Jesu li crijevne bakterije ključ zdravog starenja?
Sve veći broj novijih studija postavlja važno pitanje: Drže li crijevne bakterije ključ zdravog starenja? Novo istraživanje, nedavno predstavljeno na Londonskom sastanku mikrobioma, približava nas odgovoru.
U drevnom mitu o Tithonu, istoimeni protagonist traži od bogova da žive vječno, ali zaboravlja zahtijevati vječnu mladost.
Iako je stekao besmrtnost, bolesti starosti na kraju pobjeđuju Tithona i on gorko žali zbog svoje besmrtnosti.
Iako je postizanje dugovječnosti cilj koji vrijedi slijediti i ambicija koju čovječanstvo gaji još od vremena Drevne Grčke, mit o Titonusu podsjeća nas da dug život nema velike vrijednosti ako je prepun bolesti.
Kako se očekuje očekivano trajanje ljudskog života, svjetska populacija stari sve većom brzinom. Zapravo, Ujedinjeni narodi procjenjuju da se starija populacija - odnosno broj ljudi starih 60 i više godina - povećava brzinom od približno 3 posto godišnje.
Trenutno ima 962 milijuna ljudi starih 60 i više godina širom svijeta, prema najnovijim procjenama. Do 2050. godine predviđa se da će se taj broj više nego udvostručiti, a očekuje se da će se broj ljudi starijih od 80 godina utrostručiti.
Niz kroničnih bolesti prati starenje. Primjerice, do 2060. godine teret Alzheimerove bolesti u Sjedinjenim Državama udvostručit će se, kažu Centri za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC).
Predviđaju da će do tada gotovo 14 milijuna ljudi imati Alzheimerovu i druge oblike demencije, a istraživači vrijedno rade na prevenciji ove i drugih dobnih bolesti.
Dakle, pitanje „Kako možemo živjeti duže i zdravije živi? " polako zamjenjuje ono iz "Kako možemo živjeti duže?" Dok se znanstvenici upuštaju u potragu za duljim rasponom zdravlja, postaje sve jasnije da starenje nije samo neizbježan proces koji se jednostavno "dogodi", već da postoje precizni molekularni mehanizmi koji ga reguliraju.
Marina Ezcurra, dr. Sc. - predavačica neuroznanosti na Školi za biološke i kemijske znanosti na Sveučilištu Queen Mary u Londonu u Velikoj Britaniji - posvećuje svoje vrijeme razumijevanju tih mehanizama.
Njezino istraživanje usredotočeno je na to kako se starenje i s njim povezane bolesti javljaju kod crva tzv Caenorhabditis elegans. U novije vrijeme Ezcurra i njezin tim istražuju gastrointestinalno starenje i ulogu mikrobioma u ovom procesu.
Ezcurra je 24. listopada 2018. predstavila svoje istraživanje na Londonskom sastanku mikrobioma u Velikoj Britaniji. U ovoj značajci Spotlight izvještavamo o ključnim preuzimanjima iz njezine prezentacije.
Korištenje ‘crva-bubica’ za proučavanje starenja čovjeka
U svojoj prezentaciji pod nazivom „Crv-bubica: kombinirani modelni sustav za proučavanje interakcija domaćin-mikrobiom“ - Ezcurra je predstavila C. elegans kao održiv model za proučavanje starenja. C. elegans ima životni vijek od samo 2-3 tjedna, ali starenjem razvija nekoliko patologija - baš kao i ljudski organizam.
Međutim, u slučaju C. elegans, sve se patologije svode na jednu: gastrointestinalno starenje.
Kao što je Ezcurra objasnila u svom govoru, svi tretmani koji povećavaju životni vijek na koje su se znanstvenici primjenjivali C. elegans rade suzbijanjem crijevnog starenja.
Koristeći C. elegans, istraživači mogu ispitati mnoštvo dobnih procesa, kao što su otpornost na stres, rast, plodnost i životni vijek. Stručnjaci su također koristili C. elegans kao model za nekoliko ljudskih bolesti, poput Alzheimerove bolesti.
Ezcurra citira postojeće istraživanje koje je vidjelo C. elegans hranjeni s Escherichia coli. Dok se crv hrani bakterijama, istraživači su stvorili oko 4.000 mutiranih sojeva E coli, svaki s određenim genom izbrisan. Tada se tim hranio C. elegans svaki od ovih sojeva i ispitao učinke.
Stariji autor studije Meng Wang - koja je izvanredna profesorica molekularne i humane genetike na Medicinskom fakultetu Baylor u Houstonu, TX - izvijestila je o nalazima, rekavši: "Hranili smo C. elegans svaka pojedinačna mutantna bakterija, a zatim pogledala životni vijek crva. "
“Od gotovo 4.000 bakterijskih gena koje smo testirali, 29, kada su izbrisani, povećali su životni vijek crva. Dvanaest ovih bakterijskih mutanata također je štitilo crve od rasta tumora i nakupljanja amiloid-beta, karakteristike Alzheimerove bolesti kod ljudi. "
Meng Wang
Također, istraživači su otkrili da je jedan bakterijski mutant prekomjerno stvorio tvar zvanu kolanska kiselina; ovaj je spoj povećao dugovječnost stimulirajući aktivnost u mitohondrijima, takozvanim moćnicima stanice, koji su odgovorni za pretvaranje hranjivih tvari u energiju.
Borba protiv starenja lijekom za dijabetes
U svom je govoru Ezcurra spomenula još jedan primjer uspješnog istraživanja C. elegans koji su pokazali učinke mikrobioma na proces starenja. Ova studija uključivala je uobičajeni lijek za dijabetes metformin.
Metformin je trenutno najčešće prepisivani lijek za dijabetes na svijetu. Prethodna istraživanja otkrila su da oralni lijekovi ne smanjuju samo razinu šećera u krvi, već i smanjuju rizik od raka.
Znanstvenici su otkrili da lijek može odgoditi starenje kod miševa i C. elegans. Metformin se trenutno ispituje u kliničkim ispitivanjima kao potencijalni lijek protiv starenja i bolesti povezanih sa starenjem.
Kao što je istraživačica objasnila u svom govoru, to znači da bi metformin mogao odjednom ciljati nekoliko starosnih kroničnih bolesti. Metformin može biti u stanju ciljati ne samo dijabetes, već i rak i Alzheimerove patologije.
Zanimljivost u vezi s učincima metformina je da oni odgađaju starenje kroz bakterija. Studije u C. elegans koje je citirao Ezcurra pokazali su da učinci metformina na dugovječnost ne djeluju u odsutnosti bakterija.
Točnije, metformin utječe na metabolizam bakterija folata, objasnio je Ezcurra, što zauzvrat pokreće lančanu reakciju koja završava aktivacijom molekularnog puta za koji je poznato da regulira starenje.
Kombinirajući E coli s C. elegans
Ezcurrino vlastito istraživanje želi kombinirati dva modelna organizma - E coli i C. elegans - proučiti kako bakterije posreduju u procesu starenja.
Prethodne su studije zadirkivale mikrobiom C. elegans, a drugi su kolonizirali crijeva C. elegans s E coli OP50 i primijetio neke zanimljive efekte. Bakterijski soj imao je pozitivne učinke na reprodukciju, imunitet i reakciju organizma na stres.
Dakle, Ezcurra i njezini kolege pitali su se postoje li još neki dodatni učinci koje OP50 ima na proces starenja. Eksperimenti provedeni u njezinu laboratoriju otkrili su da je dodavanje antibiotika crvima koloniziranim E coli OP50 poboljšava crijevno starenje. Suzbijanje rasta bakterija odgodilo je atrofiju crijeva koja se obično događa s godinama u C. elegans.
Također, istraživači su pronašli dva soja bakterija iz C. elegans mikrobiom koji smanjuje starenje crijeva. Stoga je istraživanje pokazalo da se anti-age učinci mogu postići i bez uništavanja rasta bakterija, već upravo suprotno: koloniziranjem crijeva određenim sojevima bakterija.
Drugi eksperiment proveden u Ezcurrinom laboratoriju koristio je prethodno uspostavljeni model ljudskih bolesti koji se koristio C. elegans za ponovno stvaranje starosne paralize mišića. Istraživači su analizirali učinke "koktela" od 14 različitih bakterijskih sojeva koji čine eksperimentalni mikrobiom.
Otkrili su da ovaj eksperimentalni koktel snažno potiskuje paralizu uzrokovanu dobi. Također, medij ekstrahiran iz eksperimentalnog mikrobioma imao je isti pozitivan učinak.
Bakterije u crijevima i ljudsko starenje: Što je sljedeće?
U budućnosti Ezcurrin tim želi utvrditi može li se kolonizirati C. elegans s ljudskim bakterijskim sojevima za proučavanje učinaka na starenje i raspon zdravlja.
Istraživač je nedavno dobio financiranje od Wellcome Trusta za upotrebu jednostavnih ljudskih mikrobioma - poput bakterija koje imaju blagotvoran učinak na zdravlje i bakterija koje negativno utječu na zdravlje - i proučavanje njihovih učinaka u C. elegans.
Koristeći slikanje u stvarnom vremenu, znanstvenici se nadaju da će razotkriti molekularne mehanizme koji podupiru interakcije između domaćina i mikrobioma, kao i njihove učinke na proces starenja.
"Sljedeći korak za moje istraživanje", rekao je Ezcurra Medicinske vijesti danas, “Je koristiti C. elegans postaviti konkretna pitanja o ulozi mikrobioma u ljudskom zdravlju. "
"Mnogo je, mnogo studija koje pokazuju da postoje veze između mikrobioma i bolesti, poput psihijatrijskih bolesti, neurodegenerativnih bolesti, pretilosti, dijabetesa itd., Ali mi ne razumijemo što je uzrok i [što je] učinak."
"Postoji stvarna potreba da se utvrdi točan odnos između sastava mikrobioma i bolesti", nastavila je. "Koji mikrobni sojevi doprinose zdravlju i bolestima, i što je još važnije, kako ti sojevi doprinose zdravlju?"
"Postaje jasno da je raznolikost mikrobioma važna za ljudsko zdravlje", dodao je Ezcurra. "Mnogi čimbenici doprinose raznolikosti mikrobioma, poput prehrane i načina života, a kako starimo, obično doživljavamo gubitak u raznolikosti."
„Boljim razumijevanjem veza između prehrane, mikrobioma i zdravlja možemo shvatiti kako starije osobe mogu održavati svoj mikrobiom, a također im izravno pomoći korištenjem pre- i probiotičkih strategija. To bi nam pomoglo da starimo na [bolji] način, održavajući zdravlje i kvalitetu života u starosti bez lijekova i operacija. "
Marina Ezcurra, dr. Sc.
