Voiko suolen mikrobiomi avata ikääntymisen salaisuudet?
Uusi tutkimus on osoittanut, kuinka vanhempien hiirten suoliston mikrobiota voi edistää nuorten hiirien hermokasvua, mikä johtaa lupaavaan kehitykseen tulevissa hoidoissa.
Singaporen Nanyangin teknillisessä yliopistossa (NTU) toimiva tutkimusryhmä siirsi vanhempien hiirten suoliston mikrobiotan nuorempien hiirien suolistoon, joilla on vähemmän kehittynyt suolisto-eläimistö.
Tämä johti lisääntyneeseen neurogeneesiin (hermosolujen kasvuun) aivoissa ja muuttuneeseen ikääntymiseen, mikä viittaa siihen, että bakteerien ja niiden isäntien välisellä symbioottisella suhteella voi olla merkittäviä etuja terveydelle.
Viimeisten 20 vuoden aikana isäntän ja siinä tai sen päällä elävien bakteerien suhdetta koskevan tutkimuksen määrä on kasvanut merkittävästi. Näiden tutkimusten tulokset ovat osoittaneet tärkeän roolin tälle suhteelle ravinnossa, aineenvaihdunnassa ja käyttäytymisessä.
Lääketieteellinen yhteisö toivoo, että nämä viimeisimmät tulokset voivat johtaa elintarvikehoidon kehittämiseen hidastamaan ikääntymistä.
Tässä tutkimuksessa tutkimusryhmä yritti paljastaa ikääntyvän isännän suoliston mikrobin toiminnalliset ominaisuudet. Tutkijat siirtivät suoliston mikrobion vanhoista tai nuorista hiiristä nuoriin, alkioista vapaisiin hiiren vastaanottajiin.
Tulokset näkyvät lehdessä Tiede Translational Medicine.
Mitä tutkimukseen sisältyi?
Suolen mikrobiomi muuttuu isännän ikääntyessä, ja tutkiakseen sen kehittymistä tutkimusryhmä siirsi suolen mikrobiomin 24 kuukauden ikäisistä hiiristä nuoriksi 6 viikon ikäisiksi, alkioista vapaiksi hiiriksi.
NTU Lee Kong Chianin lääketieteellisen koulun professori Sven Pettersson johti ryhmää.
Kahdeksan viikon kuluttua professori Pettersson ja kollegat havaitsivat lisääntyneen suoliston kasvun ja lisääntyneen neurogeneesin hiiren aivoissa.
Kokeilun hallitsemiseksi joukkue siirsi nuorten hiirten suolistomikrobiomin saman ikäisiin itiöihin vapaisiin hiiriin. Tutkijat eivät havainneet samoja vaikutuksia kuin he näkivät hiirillä, jotka saivat suoliston mikrobiomin vanhemmilta hiiriltä.
Tiimi teki myös jyrsijöille molekyylianalyysin ja havaitsi, että niillä oli lisääntynyt butyraattitaso. Butyraatti on lyhytketjuinen rasvahappo, jota suolimikrobit tuottavat.
Butyraatti on hyödyllinen terveydelle ja voi suojata sellaisilta sairauksilta kuin tulehduksellinen suolistosairaus, paksusuolen syöpä, liikalihavuus ja diabetes.
Tiettyjen suolimikrobien rikastuminen ja ravintokuitujen lisääntynyt bakteerien käyminen paksusuolessa johti näihin lisääntyneisiin butyraattitasoihin. Puolestaan lisääntyneet butyraattitasot stimuloivat pitkäikäisyyttä edistävän hormonin FGF21 tuotantoa.
FGF21 on fibroblastikasvutekijä, jolla on tärkeä rooli aineenvaihdunnan säätelyssä. FGF21: n lisääntyneet tasot liittyivät myös lisääntyneeseen AMPK- ja SIRT-1-aktiivisuuteen ja vähentyneeseen mTOR-signalointiin.
Tämä on tärkeää, koska lisääntynyt AMPK johtaa lyhytketjuisten rasvahappojen lisääntyneeseen omaksumiseen solujen aineenvaihdunnan aikana. SIRT-1 säätelee myös homeostaasia ja voi suojautua erilaisilta ihmisen häiriöiltä.
Pienennetty mTOR voi suojata ihmisen syöpää ja erilaisia tulehdussairauksia vastaan.
Tutkijat jatkoivat suolen mikrobiomisiirtojen vaikutusta hiirten ruoansulatuskanavaan.
Suolikudoksen normaali ikääntyminen vähentää suoliston solujen elinkelpoisuutta. Tällä on yhteyksiä vähentyneeseen liman tuotantoon, mikä voi johtaa lisääntyneisiin soluvaurioihin ja kuolemaan.
Tutkijat havaitsivat, että vanhempien hiirien mikrobiomin siirtäminen nuoremmille hiirille johti villien, jotka ovat pieniä rakenteita, jotka muodostavat suolen seinämän, pituuden ja leveyden kasvun.
Hiirillä, jotka olivat saaneet mikrobiomin vanhemmilta hiiriltä, oli myös pidempi paksusuoli ja pidempi ohutsuoli kuin kontrolliryhmässä, joka oli saanut mikrobiomin muilta nuorilta hiiriltä.
Tutkijat antoivat myös nuorille bakteereista vapaat hiiret itsestään ja havaitsivat, että se johti samanlaiseen neurogeneesin ja suoliston kasvun lisääntymiseen.
Kuinka nämä tulokset on vastaanotettu?
Tutkijat ympäri maailmaa ovat reagoineet näihin tuloksiin. Dr. Dario Riccardo Valenzano, saksalaisen Max Planckin ikääntymisen biologian instituutin ryhmänjohtaja, sanoo: "Nämä tulokset ovat jännittäviä ja herättävät useita uusia avoimia kysymyksiä sekä ikääntymisen biologialle että mikrobiomien tutkimukselle."
Jotkut näistä kysymyksistä, tohtori Valenzano sanoo, sisältävät "onko aktiivista butyraattia tuottavien mikrobien hankintaa hiirien elämän aikana ja johtaako äärimmäinen ikääntyminen menetykseen tämän perustavanlaatuisen mikrobiyhteisön, joka voi lopulta olla vastuussa dysbioosista ja iän liittyvät toimintahäiriöt. "
Lisäksi professori Brian Kennedy, Singaporen kansallisen yliopiston terveellisen ikääntymisen keskuksen johtaja, sanoo: "On kiehtovaa, että ikääntyneen eläimen mikrobiomi voi edistää nuorekas fenotyyppejä nuorella vastaanottajalla."
"Tämä viittaa siihen, että ikääntyvää mikrobiota on muunnettu kompensoimaan isännän kertyviä alijäämiä ja johtaa kysymykseen, olisiko nuoren eläimen mikrobiomilla suurempia vai vähemmän vaikutuksia nuoreen isäntään."
"Tulokset edistävät ymmärrystämme mikrobiomin ja sen isännän välisestä suhteesta ikääntymisen aikana ja asettavat perustan mikrobiomiin liittyvien toimenpiteiden kehittämiselle terveellisen pitkäikäisyyden edistämiseksi."
Professori Brian Kennedy
Vaikutukset tuleviin hoitoihin
Nämä tulokset ovat erittäin lupaavia ikääntymiseen liittyvien sairauksien, kuten neurogeneratiivisten häiriöiden, tulevassa etenemisessä.
He ehdottavat, että suolen mikrobiotan ja dynamiikan koostumus on ikäherkkä ja että vastaus mikrobien vihjeisiin varhaisessa iässä eroaa merkittävästi myöhemmän elämän vastauksesta.
Tulokset viittaavat siihen, että metabolisen homeostaasin omaavien vanhempien isäntien suoliston mikrobiota voi tukea isännän terveyttä. Sen sijaan aikuisilla, joilla on tyypin 2 diabetes, suolen mikrobiomi voi aiheuttaa tulehdusreittejä.
Tämän tutkimuksen rajoituksiin kuuluu se, että mikrobiomit voivat muuttua tutkimuksen aikana, jopa kontrolloiduissa kokeissa, kuten tässä esitetyt.
On myös mahdollista, että muilla mikrobimetaboliiteilla ja solureiteillä on oma roolinsa, mutta tutkijat eivät tutkineet näitä tässä tutkimuksessa.
