Czy bakterie jelitowe są kluczem do zdrowego starzenia się?
Coraz więcej ostatnich badań stawia ważne pytanie: czy bakterie jelitowe są kluczem do zdrowego starzenia się? Nowe badanie, niedawno zaprezentowane na London Microbiome Meeting, przybliża nas do odpowiedzi.
W starożytnym micie Tithonus tytułowy bohater prosi bogów, aby żyli wiecznie, ale zapomina żądać wiecznej młodości.
Chociaż zyskał nieśmiertelność, choroby starości ostatecznie pokonują Tithonusa, a on gorzko żałuje swojej nieśmiertelności.
Chociaż osiągnięcie długowieczności jest celem, do którego warto dążyć, i ambicją, którą ludzkość żywiła od czasów starożytnej Grecji, mit Tithonus przypomina nam, że długie życie ma niewielką wartość, jeśli jest podziurawione chorobami.
Wraz ze wzrostem oczekiwanej długości życia ludzi światowa populacja starzeje się w znacznie szybszym tempie. W rzeczywistości ONZ szacuje, że populacja osób starszych - to znaczy liczba osób w wieku 60 lat i starszych - rośnie w tempie około 3 procent rocznie.
Według najnowszych szacunków obecnie na całym świecie jest 962 miliony osób w wieku 60 lat i więcej. Przewiduje się, że do 2050 r. Liczba ta wzrośnie ponad dwukrotnie, a liczba osób w wieku 80 lat i starszych wzrośnie trzykrotnie.
Starzeniu towarzyszy szereg chorób przewlekłych. Na przykład do roku 2060 liczba zachorowań na chorobę Alzheimera w Stanach Zjednoczonych podwoi się - podają Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Przewidują, że do tego czasu prawie 14 milionów ludzi będzie miało chorobę Alzheimera i inne formy demencji, a naukowcy ciężko pracują, próbując zapobiegać tej i innym chorobom związanym z wiekiem.
Tak więc pytanie „Jak możemy dłużej żyć i zdrowsze zyje?" powoli zastępuje zdanie „Jak możemy dłużej żyć?” W miarę jak naukowcy rozpoczynają poszukiwanie dłuższego okresu zdrowia, staje się coraz bardziej jasne, że starzenie się to nie tylko nieunikniony proces, który po prostu „zachodzi”, ale że istnieją precyzyjne mechanizmy molekularne, które go regulują.
Dr Marina Ezcurra - wykładowca neurobiologii w School of Biological & Chemical Sciences na Queen Mary University of London w Wielkiej Brytanii - poświęca swój czas na zrozumienie tych mechanizmów.
Jej badania koncentrują się na tym, jak starzenie się i związane z nim choroby występują u robaka o nazwie Caenorhabditis elegans. Niedawno Ezcurra i jej zespół badali starzenie się przewodu pokarmowego i rolę mikrobiomu w tym procesie.
W dniu 24 października 2018 roku Ezcurra przedstawiła swoje badania podczas London Microbiome Meeting w Wielkiej Brytanii.W tym artykule w centrum uwagi przedstawiamy najważniejsze wnioski z jej prezentacji.
Wykorzystanie „robaka” do badania procesu starzenia się człowieka
W swojej prezentacji - zatytułowanej „Robak-pluskwa: połączony modelowy system do badania interakcji gospodarz-mikrobiom” - Ezcurra przedstawiła C. elegans jako realny model badania starzenia się. C. elegans ma żywotność zaledwie 2-3 tygodnie, ale wraz z wiekiem rozwija się kilka patologii - podobnie jak organizm ludzki.
Jednak w przypadku C. eleganswszystkie patologie sprowadzają się do jednej: starzenia się przewodu pokarmowego.
Jak wyjaśniła Ezcurra w swoim przemówieniu, wszystkie terapie wydłużające życie, do których zastosowali naukowcy C. elegans działają poprzez hamowanie starzenia się jelit.
Za pomocą C. elegans, naukowcy mogą zbadać szereg procesów związanych z wiekiem, takich jak odporność na stres, wzrost, płodność i długość życia. Korzystali też eksperci C. elegans jako model dla wielu chorób człowieka, takich jak choroba Alzheimera.
Ezcurra cytuje istniejące badania, które widziały C. elegans karmione Escherichia coli. Ponieważ robak odżywia się bakteriami, naukowcy stworzyli około 4000 zmutowanych szczepów E coli, każdy z usuniętym określonym genem. Następnie zespół się nakarmił C. elegans każdy z tych szczepów i zbadał skutki.
Starszy autor badania Meng Wang - który jest profesorem nadzwyczajnym genetyki molekularnej i ludzkiej w Baylor College of Medicine w Houston w Teksasie - poinformował o odkryciach, mówiąc: „Karmiliśmy C. elegans każdą pojedynczą zmutowaną bakterię, a następnie przyjrzał się żywotności robaków ”.
„Spośród prawie 4000 genów bakterii, które przetestowaliśmy, 29 po usunięciu zwiększyło żywotność robaków. Dwanaście z tych mutantów bakteryjnych chroniło również robaki przed wzrostem guza i gromadzeniem się beta-amyloidu, co jest charakterystyczne dla choroby Alzheimera u ludzi ”.
Meng Wang
Ponadto naukowcy odkryli, że jeden mutant bakterii w nadprodukcji wytwarza substancję zwaną kwasem kolanowym; związek ten wydłużał żywotność poprzez stymulację aktywności w mitochondriach, tzw. elektrowniach komórkowych, które są odpowiedzialne za zamianę składników odżywczych w energię.
Walka ze starzeniem się lekami przeciwcukrzycowymi
W swoim przemówieniu Ezcurra wspomniał o innym przykładzie udanych badań C. elegans które pokazały wpływ mikrobiomu na proces starzenia. Badanie dotyczyło metforminy, powszechnie stosowanego leku przeciwcukrzycowego.
Metformina jest obecnie najczęściej przepisywanym lekiem przeciwcukrzycowym na świecie. Wcześniejsze badania wykazały, że doustne leki nie tylko obniżają poziom cukru we krwi, ale także zmniejszają ryzyko raka.
Naukowcy odkryli, że lek może opóźniać starzenie się myszy i C. elegans. Metformina jest obecnie testowana w badaniach klinicznych jako potencjalna metoda leczenia chorób związanych ze starzeniem się i starzeniem się.
Jak wyjaśniła badaczka w swoim wystąpieniu, oznacza to, że metformina może potencjalnie zwalczać jednocześnie kilka chorób przewlekłych związanych z wiekiem. Metformina może zwalczać nie tylko cukrzycę, ale także raka i patologie choroby Alzheimera.
Interesującą rzeczą dotyczącą efektów metforminy jest to, że opóźniają starzenie przez bakteria. Studia w C. elegans cytowane przez Ezcurra wykazały, że wpływ metforminy na długowieczność nie działa przy braku bakterii.
W szczególności metformina wpływa na metabolizm folianów bakteryjnych, wyjaśnił Ezcurra, co z kolei wyzwala reakcję łańcuchową, która kończy się aktywacją szlaku molekularnego, o którym wiadomo, że reguluje proces starzenia.
Łączenie E coli z C. elegans
Własne badania Ezcurry mają na celu połączenie dwóch organizmów modelowych - E coli i C. elegans - zbadać, w jaki sposób bakterie pośredniczą w procesie starzenia.
Wcześniejsze badania ujawniły mikrobiom C. elegans, a inni skolonizowali jelita C. elegans z E coli OP50 i zauważyłem kilka interesujących efektów. Szczep bakteryjny miał pozytywny wpływ na rozmnażanie, odporność i reakcję organizmu na stres.
Dlatego Ezcurra i jej koledzy zastanawiali się, czy istnieją inne dodatkowe skutki, które OP50 ma na proces starzenia. Eksperymenty przeprowadzone w jej laboratorium wykazały, że dodanie antybiotyków do skolonizowanych robaków E coli OP50 poprawia starzenie się jelit. Zlikwidowanie wzrostu bakterii opóźniło atrofię jelita, która zwykle występuje wraz z wiekiem C. elegans.
Ponadto naukowcy odkryli dwa szczepy bakterii z C. elegans mikrobiom zmniejszający starzenie się jelit. Dlatego badania wykazały, że efekty przeciwstarzeniowe można również osiągnąć bez niszczenia wzrostu bakterii, ale robiąc coś wręcz przeciwnego: kolonizując jelita określonymi szczepami bakterii.
W innym eksperymencie przeprowadzonym w laboratorium Ezcurry wykorzystano wcześniej ustalony model ludzkiej choroby C. elegans odtworzenie paraliżu mięśni związanego z wiekiem. Naukowcy przeanalizowali wpływ „koktajlu” 14 różnych szczepów bakterii, które tworzą eksperymentalny mikrobiom.
Okazało się, że ten eksperymentalny koktajl silnie tłumił paraliż wywołany wiekiem. Również pożywka wyekstrahowana z mikrobiomu eksperymentalnego miała taki sam pozytywny wpływ.
Bakterie jelitowe i starzenie się człowieka: co dalej?
W przyszłości zespół Ezcurry zamierza sprawdzić, czy może kolonizować C. elegans z ludzkimi szczepami bakteryjnymi, aby zbadać wpływ na starzenie się i stan zdrowia.
Naukowiec niedawno otrzymał fundusze od Wellcome Trust na wykorzystanie prostych ludzkich mikrobiomów - takich jak bakterie, które mają korzystny wpływ na zdrowie i bakterie, które mają negatywny wpływ na zdrowie - i zbadanie ich skutków w C. elegans.
Korzystając z obrazowania w czasie rzeczywistym, naukowcy mają nadzieję odkryć mechanizmy molekularne leżące u podstaw interakcji między gospodarzem a mikrobiomem, a także ich wpływ na proces starzenia.
„Następny krok w moich badaniach” - powiedział Ezcurra Wiadomości medyczne dzisiaj, „Jest do użycia C. elegans zadawać konkretne pytania dotyczące roli mikrobiomu w zdrowiu człowieka ”.
„Istnieje wiele, wiele badań pokazujących, że istnieją powiązania między mikrobiomem a chorobami, takimi jak choroby psychiatryczne, choroby neurodegeneracyjne, otyłość, cukrzyca itp., Ale nie rozumiemy, co jest przyczyną, a co skutkiem”.
„Istnieje prawdziwa potrzeba ustalenia dokładnego związku między składem mikrobiomu a chorobą” - kontynuowała. „Które szczepy drobnoustrojów wpływają na zdrowie i choroby, a co ważniejsze, w jaki sposób te szczepy wpływają na zdrowie?”
„Staje się jasne, że różnorodność mikrobiomów jest ważna dla zdrowia ludzi” - dodał Ezcurra. „Wiele czynników wpływa na różnorodność mikrobiomów, takich jak dieta i styl życia, a wraz z wiekiem zazwyczaj odczuwamy utratę różnorodności”.
„Dzięki lepszemu zrozumieniu powiązań między odżywianiem, mikrobiomem i zdrowiem możemy zrozumieć, w jaki sposób osoby starsze mogą utrzymać swój mikrobiom, a także pomóc im bezpośrednio, stosując strategie pre- i probiotyczne. Pomogłoby to nam się starzeć w [w] lepszy sposób, zachowując zdrowie i jakość życia w starszym wieku bez leków i operacji ”.
Dr Marina Ezcurra
