Кишечные бактерии - ключ к здоровому старению?
Все большее количество недавних исследований задает важный вопрос: являются ли кишечные бактерии ключом к здоровому старению? Новое исследование, недавно представленное на Лондонской конференции по микробиомам, приближает нас к ответу.
В древнем мифе о Тифоне одноименный главный герой просит богов жить вечно, но забывает требовать вечной молодости.
Хотя он обрел бессмертие, болезни старости в конечном итоге побеждают Тифона, и он горько сожалеет о своем бессмертии.
Хотя достижение долголетия - это цель, к которой стоит стремиться, и амбиции, которые человечество вынашивает со времен Древней Греции, миф о Тифоне напоминает нам, что долгая жизнь не имеет большого значения, если она пронизана болезнями.
По мере увеличения средней продолжительности жизни население мира стареет гораздо более высокими темпами. Фактически, по оценкам Организации Объединенных Наций, пожилое население, то есть количество людей в возрасте 60 лет и старше, увеличивается примерно на 3 процента в год.
По последним оценкам, в настоящее время в мире насчитывается 962 миллиона человек в возрасте 60 лет и старше. К 2050 году это число, по прогнозам, более чем удвоится, а число людей в возрасте 80 лет и старше, как ожидается, утроится.
Старение сопровождается рядом хронических заболеваний. К 2060 году, например, бремя болезни Альцгеймера в Соединенных Штатах удвоится, говорят Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC).
Они предсказывают, что почти 14 миллионов людей будут иметь болезнь Альцгеймера и другие формы деменции, то и исследователи упорно работает, пытаясь предотвратить это и другие возрастные заболевания, связанные с.
Итак, вопрос «Как жить дольше? и здоровее жизни?" постепенно заменяет вопрос «Как мы можем жить дольше?» По мере того как ученые приступают к поиску более продолжительного периода здоровья, становится все яснее, что старение - это не просто неизбежный процесс, который просто «происходит», но что существуют точные молекулярные механизмы, которые его регулируют.
Марина Эскурра, доктор философии - преподаватель нейробиологии в Школе биологических и химических наук Лондонского университета Королевы Марии в Соединенном Королевстве - посвящает свое время пониманию этих механизмов.
Ее исследования сосредоточены на том, как старение и связанные с ним заболевания возникают у червя по имени Caenorhabditis elegans. Совсем недавно Эскурра и ее команда изучали старение желудочно-кишечного тракта и роль микробиома в этом процессе.
24 октября 2018 года Эскурра представила свое исследование на Лондонской конференции по микробиому в Великобритании. В этой статье мы сообщаем о ключевых выводах ее презентации.
Использование «червяка» для изучения старения человека
В своей презентации, озаглавленной «Жук-червь: комбинированная модельная система для изучения взаимодействий хозяина и микробиома», Эскурра представила C. elegans как жизнеспособная модель для изучения старения. C. elegans имеет продолжительность жизни всего 2–3 недели, но с возрастом у него развивается несколько патологий - точно так же, как и в организме человека.
Однако в случае C. elegans, все патологии сводятся к одной - старению желудочно-кишечного тракта.
Как объяснила Эскурра в своем выступлении, все методы лечения, увеличивающие продолжительность жизни, которые применяли ученые, C. elegans работают, подавляя старение кишечника.
С помощью C. elegans, исследователи могут изучить множество связанных с возрастом процессов, таких как устойчивость к стрессу, рост, плодовитость и продолжительность жизни. Эксперты также использовали C. elegans в качестве модели для нескольких болезней человека, таких как болезнь Альцгеймера.
Эскурра цитирует существующие исследования, в которых C. elegans кормится кишечная палочка. Поскольку червь питается бактериями, исследователи создали около 4000 мутантных штаммов Кишечная палочка, каждый с конкретным удаленным геном. Затем команда накормила C. elegans каждый из этих штаммов и исследовал эффекты.
Старший автор исследования Мэн Ван - доцент кафедры молекулярной генетики и генетики человека в Медицинском колледже Бейлора в Хьюстоне, штат Техас, - сообщил о результатах, сказав: «Мы накормили C. elegans каждой отдельной мутантной бактерии, а затем изучили продолжительность жизни червей ».
«Из почти 4000 протестированных нами бактериальных генов 29 после удаления увеличили продолжительность жизни червей. Двенадцать из этих бактериальных мутантов также защищали червей от роста опухоли и накопления бета-амилоида, что характерно для болезни Альцгеймера у людей ».
Мэн Ван
Кроме того, исследователи обнаружили, что один бактериальный мутант чрезмерно продуцирует вещество, называемое колановой кислотой; это соединение увеличивает продолжительность жизни, стимулируя активность митохондрий, так называемых электростанций клетки, которые отвечают за превращение питательных веществ в энергию.
Борьба со старением с помощью лекарства от диабета
В своем выступлении Эскурра привела еще один пример успешного исследования C. elegans это показало влияние микробиома на процесс старения. В этом исследовании участвовал распространенный препарат для лечения диабета метформин.
Метформин в настоящее время является наиболее широко назначаемым лекарством от диабета. Предыдущие исследования показали, что пероральные препараты не только снижают уровень сахара в крови, но также снижают риск рака.
Ученые обнаружили, что препарат может замедлять старение у мышей и C. elegans. Метформин в настоящее время проходит клинические испытания в качестве потенциального средства против старения и связанных со старением заболеваний.
Как объяснила исследователь в своем выступлении, это означает, что метформин потенциально может бороться сразу с несколькими возрастными хроническими заболеваниями. Метформин может бороться не только с диабетом, но также с раком и патологиями Альцгеймера.
Эффект метформина интересен тем, что он задерживает старение. через бактерии. Исследования в C. elegans цитированные Эскуррой, показали, что эффекты долголетия метформина не работают в отсутствие бактерий.
В частности, метформин влияет на метаболизм фолиевой кислоты в бактериях, объяснил Эскурра, что, в свою очередь, запускает цепную реакцию, которая заканчивается активацией молекулярного пути, регулирующего старение.
Объединение Кишечная палочка с C. elegans
Собственное исследование Эскурры направлено на объединение двух модельных организмов: Кишечная палочка и C. elegans - изучить, как бактерии опосредуют процесс старения.
Предыдущие исследования выявили микробиом C. elegans, и другие колонизировали кишечник C. elegans с Кишечная палочка OP50 и заметил несколько интересных эффектов. Бактериальный штамм положительно влиял на репродуктивную функцию, иммунитет и реакцию организма на стресс.
Итак, Эскурра и ее коллеги задались вопросом, есть ли какие-либо другие дополнительные эффекты, которые OP50 оказывает на процесс старения. Эксперименты, проведенные в ее лаборатории, показали, что добавление антибиотиков к червям, колонизированным Кишечная палочка OP50 улучшает старение кишечника. Прекращение роста бактерий задержало атрофию кишечника, которая, как правило, происходит с возрастом в C. elegans.
Также исследователи обнаружили два штамма бактерий из C. elegans микробиом, снижающий старение кишечника. Таким образом, исследования показали, что антивозрастные эффекты также могут быть достигнуты без уничтожения роста бактерий, а наоборот: колонизация кишечника определенными штаммами бактерий.
В другом эксперименте, проведенном в лаборатории Эскурры, использовалась ранее установленная модель человеческого заболевания, в которой использовались C. elegans для воссоздания возрастного паралича мышц. Исследователи проанализировали эффекты «коктейля» из 14 различных штаммов бактерий, составляющих экспериментальный микробиом.
Они обнаружили, что этот экспериментальный коктейль сильно подавляет паралич, вызванный возрастом. Такой же положительный эффект имели среды, извлеченные из экспериментального микробиома.
Кишечные бактерии и старение человека: что дальше?
В будущем команда Эскурры стремится увидеть, сможет ли он колонизировать C. elegans с человеческими бактериальными штаммами, чтобы изучить влияние на старение и продолжительность здоровья.
Исследователь недавно получил финансирование от Wellcome Trust на использование простых человеческих микробиомов, таких как бактерии, которые оказывают благотворное влияние на здоровье, и бактерии, отрицательно влияющие на здоровье, и изучение их воздействия в C. elegans.
Используя визуализацию в реальном времени, ученые надеются разгадать молекулярные механизмы, лежащие в основе взаимодействия между хозяином и микробиомом, а также их влияние на процесс старения.
«Следующий шаг в моем исследовании», - сказал Эскурра. Медицинские новости сегодня, «Использовать C. elegans задавать конкретные вопросы о роли микробиома в здоровье человека ».
«Есть много-много исследований, показывающих, что существует связь между микробиомом и заболеваниями, такими как психические заболевания, нейродегенеративные заболевания, ожирение, диабет и т. Д., Но мы не понимаем, что такое причина и [что такое] следствие».
«Существует реальная необходимость выяснить точную взаимосвязь между составом микробиома и заболеванием», - продолжила она. «Какие штаммы микробов способствуют здоровью и болезням и, что более важно, как эти штаммы способствуют здоровью?»
«Становится очевидным, что разнообразие микробиома важно для здоровья человека», - добавил Эскурра. «Разнообразию микробиома способствуют многие факторы, такие как диета и образ жизни, и по мере старения мы обычно теряем разнообразие».
«Лучше понимая связи между питанием, микробиомом и здоровьем, мы можем понять, как пожилые люди могут поддерживать свой микробиом, а также напрямую помогать им, используя пре- и пробиотические стратегии. Это поможет нам лучше стареть, поддерживая здоровье и качество жизни в пожилом возрасте без лекарств и хирургического вмешательства ».
Марина Эскурра, доктор философии
