Fel tudja-e oldani a bél mikrobioma az öregedés titkait?
Egy új tanulmány bebizonyította, hogy az idősebb egerek bélmikrobiota hogyan tudja elősegíteni a fiatal egerek idegi növekedését, ami ígéretes fejlődéshez vezethet a jövőbeli kezelések terén.
A szingapúri Nanyang Technológiai Egyetemen (NTU) székhellyel rendelkező kutatócsoport az idősebb egerek bélmikrobiotáját átadta a fiatalabb, kevésbé fejlett bélfaunájú egerek bélébe.
Ez fokozott neurogenezist (neuronnövekedést) eredményezett az agyban és megváltozott az öregedést, ami arra utal, hogy a baktériumok és gazdaszervezeteik közötti szimbiotikus kapcsolat jelentős előnyökkel járhat az egészségre nézve.
Az elmúlt 20 évben jelentősen megnőtt a gazdaszervezet és a benne vagy rajta élő baktériumok közötti kapcsolat kutatásának mennyisége. E vizsgálatok eredményei fontos szerepet játszottak ennek a kapcsolatnak a táplálkozásban, az anyagcserében és a viselkedésben.
Az orvosi közösség reméli, hogy ezek a legfrissebb eredmények az élelmiszer-alapú kezelés kifejlesztéséhez vezethetnek az öregedési folyamat lelassításához.
Ebben a tanulmányban a kutatócsoport megkísérelte feltárni egy idősödő gazdaszervezet bél mikrobiotájának funkcionális jellemzőit. A kutatók idős vagy fiatal egerek bélmikrobiotáját ültették át fiatal, csíramentes egérfogadókba.
Az eredmények a folyóiratban jelennek meg Tudomány Translational Medicine.
Mit érintett a kutatás?
A bél mikrobioma a gazda öregedésével változik, és annak kialakulásának vizsgálatához a kutatócsoport 24 hónapos egerekből átültette a bél mikrobiómáját fiatal, 6 hetes, csíra nélküli egerekbe.
Sven Pettersson professzor, az NTU Lee Kong Chian Orvostudományi Karán vezette a csapatot.
8 hét után Prof. Pettersson és munkatársai fokozott bélnövekedést és fokozott neurogenezist figyeltek meg az egerek agyában.
A kísérlet ellenőrzésére a csapat fiatal egerek bélmikrobiómáját átültette azonos korú csíramentes egerekbe. A kutatók nem figyelték meg ugyanazokat a hatásokat, mint azoknál az egereknél, amelyek idősebb egerektől kapták a bélmikrobiómát.
A csapat molekuláris elemzést is végzett a rágcsálókon, és megállapította, hogy megnövekedett a butirát szintjük. A butirát egy rövid láncú zsírsav, amelyet a bélmikrobák termelnek.
A butirát jótékony hatással van az egészségre, és megvédhet olyan betegségektől, mint a gyulladásos bélbetegség, a vastagbélrák, az elhízás és a cukorbetegség.
Bizonyos bélmikrobák dúsulása és az élelmi rostok fokozott bakteriális fermentációja a vastagbélben vezetett ezekhez a megnövekedett butirátszintekhez. Viszont a megnövekedett butirátszint stimulálta a pro-longevity hormon FGF21 termelését.
Az FGF21 egy fibroblaszt növekedési faktor, amely fontos szerepet játszik az anyagcsere szabályozásában. Az FGF21 megemelkedett szintje az AMPK és a SIRT-1 aktivitás növekedésével és az mTOR jelátvitel csökkenésével is társult.
Ez azért fontos, mert a megnövekedett AMPK a rövid szénláncú zsírsavak fokozott felvételéhez vezet a sejtanyagcsere során. A SIRT-1 szabályozza a homeosztázist is, és megvédhet számos emberi rendellenességet.
A csökkent mTOR védelmet nyújthat az emberi rákokkal és különféle gyulladásos betegségekkel szemben.
A kutatók folytatták a bél mikrobiom transzplantációinak az egerek emésztőrendszerére gyakorolt hatásának feltárását.
A bélszövet normális öregedése csökkenti a bélsejtek életképességét. Ennek összefüggései vannak a csökkent nyáktermeléssel, ami fokozott sejtkárosodáshoz és halálhoz vezethet.
A kutatók azt találták, hogy az idősebb egerek mikrobiomjának átültetése fiatalabb egerekhez a bélfal hosszát és szélességét növelte, amelyek a bél falát alkotó kis szerkezetek.
Azoknak az egereknek, akik a mikrobiómot az idősebb egerektől kapták, szintén volt hosszabb vastagbél és hosszabb vékonybél, mint annak a kontrollcsoportnak, amelyik más fiatal egerektől kapta a mikrobiómot.
A kutatók a fiatal csíramentes egereknek önmagukban butirátot is adtak, és megfigyelték, hogy ez a neurogenezis és a bélnövekedés hasonló növekedéséhez vezetett.
Hogyan fogadták ezeket az eredményeket?
A tudósok a világ minden tájáról reagáltak ezekre az eredményekre. Dr. Dario Riccardo Valenzano, a németországi Max Planck Öregedési Biológiai Intézet csoportvezetője azt mondja: "Ezek az eredmények izgalmasak, és számos új nyitott kérdést vetnek fel mind az öregedés biológiája, mind a mikrobiom kutatás területén."
E kérdések közül néhány - mondja Dr. Valenzano - a következőket foglalja magában: „vajon az egerek élete során aktívan beszerzik-e a butirátot termelő mikrobákat, és hogy a szélsőséges öregedés ennek az alapvető mikrobiális közösségnek a veszteségéhez vezet-e, amely végül felelős lehet a dysbiosisért és az kapcsolódó diszfunkciók. ”
Emellett Brian Kennedy professzor, a Szingapúri Nemzeti Egyetem Egészséges Idősödési Központjának igazgatója szerint: "Érdekes, hogy egy idős állat mikrobioma elősegítheti a fiatalos fenotípusokat egy fiatal befogadóban."
"Ez arra utal, hogy az öregedéssel járó mikrobiotát úgy módosították, hogy ellensúlyozza a gazdaszervezet felhalmozódó hiányát, és felveti a kérdést, hogy egy fiatal állat mikrobioma nagyobb vagy kevesebb hatással lenne-e egy fiatal gazdára."
"Az eredmények tovább viszik a mikrobiom és gazdaszervezete közötti kapcsolat megértését az öregedés során, és megalapozzák a mikrobiómával kapcsolatos beavatkozások fejlesztését az egészséges élettartam elősegítése érdekében."
Prof. Brian Kennedy
A jövőbeli kezelések következményei
Ezek az eredmények nagyon ígéretesek az öregedéssel járó betegségek, például a neurogeneratív rendellenességek jövőbeni előrehaladása szempontjából.
Azt sugallják, hogy a bél mikrobiotájának és dinamikájának összetétele korérzékeny, és hogy a mikrobiális jelekre adott válasz a korai életben jelentősen eltér a későbbi életétől.
Az eredmények azt sugallják, hogy a metabolikus homeosztázissal rendelkező idősebb gazdák bélmikrobiota támogathatja a gazdaszervezet egészségét. Ezzel szemben a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő felnőtteknél a bél mikrobioma gyulladásos utakat indukálhat.
A tanulmány korlátai közé tartozik az a tény, hogy a mikrobiómák változhatnak a vizsgálat során, még az itt bemutatott ellenőrzött kísérletek alatt is.
Az is lehetséges, hogy más mikrobiális metabolitoknak és sejtpályáknak is szerepük van, de a kutatók ezeket nem tanulmányozták ebben a tanulmányban.
