Ovatko suolistobakteerit terveellisen ikääntymisen avain?
Yhä useammat viimeaikaiset tutkimukset esittävät tärkeän kysymyksen: Onko suolistobakteereilla terveellisen ikääntymisen avain? Äskettäin Lontoon mikrobiologikokouksessa esitelty uusi tutkimus tuo meidät lähemmäksi vastausta.
Muinaisessa Tithonus-myytissä samanlainen päähenkilö pyytää jumalia elämään ikuisesti, mutta unohtaa vaatia ikuista nuoruutta.
Vaikka hän sai kuolemattomuuden, vanhuuden sairaudet lopulta voittavat Tithonus, ja hän katuu katkerasti kuolemattomuuttaan.
Vaikka pitkäikäisyyden saavuttaminen on tavoiteltava arvo ja kunnianhimo, jota ihmiskunta on kantanut antiikin Kreikan ajoista lähtien, Tithonus-myytti muistuttaa meitä siitä, että pitkällä elämällä on vain vähän arvoa, jos se on täynnä sairauksia.
Ihmisten elinajanodotteen kasvaessa maailman väestö ikääntyy paljon nopeammin. Itse asiassa Yhdistyneiden Kansakuntien arvion mukaan vanhempi väestö - eli yli 60-vuotiaiden määrä - kasvaa noin 3 prosenttia vuodessa.
Tällä hetkellä maailmanlaajuisesti on 962 miljoonaa yli 60-vuotiasta ihmistä viimeisimpien arvioiden mukaan. Vuoteen 2050 mennessä tämän määrän ennustetaan yli kaksinkertaistuvan, ja yli 80-vuotiaiden ihmisten määrän odotetaan kolminkertaistuvan.
Ikääntymisen mukana on joukko kroonisia sairauksia. Esimerkiksi vuoteen 2060 mennessä esimerkiksi Alzheimerin taudin taakka Yhdysvalloissa on kaksinkertaistunut, sanovat tautien torjunnan ja ehkäisyn keskukset (CDC).
He ennustavat, että lähes 14 miljoonalla ihmisellä on siihen mennessä Alzheimerin tauti ja muut dementian muodot, ja tutkijat yrittävät kovasti yrittää estää tätä ja muita ikään liittyviä sairauksia.
Joten kysymys "Kuinka voimme elää pidempään ja terveellisempiä elää? " korvaa hitaasti "Kuinka voimme elää pidempään?" Kun tiedemiehet pyrkivät pidempään terveydenhuoltoon, on käymässä selvemmäksi, että ikääntyminen ei ole vain väistämätön prosessi, joka yksinkertaisesti "tapahtuu", mutta että sitä säätelevät tarkat molekyylimekanismit.
Marina Ezcurra, Ph.D. - neurotieteiden luennoitsija Lontoon Queen Mary -yliopiston biologian ja kemian tiedekunnassa - omistaa aikansa näiden mekanismien ymmärtämiseen.
Hänen tutkimuksensa keskittyy ikääntymisen ja siihen liittyvien sairauksien esiintymiseen matossa nimeltä Caenorhabditis elegans. Viime aikoina Ezcurra ja hänen tiiminsä ovat tutkineet maha-suolikanavan ikääntymistä ja mikrobiomin roolia tässä prosessissa.
Ezcurra esitteli tutkimuksensa 24. lokakuuta 2018 Lontoon Microbiome-kokouksessa Isossa-Britanniassa. Tässä Spotlight-ominaisuudessa raportoimme hänen esityksensä tärkeimmistä takaisista.
”Mato-virheen” käyttäminen ihmisen ikääntymisen tutkimiseen
Ezcurra esitteli esityksessään "Mato-vika: yhdistetty mallijärjestelmä isäntämikrobiomien vuorovaikutusten tutkimiseksi". C. elegans elinkelpoisena mallina ikääntymisen tutkimiseen. C. elegans elinikä on vain 2–3 viikkoa, mutta ikääntyessään sillä on useita patologioita - aivan kuten ihmisen organisminkin.
Kuitenkin C. elegans, kaikki patologiat laskevat yhdeksi: ruoansulatuskanavan ikääntyminen.
Kuten Ezcurra selitti puheessaan, kaikki eliniän pidentävät hoidot, joihin tutkijat ovat soveltaneet C. elegans työtä tukahduttamalla suoliston ikääntyminen.
Käyttämällä C. elegans, tutkijat voivat tutkia monia ikään liittyviä prosesseja, kuten vastustuskykyä stressille, kasvua, hedelmällisyyttä ja elinikää. Asiantuntijat ovat myös käyttäneet C. elegans mallina useille ihmissairauksille, kuten Alzheimerin taudille.
Ezcurra lainaa olemassa olevaa tutkimusta, joka näki C. elegans syötetään Escherichia coli. Kun mato ruokkii bakteereja, tutkijat loivat noin 4000 mutanttikantaa E. coli, joista jokaisella on poistettu tietty geeni. Sitten joukkue ruokki C. elegans kutakin näistä kannoista ja tutkittiin vaikutuksia.
Vanhempi tutkimuksen tekijä Meng Wang - joka on molekyyli- ja ihmisgenetiikan apulaisprofessori Baylor College of Medicineissa Houstonin osavaltiossa Teksasissa - kertoi havainnoista sanoen: "Ruokimme C. elegans kukin yksittäinen mutanttibakteeri ja tarkasteli sitten matojen elinikää. "
"Testatuista lähes 4000 bakteeri-geenistä 29 poistettuasi lisäsi matojen elinikää. 12 näistä bakteerimutanteista suojasi myös matoja kasvainten kasvulta ja amyloidi-beetan kertymiseltä, mikä on tyypillistä ihmisille Alzheimerin taudille. "
Meng Wang
Tutkijat havaitsivat myös, että yksi bakteerimutantti tuotti liikaa ainetta nimeltä kolaanihappo; tämä yhdiste lisäsi pitkäikäisyyttä stimuloimalla aktiivisuutta mitokondrioissa, ns. solun voimalaitoksissa, jotka ovat vastuussa ravinteiden muuttamisesta energiaksi.
Ikääntymisen torjunta diabeteksella
Ezcurra mainitsi puheessaan toisen esimerkin onnistuneesta tutkimuksesta C. elegans joka osoitti mikrobiomin vaikutukset ikääntymisprosessiin. Tähän tutkimukseen osallistui yleinen diabeteslääke metformiini.
Metformiini on tällä hetkellä maailman yleisimmin määrätty diabeteslääke. Aikaisemmat tutkimukset ovat havainneet, että oraalinen lääkitys ei vähennä vain verensokeritasoja, mutta se myös vähentää syöpäriskiä.
Tutkijat havaitsivat, että lääke voi viivästyttää ikääntymistä hiirissä ja C. elegans. Metformiinia testataan tällä hetkellä kliinisissä tutkimuksissa potentiaalisena hoitona ikääntymistä ja ikääntymiseen liittyviä sairauksia vastaan.
Kuten tutkija selitti puheessaan, tämä tarkoittaa, että metformiini voi mahdollisesti kohdistaa useita ikään liittyviä kroonisia sairauksia kerralla. Metformiini voi pystyä kohdistamaan paitsi diabeteksen myös syöpään ja Alzheimerin tauteihin.
Metformiinin vaikutusten mielenkiintoinen asia on se, että ne viivästyttävät ikääntymistä kautta bakteerit. Opinnot C. elegans Ezcurran mainitsemat ovat osoittaneet, että metformiinin pitkäikäisyysvaikutukset eivät toimi bakteerien puuttuessa.
Erityisesti metformiini vaikuttaa folaattibakteerien aineenvaihduntaan, Ezcurra selitti, mikä puolestaan laukaisee ketjureaktion, joka päättyy molekyylireitin aktivoitumiseen, jonka tiedetään säätelevän ikääntymistä.
Yhdistäminen E. coli kanssa C. elegans
Ezcurran oma tutkimus pyrkii yhdistämään kaksi malliorganismia - E. coli ja C. elegans - tutkia, miten bakteerit välittävät ikääntymistä.
Aikaisemmat tutkimukset ovat kiusoittaneet mikrobia C. elegans, ja muut ovat asuttaneet suoliston C. elegans kanssa E. coli OP50 ja huomannut mielenkiintoisia vaikutuksia. Bakteerikannalla oli positiivisia vaikutuksia lisääntymiseen, immuniteettiin ja organismin reaktioon stressiin.
Joten Ezcurra ja hänen kollegansa ihmettelivät, onko OP50: llä muita ikääntymisprosessiin liittyviä lisävaikutuksia. Hänen laboratoriossa tehdyt kokeet paljastivat, että antibioottien lisääminen matoihin asui E. coli OP50 parantaa suoliston ikääntymistä. Bakteerikasvun pyyhkiminen viivästytti suoliston atrofiaa, jolla on taipumus tapahtua iän myötä C. elegans.
Tutkijat löysivät myös kaksi bakteerikantaa C. elegans mikrobiomi, joka vähentää suoliston ikääntymistä. Siksi tutkimuksen mukaan ikääntymistä estävät vaikutukset voidaan saavuttaa myös pyyhkimättä bakteerikasvua, mutta tekemällä päinvastoin: kolonisoimalla suolisto tietyillä bakteerikannoilla.
Toinen Ezcurran laboratoriossa suoritettu koe käytti aiemmin vakiintunutta ihmisen tautimallia C. elegans luoda ikään liittyvä lihashalvaus. Tutkijat analysoivat kokeellisen mikrobiomin muodostavan 14 eri bakteerikannan "cocktailin" vaikutukset.
He havaitsivat, että tämä kokeellinen cocktail tukahdutti voimakkaasti iän aiheuttaman halvauksen. Myös kokeellisesta mikrobiomista uutetuilla väliaineilla oli sama positiivinen vaikutus.
Suolibakteerit ja ihmisen ikääntyminen: Mitä seuraavaksi?
Tulevaisuudessa Ezcurran joukkue pyrkii selvittämään, pystyykö se siirtokuntaan C. elegans ihmisen bakteerikantojen kanssa ikääntymisen ja terveysvaikutusten tutkimiseksi.
Tutkija sai hiljattain rahoitusta Wellcome Trustilta yksinkertaisten ihmisen mikrobiomien - kuten terveydelle myönteisesti vaikuttavien bakteerien ja terveyteen negatiivisesti vaikuttavien bakteerien - käyttämiseen ja niiden vaikutusten tutkimiseen C. elegans.
Reaaliaikaisen kuvantamisen avulla tutkijat toivovat selvittävänsä molekyylimekanismit, jotka tukevat isännän ja mikrobiomin välistä vuorovaikutusta sekä niiden vaikutuksia ikääntymisprosessiin.
"Seuraava askel tutkimukselleni", Ezcurra kertoi Lääketieteelliset uutiset tänään"On käyttää C. elegans esittää tarkkoja kysymyksiä mikrobiomin roolista ihmisten terveydessä. "
"On monia, monia tutkimuksia, jotka osoittavat, että mikrobiomin ja sairauksien, kuten psykiatristen sairauksien, neurodegeneratiivisten sairauksien, liikalihavuuden, diabeteksen jne. Välillä on yhteyksiä, mutta emme ymmärrä, mikä on syy ja [mikä on] vaikutus."
"On todella tarpeen selvittää mikrobiomikoostumuksen ja taudin välinen tarkka suhde", hän jatkoi. "Mitkä mikrobikannat vaikuttavat terveyteen ja sairauksiin, ja mikä tärkeintä, miten nämä kannat vaikuttavat terveyteen?"
"On käymässä selväksi, että mikrobiomien monimuotoisuus on tärkeää ihmisten terveydelle", Ezcurra lisäsi. "Monet tekijät vaikuttavat mikrobiomien monimuotoisuuteen, kuten ruokavalio ja elämäntapa, ja kun vanhenemme, monimuotoisuus yleensä vähenee."
"Ymmärtämällä paremmin ravinnon, mikrobiomin ja terveyden väliset yhteydet voimme ymmärtää, miten vanhukset voivat ylläpitää mikrobiomiaan, ja auttaa heitä myös suoraan käyttämällä esi- ja probioottistrategioita. Tämä auttaisi meitä ikääntymään paremmin ja ylläpitämään terveyttä ja elämänlaatua vanhuudessa ilman lääkkeitä tai leikkauksia. "
Marina Ezcurra, Ph.D.
