Jsou střevní bakterie klíčem ke zdravému stárnutí?
Stále větší počet nedávných studií si klade důležitou otázku: Jsou bakterie ve střevě klíčem ke zdravému stárnutí? Nový výzkum, který byl nedávno představen na London Microbiome Meeting, nás přibližuje k odpovědi.
Ve starodávném mýtu o Tithonovi žádá stejnojmenný protagonista bohy, aby žili navždy, ale zapomíná požadovat věčné mládí.
I když získal nesmrtelnost, nemoci stáří nakonec porazili Tithona a svou nesmrtelnost hořce lituje.
Přestože dosažení dlouhověkosti je cílem, který stojí za to sledovat, a ambicí, kterou si lidstvo uchovávalo od dob starověkého Řecka, mýtus o Tithonovi nám připomíná, že dlouhý život má malou hodnotu, pokud je prošpikovaný chorobami.
S rostoucí délkou lidského života stárne světová populace mnohem rychleji. Organizace spojených národů ve skutečnosti odhaduje, že populace seniorů - tedy počet lidí ve věku 60 let a více - roste přibližně 3 procenty ročně.
Podle nejnovějších odhadů v současné době žije po celém světě 962 milionů lidí ve věku 60 let a více. Předpokládá se, že do roku 2050 se tento počet více než zdvojnásobí a očekává se, že se počet osob ve věku 80 let a více ztrojnásobí.
Stárnutí doprovází řada chronických onemocnění. Například do roku 2060 se zátěž Alzheimerovou chorobou ve Spojených státech zdvojnásobí, tvrdí Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Předpovídají, že do té doby bude mít Alzheimerova choroba a jiné formy demence téměř 14 milionů lidí, a vědci se tvrdě snaží zabránit této a dalším nemocem souvisejícím s věkem.
Takže otázka „Jak můžeme žít déle a zdravější životy? “ pomalu nahrazuje otázku „Jak můžeme žít déle?“ Jakmile se vědci pustí do hledání delšího rozpětí zdraví, je stále jasnější, že stárnutí není jen nevyhnutelný proces, který se jednoduše „děje“, ale že existují přesné molekulární mechanismy, které jej regulují.
Marina Ezcurra, Ph.D. - lektorka neurověd na School of Biological & Chemical Sciences na Queen Mary University v Londýně ve Velké Británii - věnuje svůj čas porozumění těmto mechanismům.
Její výzkum se zaměřuje na to, jak se stárnutí as ním spojené nemoci vyskytují u červa zvaného Caenorhabditis elegans. V poslední době Ezcurra a její tým zkoumají stárnutí gastrointestinálního traktu a úlohu mikrobiomu v tomto procesu.
Dne 24. října 2018 představila Ezcurra svůj výzkum na londýnském setkání mikrobiomů ve Velké Británii. V této funkci Spotlight přinášíme zprávy o klíčových příležitostech z její prezentace.
Využití „červího brouka“ ke studiu stárnutí člověka
Ve své prezentaci s názvem „Červí chyba: kombinovaný modelový systém ke studiu interakcí hostitel-mikrobiom“ představila Ezcurra C. elegans jako životaschopný model pro studium stárnutí. C. elegans má životnost jen 2–3 týdny, ale jak stárne, vyvine několik patologií - stejně jako lidský organismus.
V případě C. elegans, všechny patologie sestupují do jediné: gastrointestinální stárnutí.
Jak Ezcurra vysvětlila ve svém projevu, všechny léčby zvyšující životnost, které vědci aplikovali C. elegans působí potlačením stárnutí střev.
Použitím C. elegans, vědci mohou zkoumat celou řadu procesů souvisejících s věkem, jako je odolnost vůči stresu, růst, plodnost a délka života. Využili také odborníci C. elegans jako model pro několik lidských nemocí, jako je Alzheimerova choroba.
Ezcurra cituje existující výzkum, který viděl C. elegans krmeno Escherichia coli. Když se červ živí bakteriemi, vědci vytvořili asi 4 000 mutantních kmenů E-coli, každý se specifickým genem odstraněn. Poté se tým nakrmil C. elegans každý z těchto kmenů a zkoumal účinky.
Hlavní autor studie Meng Wang - který je docentem molekulární a lidské genetiky na Baylor College of Medicine v Houstonu v Texasu - o zjištěních informoval slovy: „Krmili jsme C. elegans každou jednotlivou mutovanou bakterii a poté se podíval na životnost červů. “
"Z téměř 4 000 bakteriálních genů, které jsme testovali, 29, když bylo odstraněno, zvýšilo životnost červů." Dvanáct z těchto bakteriálních mutantů také chránilo červy před růstem nádorů a hromaděním amyloidu-beta, což je u lidí charakteristická Alzheimerova choroba. “
Meng Wang
Vědci také zjistili, že jeden bakteriální mutant nadprodukoval látku zvanou kyselina klanová; tato sloučenina zvýšila dlouhověkost stimulací aktivity v mitochondriích, takzvaných elektrárnách buňky, které jsou zodpovědné za přeměnu živin na energii.
Boj proti stárnutí pomocí léku na cukrovku
Ezcurra ve svém proslovu zmínila další příklad úspěšného výzkumu C. elegans které ukázaly účinky mikrobiomu na proces stárnutí. Tato studie zahrnovala běžný lék na diabetes metformin.
Metformin je v současné době nejvíce předepisovaným lékem na cukrovku na světě. Předchozí výzkum zjistil, že perorální léčba nejenže snižuje hladinu cukru v krvi, ale také snižuje riziko rakoviny.
Vědci zjistili, že lék může zpomalit stárnutí u myší a C. elegans. Metformin je v současné době testován v klinických studiích jako potenciální léčba proti stárnutí a chorobám souvisejícím se stárnutím.
Jak výzkumnice vysvětlila ve své přednášce, znamená to, že metformin by se mohl potenciálně zaměřit na několik chronických onemocnění souvisejících s věkem najednou. Metformin může být schopen cílit nejen na cukrovku, ale také na rakovinu a Alzheimerovu chorobu.
Zajímavostí účinků metforminu je, že zpomalují stárnutí přes bakterie. Studie v C. elegans Ezcurra citoval ukázaly, že účinky metforminu na dlouhověkost nepůsobí bez bakterií.
Konkrétně metformin ovlivňuje bakteriální metabolismus folátu, vysvětlil Ezcurra, který zase spouští řetězovou reakci, která končí aktivací molekulární dráhy, o které je známo, že reguluje stárnutí.
Kombinování E-coli s C. elegans
Vlastní výzkum Ezcurry se snaží spojit dva modelové organismy - E-coli a C. elegans - studovat, jak bakterie zprostředkovávají proces stárnutí.
Předchozí studie škádlily mikrobiom C. elegans, a další kolonizovali střeva C. elegans s E-coli OP50 a všiml si několika zajímavých efektů. Bakteriální kmen měl pozitivní účinky na reprodukci, imunitu a reakci organismu na stres.
Ezcurra a její kolegové se tedy ptali, zda existují další další účinky, které má OP50 na proces stárnutí. Pokusy prováděné v její laboratoři odhalily, že přidávání antibiotik červům kolonizovalo E-coli OP50 zlepšuje stárnutí střev. Vymazání bakteriálního růstu zpozdilo atrofii střeva, která se s přibývajícím věkem obvykle stává C. elegans.
Vědci také našli dva kmeny bakterií z C. elegans mikrobiom, který snižuje stárnutí střev. Výzkum proto zjistil, že účinků proti stárnutí lze dosáhnout i bez vymazání bakteriálního růstu, ale naopak: kolonizací střeva specifickými kmeny bakterií.
Další experiment provedený v laboratoři společnosti Ezcurra použil dříve zavedený model onemocnění u lidí, který se používal C. elegans obnovit svalovou paralýzu související s věkem. Vědci analyzovali účinky „koktejlu“ 14 různých bakteriálních kmenů, které tvoří experimentální mikrobiom.
Zjistili, že tento experimentální koktejl silně potlačil věkem vyvolanou paralýzu. Média extrahovaná z experimentálního mikrobiomu měla také stejný pozitivní účinek.
Střevní bakterie a stárnutí člověka: Co bude dál?
V budoucnu se tým Ezcurry snaží zjistit, zda může kolonizovat C. elegans s lidskými bakteriálními kmeny ke studiu účinků na stárnutí a rozpětí zdraví.
Výzkumník nedávno obdržel finanční prostředky od společnosti Wellcome Trust na používání jednoduchých lidských mikrobiomů - jako jsou bakterie, které mají příznivý vliv na zdraví a bakterie, které mají negativní vliv na zdraví - a studium jejich účinků v C. elegans.
Vědci pomocí zobrazování v reálném čase doufají, že odhalí molekulární mechanismy, které podporují interakce mezi hostitelem a mikrobiomem a jejich účinky na proces stárnutí.
"Další krok mého výzkumu," řekl Ezcurra Lékařské zprávy dnes„Je použít C. elegans klást konkrétní otázky o roli mikrobiomu v lidském zdraví. “
"Existuje mnoho, mnoho studií, které ukazují, že mezi mikrobiomem a nemocemi, jako jsou psychiatrická onemocnění, neurodegenerativní onemocnění, obezita, cukrovka atd., Existuje souvislost, ale nechápeme, co je příčina a [co je] účinek."
"Je skutečná potřeba zjistit přesný vztah mezi složením mikrobiomu a nemocí," pokračovala. "Které mikrobiální kmeny přispívají ke zdraví a chorobám, a co je důležitější, jak tyto kmeny přispívají ke zdraví?"
"Je zřejmé, že rozmanitost mikrobiomů je pro lidské zdraví důležitá," dodal Ezcurra. "Mnoho faktorů přispívá k rozmanitosti mikrobiomů, jako je strava a životní styl, a jak stárneme, obvykle dochází ke ztrátě rozmanitosti."
"Lepším pochopením vazeb mezi výživou, mikrobiomy a zdravím můžeme pochopit, jak si starší lidé mohou udržovat svůj mikrobiom, a také jim přímo pomoci pomocí pre- a probiotických strategií." To by nám pomohlo lépe stárnout, udržovat zdraví a kvalitu života ve stáří bez drog nebo chirurgického zákroku. “
Marina Ezcurra, Ph.D.
