварини може сприяти розвитку молодих фенотипів у молодого реципієнта".
"Це свідчить про те, що мікробіота зі старінням була модифікована для компенсації накопичувальних дефіцитів господаря і призводить до питання, чи мікроб з молодої тварини матиме більший чи менший вплив на молодого господаря".
"Отримані результати просувають наше розуміння взаємозв'язку між мікробіомом та його господарем під час старіння та створюють основу для розвитку заходів, пов'язаних з мікробіомами, для сприяння здоровому довголіття".
Професор Брайан Кеннеді
Наслідки для майбутніх процедур
Ці результати є багатообіцяючими для подальшого прогресу в лікуванні захворювань, пов'язаних зі старінням, таких як нейрогенеративні розлади.
Вони припускають, що склад мікробіоти та динаміки кишечника є віковим і що реакція на мікробні ознаки в ранньому віці значно відрізняється від реакції у подальшому житті.
Результати вказують на те, що мікробіота кишечника старших господарів з метаболічним гомеостазом може підтримувати здоров’я господаря. На відміну від цього, у дорослих з діабетом 2 типу мікробіом кишечника може індукувати запальні шляхи.
Обмеження цього дослідження включають той факт, що мікробіоми можуть змінюватися протягом дослідження, навіть під час контрольованих експериментів, таких як представлені тут.
Можливо також, що інші мікробні метаболіти та клітинні шляхи повинні зіграти свою роль, але дослідники не досліджували їх у цьому дослідженні.
