Môže črevný mikrobióm odhaliť tajomstvá starnutia?
Nová štúdia ukázala, ako môže črevná mikrobiota starších myší podporovať nervový rast mladých myší, čo vedie k sľubnému vývoju v budúcich liečebných postupoch.
Výskumná skupina so sídlom na Nanyang Technological University (NTU) v Singapure preniesla črevnú mikrobiotu starších myší do čriev mladších myší s menej vyvinutou črevnou faunou.
To malo za následok zvýšenú neurogenézu (rast neurónov) v mozgu a zmenené starnutie, čo naznačuje, že symbiotický vzťah medzi baktériami a ich hostiteľmi môže mať významné prínosy pre zdravie.
Za posledných 20 rokov došlo k významnému zvýšeniu rozsahu výskumu vzťahu medzi hostiteľom a baktériami, ktoré v ňom alebo na ňom žijú. Výsledky týchto štúdií potvrdili dôležitú úlohu pre tento vzťah vo výžive, metabolizme a správaní.
Lekárska komunita dúfa, že tieto najnovšie výsledky by mohli viesť k rozvoju liečby založenej na potravinách, ktorá pomôže spomaliť proces starnutia.
V tejto štúdii sa výskumný tím pokúsil odhaliť funkčné vlastnosti črevnej mikrobioty starnúceho hostiteľa. Vedci transplantovali črevnú mikrobiotu zo starých alebo mladých myší do mladých príjemcov myší bez zárodkov.
Zistenia sa objavujú v časopise Prírodovedná translačná medicína.
Čo obsahoval výskum?
Črevný mikrobióm sa mení s pribúdajúcim vekom hostiteľa. Na preskúmanie jeho vývoja transplantoval výskumný tím črevný mikrobióm z 24-mesačných myší do mladých 6-týždňových myší bez zárodkov.
Tím viedol profesor Sven Pettersson z lekárskej fakulty NTU Lee Kong Chian.
Po 8 týždňoch profesor Pettersson a kolegovia pozorovali zvýšený intestinálny rast a zvýšenú neurogenézu v mozgu myší.
Na kontrolu experimentu tím preniesol črevný mikrobióm mladých myší do myší bez zárodkov rovnakého veku. Vedci nepozorovali rovnaké účinky, aké zaznamenali u myší, ktoré dostávali črevný mikrobióm od starších myší.
Tím tiež vykonal molekulárnu analýzu na hlodavcoch a zistil, že majú zvýšené hladiny butyrátu. Butyrát je mastná kyselina s krátkym reťazcom, ktorú produkujú črevné mikróby.
Butyrát je prospešný pre zdravie a môže chrániť pred chorobami, ako sú zápalové ochorenia čriev, rakovina hrubého čreva a konečníka, obezita a cukrovka.
Obohatenie určitých črevných mikróbov a zvýšená bakteriálna fermentácia vlákniny v hrubom čreve viedla k týmto zvýšeným hladinám butyrátu. Zvýšená hladina butyrátu zase stimulovala produkciu hormónu pro-dlhovekosti FGF21.
FGF21 je fibroblastový rastový faktor, ktorý hrá dôležitú úlohu pri regulácii metabolizmu. Zvýšené hladiny FGF21 boli tiež spojené so zvýšenou aktivitou AMPK a SIRT-1 a zníženou signalizáciou mTOR.
To je dôležité, pretože zvýšená AMPK vedie k zvýšenému príjmu mastných kyselín s krátkym reťazcom počas bunkového metabolizmu. SIRT-1 tiež reguluje homeostázu a môže chrániť pred rôznymi ľudskými poruchami.
Znížený mTOR môže chrániť pred ľudskými rakovinami a rôznymi zápalovými ochoreniami.
Vedci ďalej skúmali vplyv transplantácií črevných mikrobiómov na tráviaci trakt myší.
Normálne starnutie črevného tkaniva znižuje životaschopnosť črevných buniek. To má asociácie so zníženou tvorbou hlienu, čo môže viesť k zvýšenému poškodeniu a smrti buniek.
Vedci zistili, že transplantácia mikrobiómu starších myší na mladšie myši viedla k zvýšeniu dĺžky a šírky klkov, čo sú malé útvary tvoriace stenu čreva.
Myši, ktoré dostali mikrobióm od starších myší, mali tiež dlhšie hrubé črevo a dlhšie tenké črevo ako kontrolná skupina, ktorá dostala mikrobióm od iných mladých myší.
Vedci tiež dali mladým myšiam bez zárodkov samotný butyrát a pozorovali, že to viedlo k podobnému zvýšeniu neurogenézy a rastu čriev.
Ako boli tieto výsledky prijaté?
Na tieto výsledky zareagovali vedci z celého sveta. Dr. Dario Riccardo Valenzano, vedúci skupiny na Inštitúte Maxa Plancka pre biológiu starnutia v Nemecku, hovorí: „Tieto výsledky sú vzrušujúce a vyvolávajú niekoľko nových otvorených otázok tak pre biológiu starnutia, ako aj pre výskum mikrobiómov.“
Niektoré z týchto otázok, hovorí Dr. Valenzano, zahŕňajú „či existuje aktívna akvizícia mikróbov produkujúcich butyrát počas života myší a či extrémne starnutie vedie k strate tejto základnej mikrobiálnej komunity, ktorá môže byť nakoniec zodpovedná za dysbiózu a starnutie súvisiace dysfunkcie. “
Profesor Brian Kennedy, riaditeľ Centra pre zdravé starnutie na Singapurskej národnej univerzite, hovorí: „Je zaujímavé, že mikrobióm staršieho zvieraťa môže u mladého príjemcu podporovať mladistvé fenotypy.“
"To naznačuje, že mikrobiota so starnutím boli upravené tak, aby kompenzovali hromadiace sa deficity hostiteľa, a vedie k otázke, či by mikrobióm z mladého zvieraťa mal na mladého hostiteľa väčšie alebo menšie účinky."
„Zistenia posúvajú naše chápanie vzťahu medzi mikrobiómom a jeho hostiteľom počas starnutia vpred a vytvárajú pôdu pre vývoj intervencií súvisiacich s mikrobiómom na podporu zdravej dlhovekosti.“
Prof. Brian Kennedy
Dôsledky pre budúcu liečbu
Tieto výsledky sú veľmi sľubné pre budúci pokrok v liečbe chorôb spojených so starnutím, ako sú neurogeneratívne poruchy.
Tvrdia, že zloženie črevnej mikrobioty a dynamiky je citlivé na vek a že reakcia na mikrobiálne podnety v ranom veku sa významne líši od odpovede v neskoršom veku.
Výsledky naznačujú, že črevná mikrobiota starších hostiteľov s metabolickou homeostázou môže podporovať zdravie hostiteľa. Naproti tomu u dospelých s diabetom 2. typu môže črevný mikrobióm indukovať zápalové cesty.
Medzi obmedzenia tejto štúdie patrí skutočnosť, že mikrobiómy sa môžu v priebehu štúdie meniť, a to aj pri kontrolovaných pokusoch, ako sú tu uvedené experimenty.
Je tiež možné, že úlohu zohrávajú aj ďalšie mikrobiálne metabolity a bunkové dráhy, ale vedci ich v tejto štúdii neskúmali.
