Vai zarnu mikrobiome var atklāt novecošanas noslēpumus?
Jauns pētījums parādīja, kā vecāku peļu zarnu mikrobiota var veicināt nervu augšanu jaunās pelēs, izraisot daudzsološu attīstību turpmākajā ārstēšanā.
Pētnieku grupa, kas atrodas Nanjangas Tehnoloģiskajā universitātē (NTU) Singapūrā, vecāku peles zarnu mikrobiotu pārnesa jauno peles zarnās ar mazāk attīstītu zarnu faunu.
Tā rezultātā smadzenēs uzlabojās neiroģenēze (neironu augšana) un mainījās novecošana, kas liecina, ka simbiotiskajām attiecībām starp baktērijām un to saimniekorganismu var būt ievērojams ieguvums veselībai.
Pēdējo 20 gadu laikā ir ievērojami pieaudzis pētījumu apjoms par saimnieka un tajā vai uz tā dzīvojošo baktēriju attiecībām. Šo pētījumu rezultāti ir noteikuši nozīmīgu lomu šīm attiecībām uzturā, metabolismā un uzvedībā.
Medicīnas kopiena cer, ka šie jaunākie rezultāti varētu izraisīt uz pārtiku balstītas ārstēšanas attīstību, kas palīdzētu palēnināt novecošanās procesu.
Šajā pētījumā pētnieku grupa mēģināja atklāt novecojošā saimnieka zarnu mikrobiotas funkcionālās īpašības. Pētnieki transplantēja zarnu mikrobiotu no vecām vai jaunām pelēm jauniem pelēm, kas nesatur mikrobus.
Atzinumi parādās žurnālā Zinātnes tulkošanas medicīna.
Ko pētījums ietvēra?
Zarnu mikrobiome mainās, uzņēmējai novecojot, un, lai izpētītu, kā tā attīstās, pētnieku grupa zarnu mikrobiomu no 24 mēnešus vecām pelēm pārstādīja jaunām 6 nedēļu vecām bez baktērijām pelēm.
NTU Lee Kong Chian medicīnas skolas profesors Svens Petersons vadīja komandu.
Pēc 8 nedēļām profesors Petterssons un viņa kolēģi novēroja palielinātu zarnu augšanu un palielinātu neiroģenēzi peles smadzenēs.
Lai kontrolētu eksperimentu, komanda pārcēla jaunu peles zarnu mikrobiomu tāda paša vecuma pelēs bez baktērijām. Pētnieki neievēroja tos pašus efektus, ko viņi redzēja pelēm, kuras saņēma zarnu mikrobiomu no vecākām pelēm.
Komanda arī veica grauzēju molekulāro analīzi un atklāja, ka viņiem ir paaugstināts butirāta līmenis. Butirāts ir īsās ķēdes taukskābe, ko ražo zarnu mikrobi.
Butirāts ir labvēlīgs veselībai un var pasargāt no tādām slimībām kā zarnu iekaisuma slimība, kolorektālais vēzis, aptaukošanās un diabēts.
Atsevišķu zarnu mikrobu bagātināšana un barības šķiedru pastiprināta baktēriju fermentācija resnajā zarnā izraisīja šo paaugstināto butirāta līmeni. Savukārt paaugstināts butirātu līmenis stimulēja ilgmūžības hormona FGF21 ražošanu.
FGF21 ir fibroblastu augšanas faktors, kam ir svarīga loma vielmaiņas regulēšanā. FGF21 līmeņa paaugstināšanās bija saistīta arī ar paaugstinātu AMPK un SIRT-1 aktivitāti un samazinātu mTOR signālu.
Tas ir svarīgi, jo palielināts AMPK izraisa lielāku īsās ķēdes taukskābju uzņemšanu šūnu vielmaiņas laikā. SIRT-1 arī regulē homeostāzi un var pasargāt no dažādiem cilvēku traucējumiem.
Samazināts mTOR var pasargāt no cilvēka vēža un dažādām iekaisuma slimībām.
Pētnieki turpināja pētīt zarnu mikrobiomu transplantācijas ietekmi uz peles gremošanas traktu.
Normāla zarnu audu novecošana samazina zarnu šūnu dzīvotspēju. Tam ir asociācijas ar samazinātu gļotu veidošanos, kas var izraisīt palielinātu šūnu bojājumu un nāvi.
Pētnieki atklāja, ka vecāku peles mikrobiomu pārstādīšana jaunākām pelēm izraisīja villu garuma un platuma palielināšanos, kas ir mazas struktūras, kas veido zarnu sienu.
Pelēm, kuras mikrobiomu bija saņēmušas no vecākām pelēm, bija arī garāka resnās zarnas un garāka tievā zarna nekā kontroles grupai, kura saņēma mikrobiomu no citām jaunām pelēm.
Pētnieki arī deva jaunām pelēm bez baktērijām butirātu un novēroja, ka tas izraisīja līdzīgu neiroģenēzes un zarnu augšanas pieaugumu.
Kā šie rezultāti ir saņemti?
Zinātnieki no visas pasaules ir reaģējuši uz šiem rezultātiem. Dr Dario Riccardo Valenzano, grupas Makss Plankas novecošanas bioloģijas institūta grupas vadītājs Vācijā, saka: "Šie rezultāti ir aizraujoši un rada vairākus jaunus atklātus jautājumus gan novecošanas bioloģijai, gan mikrobiomu izpētei."
Daži no šiem jautājumiem, saka Dr. Valenzano, ietver "vai peles dzīves laikā notiek aktīva butirātu ražojošo mikrobu ieguve un vai galēja novecošana izraisa šīs fundamentālās mikrobu kopienas zaudēšanu, kas galu galā var būt atbildīga par disbiozi un vecuma saistītās disfunkcijas. ”
Turklāt profesors Braiens Kenedijs, Singapūras Nacionālās universitātes Veselīgas novecošanas centra direktors, saka: "Ir intriģējoši, ka veca dzīvnieka mikrobioma var veicināt jaunības fenotipus jaunā recipientā."
"Tas liek domāt, ka mikrobiota ar novecošanos ir modificēta, lai kompensētu uzkrājošos saimnieka deficītu, un liek uzdot jautājumu, vai jauna dzīvnieka mikrobiomei būtu lielāka vai mazāka ietekme uz jauno saimnieku."
"Atzinumi virzās uz priekšu mūsu izpratni par attiecībām starp mikrobiomu un tā saimnieku novecošanas laikā un nosaka pamatu ar mikrobiomu saistītu iejaukšanās procesu attīstībai, lai veicinātu veselīgu ilgmūžību."
Prof. Braiens Kenedijs
Ietekme uz turpmāko ārstēšanu
Šie rezultāti ir ļoti daudzsološi attiecībā uz turpmāku progresu, ārstējot ar novecošanos saistītas slimības, piemēram, neiroģeneratīvus traucējumus.
Viņi liek domāt, ka zarnu mikrobiotas un dinamikas sastāvs ir jutīgs pret vecumu un reakcija uz mikrobu norādēm agrīnā dzīves posmā ievērojami atšķiras no turpmākās dzīves reakcijas.
Rezultāti nozīmē, ka vecāku saimnieku ar vielmaiņas homeostāzi zarnu mikrobiota var atbalstīt saimnieka veselību. Turpretī pieaugušajiem ar 2. tipa cukura diabētu zarnu mikrobioms var izraisīt iekaisuma ceļus.
Šī pētījuma ierobežojumi ietver faktu, ka mikrobiomas pētījuma laikā var mainīties pat kontrolētos eksperimentos, piemēram, šeit aprakstītajos.
Ir arī iespējams, ka loma ir citiem mikrobu metabolītiem un šūnu ceļiem, taču pētnieki tos šajā pētījumā neizpētīja.
