Чревните бактерии ключови ли са за здравословното стареене?
Все по-голям брой скорошни проучвания задават важен въпрос: Имат ли бактериите в червата ключът към здравословното стареене? Ново изследване, представено наскоро на Лондонската среща по микробиоми, ни доближава до отговора.
В древния мит за Титон, едноименният герой моли боговете да живеят вечно, но забравя да изисква вечна младост.
Въпреки че е придобил безсмъртие, болестите на старостта в крайна сметка побеждават Титон и той горчиво съжалява за безсмъртието си.
Докато постигането на дълголетие е цел, която си струва да се преследва и амбиция, която човечеството е имало от времето на Древна Гърция, митът за Титон ни напомня, че дългият живот няма голяма стойност, ако е осеян с болести.
С увеличаването на продължителността на човешкия живот световното население застарява с много по-високи темпове. В действителност ООН смята, че възрастното население - т.е. броят на хората на възраст 60 и повече години - се увеличава със скорост от приблизително 3 процента годишно.
В момента по света има 962 милиона души на възраст 60 и повече години, според последните оценки. До 2050 г. този брой се очаква да се увеличи повече от два пъти, а броят на хората на 80 и повече години се очаква да се утрои.
Редица хронични заболявания съпътстват стареенето. Например до 2060 г. бремето на болестта на Алцхаймер в САЩ ще се удвои, казват Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC).
Те прогнозират, че дотогава почти 14 милиона души ще имат Алцхаймер и други форми на деменция, а изследователите усилено се опитват да предотвратят това и други свързани с възрастта заболявания.
И така, въпросът „Как можем да живеем по-дълго и по-здравословни животи? " бавно заменя това на „Как можем да живеем по-дълго?“ Докато учените се стремят към по-дълъг период на здраве, става все по-ясно, че стареенето не е просто неизбежен процес, който просто „се случва“, а че има точни молекулярни механизми, които го регулират.
Марина Ескура, д-р. - преподавател по неврология в Училището по биологични и химични науки към Лондонския университет "Кралица Мери" в Обединеното кралство - посвещава времето си на разбирането на тези механизми.
Нейното изследване се фокусира върху това как стареенето и свързаните с него заболявания се срещат при червей, наречен Caenorhabditis elegans. Съвсем наскоро Ezcurra и нейният екип изследват стареенето на стомашно-чревния тракт и ролята на микробиома в този процес.
На 24 октомври 2018 г. Ezcurra представи своето изследване на Лондонската среща на микробиомите в Обединеното кралство. В тази функция на Spotlight ние докладваме за основните изводи от нейната презентация.
Използване на „червей“ за изследване на стареенето на човека
В презентацията си - озаглавена „Червеят-бъг: комбинирана моделна система за изследване на взаимодействията между гостоприемника и микробиома“ - Ezcurra представи C. elegans като жизнеспособен модел за изучаване на стареенето. C. elegans има продължителност на живота само 2-3 седмици, но с напредването на възрастта развива няколко патологии - точно като човешкия организъм.
В случая на C. elegans, всички патологии се свеждат до една единствена: стареене на стомашно-чревния тракт.
Както Ezcurra обясни в речта си, всички удължаващи продължителността на живота лечения, към които учените са прилагали C. elegans работят чрез потискане на чревното стареене.
Използвайки C. elegans, изследователите могат да изследват множество процеси, свързани с възрастта, като устойчивост на стрес, растеж, плодовитост и продължителност на живота. Експертите също са използвали C. elegans като модел за няколко човешки заболявания, като Алцхаймер.
Ezcurra цитира съществуващи изследвания, които видяха C. elegans хранени с Ешерихия коли. Докато червеят се храни с бактерии, изследователите са създали около 4000 мутантни щама на Е. coli, всеки със специфичен ген изтрит. След това екипът се храни C. elegans всеки от тези щамове и изследва ефектите.
Старшият автор на изследването Мън Уанг - който е доцент по молекулярна и човешка генетика в Медицинския колеж Baylor в Хюстън, Тексас - докладва за констатациите, казвайки: „Хранехме C. elegans всяка отделна мутантна бактерия и след това разгледа продължителността на живота на червеите. "
„От близо 4000 бактериални гена, които тествахме, 29, когато бяха изтрити, увеличиха продължителността на живота на червеите. Дванадесет от тези бактериални мутанти също предпазват червеите от туморен растеж и натрупване на амилоид-бета, характерно за болестта на Алцхаймер при хората. "
Мън Уанг
Също така изследователите установяват, че един бактериален мутант свръхпродуцира вещество, наречено коланова киселина; това съединение увеличава дълголетието чрез стимулиране на активността в митохондриите, така наречените електроцентрали на клетката, които са отговорни за превръщането на хранителните вещества в енергия.
Борба със стареенето с лекарство за диабет
В речта си Езкура спомена още един пример за успешно изследване на C. elegans което показа ефекта на микробиома върху процеса на стареене. Това проучване включва общото лекарство за диабет метформин.
Понастоящем метформин е най-често предписваното лекарство за диабет в света. Предишни изследвания са установили, че пероралното лечение не само намалява нивата на кръвната захар, но също така намалява риска от рак.
Учените установиха, че лекарството може да забави стареенето при мишки и C. elegans. Понастоящем метформинът се тества в клинични изпитвания като потенциално средство за лечение срещу стареене и заболявания, свързани със стареенето.
Както изследователят обясни в речта си, това означава, че метформинът може потенциално да насочи едновременно няколко възрастови хронични заболявания. Метформинът може да бъде насочен не само към диабета, но и към рака и патологиите на Алцхаймер.
Интересното при ефектите на метформин е, че те забавят стареенето през бактерии. Проучвания в C. elegans цитираните от Ezcurra са показали, че ефектите на дълголетието на метформин не действат при липса на бактерии.
По-конкретно, метформин влияе върху фолатния бактериален метаболизъм, обясни Ezcurra, което от своя страна предизвиква верижна реакция, която завършва с активирането на молекулярен път, за който е известно, че регулира стареенето.
Комбиниране E.coli с C. elegans
Собственото изследване на Ezcurra се стреми да комбинира два моделни организма - Е. coli и C. elegans - да проучи как бактериите медиират процеса на стареене.
Предишни проучвания показаха микробиома на C. elegans, а други са колонизирали червата на C. elegans с Е. coli OP50 и забелязах някои интересни ефекти. Бактериалният щам имаше положителни ефекти върху репродукцията, имунитета и реакцията на организма към стрес.
И така, Ezcurra и нейните колеги се чудеха дали има други допълнителни ефекти, които OP50 има върху процеса на стареене. Експерименти, проведени в нейната лаборатория, разкриват, че добавянето на антибиотици към червеите, колонизирани с Е. coli OP50 подобрява стареенето на червата. Унищожаването на бактериалния растеж забавя атрофията на червата, която има тенденция да се случва с възрастта в C. elegans.
Също така изследователите откриха два щама бактерии от C. elegans микробиом, който намалява чревното стареене. Следователно, установи изследването, ефектите против стареене също могат да бъдат постигнати, без да се изтрива растежа на бактериите, а чрез точно обратното: колонизиране на червата със специфични щамове бактерии.
Друг експеримент, проведен в лабораторията на Ezcurra, използва предварително установен модел на човешко заболяване, който се използва C. elegans за пресъздаване на свързана с възрастта мускулна парализа. Изследователите анализираха ефектите на „коктейл“ от 14 различни бактериални щама, които съставляват експерименталния микробиом.
Те откриха, че този експериментален коктейл силно потиска парализата, предизвикана от възрастта. Също така, средата, извлечена от експерименталния микробиом, имаше същия положителен ефект.
Чревни бактерии и стареене на човека: Какво следва?
В бъдеще екипът на Ezcurra се стреми да види дали може да колонизира C. elegans с човешки бактериални щамове за изследване на ефектите върху стареенето и здравето.
Изследователят наскоро получи финансиране от Trust Trust, за да използва прости човешки микробиоми - като бактерии, които имат благоприятен ефект върху здравето и бактерии, които влияят негативно на здравето - и да проучи техните ефекти в C. elegans.
Използвайки изображения в реално време, учените се надяват да разгадаят молекулярните механизми, които са в основата на взаимодействията между гостоприемника и микробиома, както и техните ефекти върху процеса на стареене.
„Следващата стъпка за моите изследвания“, каза Езкура Медицински новини днес, “Е да се използва C. elegans да задават конкретни въпроси за ролята на микробиома в човешкото здраве. "
„Има много, много проучвания, които показват, че има връзки между микробиома и болести, като психиатрични заболявания, невродегенеративни заболявания, затлъстяване, диабет и т.н., но ние не разбираме каква е причината и [какво е] ефектът.“
„Има реална нужда да се установи точната връзка между микробиомния състав и болестта“, продължи тя. „Кои микробни щамове допринасят за здравето и болестите и по-важното е как тези щамове допринасят за здравето?“
„Става ясно, че микробиомното разнообразие е важно за човешкото здраве“, добави Езкура. „Много фактори допринасят за разнообразието на микробиомите, като диета и начин на живот, а когато остареем, обикновено изпитваме загуба в многообразието.“
„Чрез по-добро разбиране на връзките между храненето, микробиома и здравето, можем да разберем как възрастните хора могат да поддържат своя микробиом, а също така да им помагаме директно, като използваме стратегии преди и пробиотици. Това би ни помогнало да остаряваме по [по] добър начин, като поддържаме здравето и качеството на живот в напреднала възраст без лекарства или хирургическа намеса.
Марина Ескура, д-р.
