Ar žarnyno mikrobiomas gali atskleisti senėjimo paslaptis?
Naujas tyrimas parodė, kaip vyresnių pelių žarnyno mikrobiota gali skatinti jaunų pelių nervinį augimą, o tai lemia perspektyvius būsimų gydymo būdų pokyčius.
Tyrimo grupė, įsikūrusi Nanyango technologijos universitete (NTU) Singapūre, vyresnių pelių žarnyno mikrobiotą perkėlė į jaunesnių pelių, turinčių mažiau išsivysčiusią žarnyno fauną, žarną.
Dėl to sustiprėjo smegenų neurogenezė (neuronų augimas) ir pasikeitė senėjimas, o tai rodo, kad simbiotinis bakterijų ir jų šeimininko santykis gali turėti reikšmingos naudos sveikatai.
Per pastaruosius 20 metų pastebimai išaugo šeimininko ir jame ar ant jo gyvenančių bakterijų santykių tyrimų skaičius. Šių tyrimų rezultatai nustatė svarbų šio santykio vaidmenį mityboje, medžiagų apykaitoje ir elgesyje.
Medikų bendruomenė tikisi, kad šie naujausi rezultatai gali padėti sukurti maistą pagrįstą gydymą, kuris padėtų sulėtinti senėjimo procesą.
Šiame tyrime tyrimo grupė bandė atskleisti senėjančio šeimininko žarnyno mikrobiotos funkcines savybes. Mokslininkai persodino žarnyno mikrobiotą iš senų ar jaunų pelių jauniems, gemalų neturintiems pelių recipientams.
Rezultatai pateikiami žurnale Mokslo vertimo medicina.
Ką apėmė tyrimas?
Žarnyno mikrobiomas keičiasi, kai šeimininkas sensta, ir norėdama išsiaiškinti, kaip jis vystosi, tyrimų grupė persodino žarnyno mikrobiomą iš 24 mėnesių amžiaus pelių į jaunas 6 savaičių amžiaus, be gemalų peles.
NTU Lee Kong Chian medicinos mokyklos profesorius Svenas Petterssonas vadovavo komandai.
Po 8 savaičių prof. Pettersson ir jo kolegos pastebėjo padidėjusį žarnyno augimą ir padidėjusią neurogenezę pelių smegenyse.
Siekdama kontroliuoti eksperimentą, komanda perkėlė jaunų pelių žarnyno mikrobiomą į to paties amžiaus peles be gemalų. Tyrėjai nepastebėjo to paties poveikio, kokį matė pelėms, kurios žarnyno mikrobiomą gavo iš vyresnių pelių.
Komanda taip pat atliko graužikų molekulinę analizę ir nustatė, kad jų butirato kiekis padidėjo. Butiratas yra trumpos grandinės riebalų rūgštis, kurią gamina žarnyno mikrobai.
Butiratas yra naudingas sveikatai ir gali apsaugoti nuo ligų, tokių kaip uždegiminė žarnyno liga, storosios žarnos vėžys, nutukimas ir diabetas.
Dėl tam tikrų žarnyno mikrobų praturtėjimo ir padidėjusios maistinių skaidulų bakterinės fermentacijos storojoje žarnoje padidėjo butirato kiekis. Savo ruožtu padidėjęs butiratų kiekis paskatino pro-ilgaamžiškumo hormono FGF21 gamybą.
FGF21 yra fibroblastų augimo faktorius, atliekantis svarbų vaidmenį reguliuojant medžiagų apykaitą. Padidėjęs FGF21 lygis taip pat buvo susijęs su padidėjusiu AMPK ir SIRT-1 aktyvumu ir sumažėjusiu mTOR signalizavimu.
Tai svarbu, nes padidėjęs AMPK sukelia didesnį trumpųjų grandinių riebalų rūgščių pasisavinimą ląstelių metabolizmo metu. SIRT-1 taip pat reguliuoja homeostazę ir gali apsaugoti nuo įvairių žmogaus sutrikimų.
Sumažėjęs mTOR gali apsaugoti nuo žmogaus vėžio ir įvairių uždegiminių ligų.
Mokslininkai toliau tyrė žarnyno mikrobiomų transplantacijų poveikį pelių virškinimo traktui.
Normalus žarnyno audinio senėjimas sumažina žarnyno ląstelių gyvybingumą. Tai siejama su sumažėjusia gleivių gamyba, o tai gali padidinti ląstelių pažeidimą ir mirtį.
Tyrėjai nustatė, kad persodinus senesnių pelių mikrobiomą jaunesnėms pelėms, padidėjo gaurelių, kurie yra mažos struktūros, sudarančios žarnos sienelę, ilgis ir plotis.
Pelės, gavusios mikrobiomą iš vyresnių pelių, taip pat turėjo ilgesnę gaubtinę žarną ir ilgesnę plonąją žarną nei kontrolinė grupė, kuri mikrobiomą gavo iš kitų jaunų pelių.
Tyrėjai taip pat suteikė jaunoms pelėms be bakterijų butiratą ir pastebėjo, kad dėl to panašiai padidėjo neurogenezė ir žarnyno augimas.
Kaip buvo gauti šie rezultatai?
Mokslininkai iš viso pasaulio sureagavo į šiuos rezultatus. Dr. Dario Riccardo Valenzano, Vokietijos Maxo Plancko senėjimo biologijos instituto grupės vadovas, sako: „Šie rezultatai yra įdomūs ir kelia keletą naujų atvirų klausimų tiek senėjimo biologijai, tiek mikrobiomų tyrimams“.
Kai kurie iš šių klausimų, sako dr. Valenzano, apima: „ar pelių gyvenimo metu aktyviai įsigyjami butiratus gaminantys mikrobai ir ar dėl didelio senėjimo prarandama ši pagrindinė mikrobų bendruomenė, kuri galiausiai gali būti atsakinga už disbiozę ir susijusių sutrikimų “.
Be to, Singapūro nacionalinio universiteto Sveiko senėjimo centro direktorius profesorius Brianas Kennedy sako: „Įdomu tai, kad pasenusio gyvūno mikrobiomas gali skatinti jaunatviškus fenotipus jauname recipiente“.
"Tai rodo, kad mikrobiota su senėjimu buvo pakeista, siekiant kompensuoti besikaupiančius šeimininko trūkumus, ir kyla klausimas, ar jauno gyvūno mikrobiomas turėtų didesnį ar mažesnį poveikį jaunam šeimininkui".
"Išvados skatina mūsų supratimą apie mikrobiomo ir jo šeimininko santykį senėjimo metu ir nustato su mikrobiomais susijusių intervencijų, skatinančių sveiką ilgaamžiškumą, kūrimo etapą."
Prof. Brianas Kennedy
Poveikis būsimam gydymui
Šie rezultatai ateityje yra labai perspektyvūs gydant su senėjimu susijusias ligas, tokias kaip neurogeneraciniai sutrikimai.
Jie teigia, kad žarnyno mikrobiotos ir dinamikos sudėtis priklauso nuo amžiaus ir kad reakcija į mikrobų užuominas ankstyvame gyvenime labai skiriasi nuo vėlesnio gyvenimo.
Rezultatai rodo, kad vyresnio amžiaus šeimininkų, turinčių metabolinę homeostazę, žarnyno mikrobiota gali palaikyti šeimininko sveikatą. Priešingai, suaugusiesiems, sergantiems 2 tipo cukriniu diabetu, žarnyno mikrobiomas gali sukelti uždegimo kelius.
Šio tyrimo apribojimai apima tai, kad mikrobiomos gali keistis tyrimo metu, net atliekant kontroliuojamus eksperimentus, tokius kaip čia pateikti.
Taip pat gali būti, kad kiti mikrobų metabolitai ir ląstelių keliai turi atlikti savo vaidmenį, tačiau tyrėjai jų netyrė šiame tyrime.
