Može li mikrobiom crijeva otkriti tajne starenja?
Novo istraživanje pokazalo je kako mikrobiota crijeva starijih miševa može potaknuti neuralni rast mladih miševa, što dovodi do obećavajućeg razvoja u budućim tretmanima.
Istraživačka skupina sa sjedištem na Tehnološkom sveučilištu Nanyang (NTU) u Singapuru prenijela je crijevnu mikrobiotu starijih miševa u crijeva mlađih miševa s manje razvijenom faunom crijeva.
To je rezultiralo pojačanom neurogenezom (rastom neurona) u mozgu i promijenjenim starenjem, što sugerira da simbiotski odnos između bakterija i njihovog domaćina može imati značajne koristi za zdravlje.
U posljednjih 20 godina zabilježen je značajan porast broja istraživanja odnosa domaćina i bakterija koje žive u njemu ili na njemu. Rezultati ovih studija utvrdili su važnu ulogu ovog odnosa u prehrani, metabolizmu i ponašanju.
Medicinska se zajednica nada da bi ovi najnoviji rezultati mogli dovesti do razvoja liječenja na bazi hrane koji bi usporio proces starenja.
U ovoj je studiji istraživački tim pokušao otkriti funkcionalne karakteristike crijevne mikrobiote starijeg domaćina. Istraživači su presadili mikrobiotu crijeva starim ili mladim miševima u mlade primatelje miša bez klica.
Nalazi se pojavljuju u časopisu Znanost Translacijska medicina.
Što je istraživanje uključivalo?
Mikrobiom crijeva mijenja se kako domaćin stari, a kako bi istražio kako se razvija, istraživački tim presadio je mikrobiom crijeva iz 24-mjesečnih miševa u mlade miševe stare 6 tjedana bez klica.
Tim je vodio profesor Sven Pettersson na Medicinskom fakultetu NTU Lee Kong Chian.
Nakon 8 tjedana, prof. Pettersson i kolege primijetili su povećani rast crijeva i povećanu neurogenezu u mozgu miševa.
Kako bi kontrolirao eksperiment, tim je prenio mikrobiom crijeva mladih miševa u miševe bez klica iste dobi. Istraživači nisu primijetili iste učinke kao kod miševa koji su primili crijevni mikrobiom od starijih miševa.
Tim je također proveo molekularnu analizu glodavaca i otkrio da imaju povišenu razinu butirata. Butirat je masna kiselina kratkog lanca koju stvaraju mikrobi u crijevima.
Butirat je koristan za zdravlje i može zaštititi od bolesti, poput upalnih bolesti crijeva, kolorektalnog karcinoma, pretilosti i dijabetesa.
Obogaćivanje određenih crijevnih mikroba i povećana bakterijska fermentacija prehrambenih vlakana u debelom crijevu doveli su do ove povećane razine butirata. Zauzvrat, povećana razina butirata stimulirala je proizvodnju hormona dugovječnosti FGF21.
FGF21 je faktor rasta fibroblasta koji igra važnu ulogu u regulaciji metabolizma. Povećane razine FGF21 također su povezane s povećanom aktivnošću AMPK i SIRT-1 i smanjenom mTOR signalizacijom.
To je važno jer povećani AMPK dovodi do povećanog unosa masnih kiselina kratkog lanca tijekom staničnog metabolizma. SIRT-1 također regulira homeostazu i može zaštititi od raznih ljudskih poremećaja.
Smanjen mTOR može zaštititi od raka čovjeka i raznih upalnih bolesti.
Istraživači su nastavili istraživati učinak transplantacije mikrobioma u crijevima na probavni trakt miševa.
Uobičajeno starenje crijevnog tkiva smanjuje održivost crijevnih stanica. To dovodi u vezu sa smanjenom proizvodnjom sluzi, što može dovesti do povećanog oštećenja stanica i smrti.
Istraživači su otkrili da je presađivanje mikrobioma starijih miševa mlađim miševima dovelo do povećanja duljine i širine resica, koje su male strukture koje čine zid crijeva.
Miševi koji su primili mikrobiom od starijih miševa također su imali duže debelo crijevo i dulje tanko crijevo od kontrolne skupine koja je primila mikrobiom od drugih mladih miševa.
Istraživači su također sami dali mladim butiratima bez mikroba i primijetili da je to dovelo do sličnog povećanja neurogeneze i rasta crijeva.
Kako su primljeni ti rezultati?
Znanstvenici iz cijelog svijeta reagirali su na ove rezultate. Doktor Dario Riccardo Valenzano, vođa grupe na Institutu za biologiju starenja Max Planck u Njemačkoj, kaže: "Ovi su rezultati uzbudljivi i postavljaju nekoliko novih otvorenih pitanja kako o biologiji starenja, tako i o istraživanju mikrobioma."
Neka od ovih pitanja, kaže dr. Valenzano, uključuju "postoji li aktivno stjecanje mikroba koji proizvode butirat tijekom života miševa i dovodi li ekstremno starenje do gubitka ove temeljne mikrobne zajednice, koja bi na kraju mogla biti odgovorna za disbiozu i dob povezane disfunkcije. "
Uz to, profesor Brian Kennedy, direktor Centra za zdravo starenje na Nacionalnom sveučilištu u Singapuru, kaže: "Intrigantno je da mikrobiom ostarjele životinje može promovirati mladenačke fenotipe kod mladog primatelja."
"To sugerira da su mikrobiote sa starenjem modificirane kako bi nadoknadile nagomilane nedostatke domaćina i dovodi do pitanja bi li mikrobiom iz mlade životinje imao veće ili manje učinke na mladog domaćina."
"Otkrića pomiču naše razumijevanje odnosa između mikrobioma i njegovog domaćina tijekom starenja i postavljaju temelje za razvoj intervencija povezanih s mikrobiomima za promicanje zdrave dugovječnosti."
Prof. Brian Kennedy
Implikacije za buduće tretmane
Ovi su rezultati vrlo obećavajući za budući napredak u liječenju bolesti povezanih sa starenjem, poput neurogenerativnih poremećaja.
Oni sugeriraju da su sastav mikrobiote i dinamike crijeva osjetljivi na dob i da se odgovor na mikrobiološke znakove u ranom životu značajno razlikuje od odgovora u kasnijem životu.
Rezultati impliciraju da mikrobiota crijeva starijih domaćina s metaboličkom homeostazom može podržati zdravlje domaćina. Suprotno tome, u odraslih osoba s dijabetesom tipa 2 crijevni mikrobiom može inducirati upalne putove.
Ograničenja ove studije uključuju činjenicu da se mikrobiomi mogu mijenjati tijekom studije, čak i pod kontroliranim eksperimentima, kao što su ovdje predstavljeni.
Također je moguće da drugi mikrobni metaboliti i stanični putovi imaju svoju ulogu, ali istraživači ih nisu istraživali u ovoj studiji.
