Sú črevné baktérie kľúčom k zdravému starnutiu?
Stále väčší počet nedávnych štúdií si kladie dôležitú otázku: Sú črevné baktérie kľúčom k zdravému starnutiu? Nový výskum, ktorý bol nedávno predstavený na London Microbiome Meeting, nás približuje k odpovedi.
V starodávnom mýte o Tithonovi rovnomenný hlavný hrdina žiada bohov, aby žili navždy, ale zabúda požadovať večnú mladosť.
Aj keď získal nesmrteľnosť, choroby staroby Tithona nakoniec porazili a svoju nesmrteľnosť ľutuje.
Zatiaľ čo dosiahnutie dlhovekosti je cieľom, ktorý stojí za to sledovať, a ambíciou, ktorú si ľudstvo uchováva od čias starovekého Grécka, mýtus o Tithonovi pripomína, že dlhý život má malú hodnotu, ak je plný chorôb.
S rastúcou dĺžkou života človeka starne svetová populácia oveľa rýchlejšie. Organizácia Spojených národov odhaduje, že populácia starších ľudí - teda počet ľudí vo veku 60 rokov a viac - sa zvyšuje približne o 3 percentá ročne.
Podľa posledných odhadov v súčasnosti na celom svete žije 962 miliónov ľudí vo veku 60 rokov a viac. Predpokladá sa, že do roku 2050 sa tento počet viac ako zdvojnásobí a počet osôb vo veku 80 rokov a viac sa má strojnásobiť.
Starnutie sprevádza celý rad chronických chorôb. Napríklad do roku 2060 sa zaťaženie Alzheimerovou chorobou v USA zdvojnásobí, hovoria Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Predpovedajú, že do tej doby bude mať Alzheimerova choroba a iné formy demencie takmer 14 miliónov ľudí a vedci sa usilovne snažia zabrániť tejto a ďalším chorobám súvisiacim s vekom.
Takže otázka „Ako môžeme žiť dlhšie a zdravšie životy?" pomaly nahrádza text „Ako môžeme žiť dlhšie?“ Keď sa vedci pustia do hľadania dlhšieho rozpätia zdravia, je čoraz jasnejšie, že starnutie nie je len nevyhnutný proces, ktorý sa jednoducho „deje“, ale že existujú presné molekulárne mechanizmy, ktoré ho regulujú.
Marina Ezcurra, PhD. - lektorka neurovied na Fakulte biologických a chemických vied na Queen Mary University v Londýne vo Veľkej Británii - venuje svoj čas porozumeniu týmto mechanizmom.
Jej výskum sa zameriava na to, ako sa starnutie a s ním súvisiace choroby vyskytujú u červa tzv Caenorhabditis elegans. Ezcurra a jej tím v poslednej dobe skúmajú starnutie gastrointestinálneho traktu a úlohu mikrobiómu v tomto procese.
Dňa 24. októbra 2018 predstavila Ezcurra svoj výskum na londýnskom stretnutí mikrobiómov vo Veľkej Británii. V tejto funkcii Spotlight podávame správy o kľúčových aspektoch jej prezentácie.
Používanie „červa“ na štúdium starnutia človeka
Vo svojej prezentácii s názvom „Červí bug: kombinovaný modelový systém na štúdium interakcií hostiteľ-mikrobióm“ - predstavila Ezcurra C. elegans ako životaschopný model pre štúdium starnutia. C. elegans má životnosť iba 2–3 týždne, ale s pribúdajúcim vekom si vytvára niekoľko patológií - rovnako ako ľudský organizmus.
Avšak v prípade C. elegans, všetky patológie spadajú do jedinej: gastrointestinálne starnutie.
Ako vysvetlila Ezcurra vo svojom vystúpení, všetky liečby zvyšujúce životnosť, ktoré vedci aplikovali C. elegans pracovať potlačením starnutia čreva.
Použitím C. elegans, vedci môžu skúmať množstvo procesov súvisiacich s vekom, ako je odolnosť proti stresu, rast, plodnosť a životnosť. Využili to aj odborníci C. elegans ako model pre niekoľko ľudských chorôb, ako je Alzheimerova choroba.
Ezcurra cituje existujúci výskum, ktorý videl C. elegans kŕmené Escherichia coli. Keď sa červ živí baktériami, vytvorili vedci asi 4 000 mutantných kmeňov E. coli, každý so špecifickým génom vymazaný. Potom sa tím nasýtil C. elegans každý z týchto kmeňov a skúmali sa účinky.
Hlavná autorka štúdie Meng Wang - ktorá je docentkou molekulárnej a ľudskej genetiky na Baylor College of Medicine v Houstone v Texase - o zisteniach informovala slovami: „Kŕmili sme C. elegans každú jednotlivú mutantnú baktériu a potom sa pozrela na životnosť červov. “
"Z takmer 4 000 bakteriálnych génov, ktoré sme testovali, 29, keď boli odstránené, predĺžilo životnosť červov." Dvanásť z týchto bakteriálnych mutantov tiež chránilo červy pred rastom nádorov a hromadením amyloidu-beta, ktorý je pre ľudí charakteristický pre Alzheimerovu chorobu. “
Meng Wang
Vedci tiež zistili, že jeden bakteriálny mutant nadprodukoval látku nazývanú kyselina kánová; táto zlúčenina zvýšila dlhovekosť stimuláciou aktivity v mitochondriách, takzvaných elektrárňach bunky, ktoré sú zodpovedné za premenu živín na energiu.
Boj proti starnutiu liekom na cukrovku
Ezcurra vo svojom vystúpení spomenula ďalší príklad úspešného výskumu C. elegans ktoré preukázali účinky mikrobiómu na proces starnutia. Táto štúdia zahŕňala bežné liečivo na diabetes metformín.
Metformín je v súčasnosti najpredávanejší liek na cukrovku na svete. Predchádzajúce výskumy zistili, že perorálne lieky nielen znižujú hladinu cukru v krvi, ale tiež znižujú riziko rakoviny.
Vedci zistili, že liek môže oddialiť starnutie u myší a C. elegans. Metformín sa v súčasnosti testuje v klinických štúdiách ako potenciálna liečba proti starnutiu a chorobám súvisiacim so starnutím.
Ako výskumníčka vysvetlila vo svojej prednáške, znamená to, že metformín by sa mohol potenciálne zamerať na niekoľko chronických chorôb súvisiacich s vekom naraz. Metformín môže byť schopný zamerať sa nielen na cukrovku, ale aj na rakovinu a Alzheimerovu chorobu.
Zaujímavosťou účinkov metformínu je, že spomaľujú starnutie cez baktérie. Štúdie v C. elegans ktoré citovala Ezcurra, ukázali, že účinky metformínu na dlhovekosť pri nedostatku baktérií nefungujú.
Konkrétne metformín ovplyvňuje bakteriálny metabolizmus folátu, vysvetlil Ezcurra, ktorý naopak spúšťa reťazovú reakciu, ktorá končí aktiváciou molekulárnej dráhy, o ktorej je známe, že reguluje starnutie.
Kombinovanie E. coli s C. elegans
Ezcurrov vlastný výskum sa snaží spojiť dva modelové organizmy - E. coli a C. elegans - študovať, ako baktérie sprostredkúvajú proces starnutia.
Predchádzajúce štúdie dráždili mikrobióm vírusu C. elegans, a ďalší kolonizovali črevo C. elegans s E. coli OP50 a všimol si niektoré zaujímavé efekty. Bakteriálny kmeň mal pozitívny vplyv na reprodukciu, imunitu a reakciu organizmu na stres.
Ezcurra a jej kolegovia si teda položili otázku, či existujú ďalšie ďalšie účinky, ktoré má OP50 na proces starnutia. Pokusy vykonané v jej laboratóriu odhalili, že pridávanie antibiotík červom sa kolonizovalo E. coli OP50 zlepšuje črevné starnutie. Vymazanie bakteriálneho rastu oddialilo atrofiu čreva, ktorá sa s pribúdajúcim vekom zvyčajne stáva C. elegans.
Vedci tiež našli dva kmene baktérií z C. elegans mikrobióm, ktorý znižuje starnutie čreva. Preto výskum zistil, že účinky proti starnutiu je možné dosiahnuť aj bez toho, aby ste vymazali množenie baktérií, ale urobte pravý opak: kolonizáciu čreva špecifickými kmeňmi baktérií.
Pri ďalšom experimente uskutočnenom v laboratóriu spoločnosti Ezcurra sa použil predtým zavedený model ľudskej choroby, ktorý sa používal C. elegans obnoviť svalovú paralýzu súvisiacu s vekom. Vedci analyzovali účinky „kokteilu“ 14 rôznych bakteriálnych kmeňov, ktoré tvoria experimentálny mikrobióm.
Zistili, že tento experimentálny kokteil silno potláčal vekom vyvolanú paralýzu. Rovnaký pozitívny účinok mali aj médiá extrahované z experimentálneho mikrobiómu.
Črevné baktérie a starnutie človeka: Čo bude ďalej?
Tím Ezcurry sa v budúcnosti snaží zistiť, či môže kolonizovať C. elegans s ľudskými bakteriálnymi kmeňmi na štúdium účinkov na starnutie a zdravie.
Vedec nedávno získal finančné prostriedky od spoločnosti Wellcome Trust na používanie jednoduchých ľudských mikrobiómov - napríklad baktérií, ktoré majú priaznivý vplyv na zdravie a baktérií, ktoré majú negatívny vplyv na zdravie - a na štúdium ich účinkov na C. elegans.
Vedci dúfajú, že pomocou zobrazovania v reálnom čase odhalia molekulárne mechanizmy, ktoré sú základom interakcií medzi hostiteľom a mikrobiómom, ako aj ich účinkov na proces starnutia.
"Ďalší krok v mojom výskume," povedal Ezcurra Lekárske správy dnes, „Je použiť C. elegans klásť konkrétne otázky o úlohe mikrobiómu v ľudskom zdraví. “
"Existuje veľa a veľa štúdií, ktoré ukazujú, že medzi mikrobiómom a chorobami, ako sú psychiatrické choroby, neurodegeneratívne choroby, obezita, cukrovka atď., Existujú väzby." Nechápeme však, čo je príčina a [čo je] účinok. "
"Je skutočne potrebné zistiť presný vzťah medzi zložením mikrobiómu a chorobou," pokračovala. "Ktoré mikrobiálne kmene prispievajú k zdraviu a chorobe, a čo je dôležitejšie, ako tieto kmene prispievajú k zdraviu?"
"Je zrejmé, že rozmanitosť mikrobiómov je dôležitá pre ľudské zdravie," dodal Ezcurra. „K rozmanitosti mikrobiómov prispieva veľa faktorov, ako je strava a životný štýl. S pribúdajúcim vekom obvykle dochádzame k strate rozmanitosti.“
„Lepším porozumením väzieb medzi výživou, mikrobiómami a zdravím môžeme pochopiť, ako si starší ľudia môžu udržiavať svoj mikrobióm, a tiež im priamo pomôcť pomocou pre- a probiotických stratégií. To by nám pomohlo lepšie starnúť, udržiavať zdravie a kvalitu života v starobe bez liekov alebo chirurgického zákroku. “
Marina Ezcurra, PhD.
