Může střevní mikrobiom odhalit tajemství stárnutí?
Nová studie ukázala, jak může střevní mikrobiota starších myší podporovat růst nervů u mladých myší, což vede k slibnému vývoji v budoucích léčbách.
Výzkumná skupina se sídlem na Nanyang Technological University (NTU) v Singapuru přenesla střevní mikrobiotu starších myší do střev mladších myší s méně vyvinutou střevní faunou.
To mělo za následek zvýšenou neurogenezi (růst neuronů) v mozku a změněné stárnutí, což naznačuje, že symbiotický vztah mezi bakteriemi a jejich hostitelem může mít významné přínosy pro zdraví.
Za posledních 20 let došlo k významnému nárůstu objemu výzkumu vztahu mezi hostitelem a bakteriemi, které v něm nebo na něm žijí. Výsledky těchto studií prokázaly důležitou roli pro tento vztah ve výživě, metabolismu a chování.
Lékařská komunita doufá, že tyto nejnovější výsledky by mohly vést k vývoji léčby založené na jídle, která pomůže zpomalit proces stárnutí.
V této studii se výzkumný tým pokusil odhalit funkční vlastnosti střevní mikrobioty stárnoucího hostitele. Vědci transplantovali střevní mikroflóru ze starých nebo mladých myší mladým příjemcům myší bez bakterií.
Zjištění se objevují v časopise Science Translational Medicine.
Co výzkum zahrnoval?
Střevní mikrobiom se mění s věkem hostitele a aby výzkumný tým zkoumal, jak se vyvíjí, transplantoval střevní mikrobiom z 24měsíčních myší do mladých 6týdenních myší bez bakterií.
Tým vedl profesor Sven Pettersson z NTU Lee Kong Chian School of Medicine.
Po 8 týdnech profesor Pettersson a kolegové pozorovali zvýšený růst střev a zvýšenou neurogenezi v mozku myší.
Za účelem kontroly experimentu tým přenesl střevní mikrobiom mladých myší do myší bez zárodků stejného věku. Vědci nepozorovali stejné účinky, jaké viděli u myší, které dostaly střevní mikrobiom od starších myší.
Tým také provedl molekulární analýzu hlodavců a zjistil, že mají zvýšené hladiny butyrátu. Butyrát je mastná kyselina s krátkým řetězcem, kterou produkují střevní mikroby.
Butyrát je prospěšný pro zdraví a může chránit před nemocemi, jako je zánětlivé onemocnění střev, kolorektální karcinom, obezita a cukrovka.
Obohacení určitých střevních mikrobů a zvýšená bakteriální fermentace dietních vláken v tlustém střevě vedla k těmto zvýšeným hladinám butyrátu. Zvýšené hladiny butyrátu naopak stimulovaly produkci hormonu pro dlouhověkost FGF21.
FGF21 je růstový faktor fibroblastů, který hraje důležitou roli v regulaci metabolismu. Zvýšené hladiny FGF21 byly také spojeny se zvýšenou aktivitou AMPK a SIRT-1 a sníženou signalizací mTOR.
To je důležité, protože zvýšená AMPK vede ke zvýšené absorpci mastných kyselin s krátkým řetězcem během buněčného metabolismu. SIRT-1 také reguluje homeostázu a může chránit před různými lidskými poruchami.
Snížený mTOR může chránit před lidskými rakovinami a různými zánětlivými chorobami.
Vědci dále zkoumali účinek transplantací střevních mikrobiomů na zažívací ústrojí myší.
Normální stárnutí střevní tkáně snižuje životaschopnost střevních buněk. To má asociace se sníženou produkcí hlenu, což může vést ke zvýšenému poškození a smrti buněk.
Vědci zjistili, že transplantace mikrobiomu starších myší na mladší myši vedla ke zvýšení délky a šířky klků, což jsou malé struktury, které tvoří stěnu střeva.
Myši, které dostaly mikrobiom od starších myší, měly také delší tlusté střevo a delší tenké střevo než kontrolní skupina, která dostávala mikrobiom od jiných mladých myší.
Vědci také dali samotným mladým myším bez zárodků butyrát a zjistili, že to vedlo k podobnému zvýšení neurogeneze a růstu střev.
Jak byly tyto výsledky přijaty?
Vědci z celého světa na tyto výsledky zareagovali. Dr. Dario Riccardo Valenzano, vedoucí skupiny na Institutu Maxe Plancka pro biologii stárnutí v Německu, říká: „Tyto výsledky jsou vzrušující a vyvolávají několik nových otevřených otázek jak pro biologii stárnutí, tak pro výzkum mikrobiomů.“
Některé z těchto otázek, říká Dr. Valenzano, zahrnují „zda během života myší dochází k aktivnímu získávání mikrobů produkujících butyrát a zda extrémní stárnutí vede ke ztrátě této základní mikrobiální komunity, která může být nakonec zodpovědná za dysbiózu a věk související dysfunkce. “
Profesor Brian Kennedy, ředitel Centra pro zdravé stárnutí na Singapurské národní univerzitě, říká: „Je zajímavé, že mikrobiom stárnoucího zvířete může u mladého příjemce podporovat mladé fenotypy.“
"To naznačuje, že mikrobiota se stárnutím byla upravena tak, aby kompenzovala hromadící se deficity hostitele, a vede k otázce, zda by mikrobiom z mladého zvířete měl větší nebo menší účinek na mladého hostitele."
"Zjištění posouvají naše chápání vztahu mezi mikrobiomem a jeho hostitelem během stárnutí a připravují půdu pro vývoj intervencí souvisejících s mikrobiomem na podporu zdravé dlouhověkosti."
Prof. Brian Kennedy
Důsledky pro budoucí léčbu
Tyto výsledky jsou velmi slibné pro budoucí postup v léčbě onemocnění souvisejících se stárnutím, jako jsou neurogenerativní poruchy.
Naznačují, že složení střevní mikrobioty a dynamiky je citlivé na věk a že reakce na mikrobiální podněty v raném životě se významně liší od reakce v pozdějším životě.
Výsledky naznačují, že střevní mikrobiota starších hostitelů s metabolickou homeostázou může podporovat zdraví hostitele. Naproti tomu u dospělých s diabetem typu 2 může střevní mikrobiom indukovat zánětlivé dráhy.
Omezení této studie zahrnují skutečnost, že mikrobiomy se mohou v průběhu studie měnit, a to i při kontrolovaných experimentech, jako jsou ty, které jsou zde uvedeny.
Je také možné, že roli hrají i jiné mikrobiální metabolity a buněčné dráhy, ale vědci je v této studii nezkoumali.
