Kas soolebakterid on tervisliku vananemise võti?
Üha enam hiljutisi uuringuid küsib olulist küsimust: kas soolebakteritel on tervisliku vananemise võti? Hiljuti Londoni mikrobioomikoosolekul tutvustatud uus uurimus lähendab meid vastusele.
Iidses Tithonuse müüdis palub samanimeline peategelane jumalatel elada igavesti, kuid unustab nõuda igavest noorust.
Ehkki ta sai surematuse, võidavad vanaduse haigused lõpuks Tithonuse ja ta kahetseb kibestunult oma surematust.
Kui pikaealisuse saavutamine on eesmärk, mida tasub taotleda ja mis on inimkond juba Vana-Kreeka aegadest peale kandnud, tuletab Tithonuse müüt meile meelde, et pikal elul on vähe väärtust, kui see on täis haigusi.
Inimeste keskmise eluea pikenedes vananeb maailma elanikkond palju kiiremini. Tegelikult on ÜRO hinnangul vanurite arv - st 60-aastaste ja vanemate inimeste arv - kasvamas umbes 3 protsenti aastas.
Praegu elab üle maailma 962 miljonit 60-aastast ja vanemat inimest, vastavalt viimastele hinnangutele. Aastaks 2050 prognoositakse selle arvu kahekordistumist ning eeldatavasti kolmekordistub 80-aastaste ja vanemate inimeste arv.
Vananemisega kaasnevad mitmed kroonilised haigused. Näiteks aastaks 2060 on Alzheimeri tõve koormus Ameerika Ühendriikides kahekordistunud, väidavad haiguste tõrje ja ennetamise keskused (CDC).
Nad ennustavad, et peaaegu 14 miljonil inimesel on selleks ajaks Alzheimer ja muud dementsuse vormid ning teadlased üritavad seda ja teisi vanusega seotud haigusi ennetada.
Niisiis, küsimus „Kuidas saaksime kauem elada ja tervislikum elab? " asendab aeglaselt seda, kuidas saaksime kauem elada? Kui teadlased hakkavad otsima pikemat tervishoiuteenust, on üha selgem, et vananemine pole lihtsalt vältimatu protsess, mis lihtsalt "juhtub", vaid et seda reguleerivad täpsed molekulaarsed mehhanismid.
Marina Ezcurra, Ph.D. - Ühendkuningriigi Londoni Queen Mary ülikooli bioloogia- ja keemiateaduste kooli neuroteaduste lektor - pühendab oma aja nende mehhanismide mõistmisele.
Tema uurimistöö keskendub sellele, kuidas vananemine ja sellega seotud haigused esinevad ussis, mida nimetatakse Caenorhabditis elegans. Hiljuti on Ezcurra ja tema meeskond uurinud seedetrakti vananemist ja mikrobiomi rolli selles protsessis.
24. oktoobril 2018 tutvustas Ezcurra oma teadustööd Ühendkuningriigis Londoni mikrobioloogide koosolekul. Selles Spotlighti funktsioonis kajastame tema esitluse peamisi võtteid.
Inimese vananemise uurimiseks ussivigu kasutamine
Ezcurra tutvustas oma ettekandes pealkirjaga „Ussiviga: kombineeritud mudelsüsteem peremeesorganismi ja mikrobioomi interaktsioonide uurimiseks”. C. elegans elujõulise mudeli uurimiseks vananemise uurimisel. C. elegans eluiga on vaid 2–3 nädalat, kuid vananedes tekivad sellel mitmed patoloogiad - täpselt nagu inimorganismil.
Kuid juhul, C. elegans, taanduvad kõik patoloogiad ühele: seedetrakti vananemine.
Nagu Ezcurra oma kõnes selgitas, on kogu eluiga pikendav ravi, mida teadlased on rakendanud C. elegans tööd soolestiku vananemise pärssimisega.
Kasutamine C. elegans, teadlased saavad uurida paljusid vanusega seotud protsesse, näiteks vastupidavust stressile, kasvu, viljakust ja eluiga. Eksperdid on ka kasutanud C. elegans eeskujuks mitmetele inimhaigustele, näiteks Alzheimeri tõvele.
Ezcurra tsiteerib olemasolevaid uuringuid C. elegans toidetud Escherichia coli. Kui uss toitub bakteritest, lõid teadlased umbes 4000 mutantset tüve E. coli, millest igaüks on kustutanud konkreetse geeni. Siis meeskond toitis C. elegans kõiki neid tüvesid ja uuris nende mõjusid.
Vanemuuringu autor Meng Wang - kes on molekulaar- ja inimgeneetika dotsent Baylori meditsiinikolledžis Houstonis (TX) - teatas tulemustest, öeldes: "Me toitsime C. elegans iga mutantbakteri kohta ja seejärel uuriti usside eluiga. "
"Meie testitud ligi 4000 bakterigeenist pikendas usside eluiga kustutatuna 29. Neist kaksteist bakteriaalset mutanti kaitsesid usse ka kasvajate kasvu ja inimestel Alzheimeri tõvele iseloomuliku amüloid-beeta akumuleerumise eest. "
Meng Wang
Samuti leidsid teadlased, et üks bakterimutant toodab liigselt ainet, mida nimetatakse kolaanhappeks; see ühend suurendas pikaealisust, stimuleerides aktiivsust mitokondrites, nn raku jõujaamades, mis vastutavad toitainete energiaks muutmise eest.
Vananemisega võitlemine diabeediravimiga
Ezcurra tõi oma kõnes veel ühe näite edukast uurimisest C. elegans mis näitas mikrobiomi mõju vananemisprotsessile. See uuring hõlmas tavalist diabeediravimit metformiini.
Metformiin on praegu maailmas kõige sagedamini välja kirjutatud diabeediravim. Varasemad uuringud on näidanud, et suukaudsed ravimid ei vähenda mitte ainult veresuhkru taset, vaid vähendavad ka vähiriski.
Teadlased leidsid, et ravim võib hiirtel vananemist edasi lükata C. elegans. Metformiini testitakse praegu kliinilistes uuringutes kui potentsiaalset ravi vananemise ja vananemisega seotud haiguste vastu.
Nagu teadlane oma kõnes selgitas, tähendab see, et metformiin võib potentsiaalselt sihtida mitut vanusega seotud kroonilist haigust korraga. Metformiin võib olla suunatud mitte ainult diabeedile, vaid ka vähile ja Alzheimeri tõvele.
Metformiini mõju on huvitav see, et need viivitavad vananemist läbi bakterid. Uuringud aastal C. elegans et Ezcurra viidatud on näidanud, et metformiini pikaealisuse mõjud ei toimi bakterite puudumisel.
Täpsemalt mõjutab metformiin folaatide bakterite ainevahetust, selgitas Ezcurra, mis omakorda käivitab ahelreaktsiooni, mis lõpeb molekulaarse raja aktiveerimisega, mis teadaolevalt reguleerib vananemist.
Kombineerimine E.coli koos C. elegans
Ezcurra enda uurimistöö püüab ühendada kahte mudelorganismi - E. coli ja C. elegans - uurida, kuidas bakterid vananemisprotsessi vahendavad.
Varasemad uuringud on kiusanud välja mikrobiomi C. elegans, ja teised on koloniseerinud soolestiku C. elegans koos E. coli OP50 ja märkasin huvitavaid efekte. Bakteritüvel oli positiivne mõju paljunemisele, immuunsusele ja organismi reaktsioonile stressile.
Niisiis mõtles Ezcurra ja tema kolleegid, kas OP50-l on vananemisprotsessile veel mingeid täiendavaid mõjusid. Tema laboris läbi viidud katsed näitasid, et ussidele antibiootikumide lisamine koloniseerus E. coli OP50 parandab soolestiku vananemist. Bakterite kasvu hävitamine lükkas edasi soolestiku atroofia, mis kipub juhtuma vanusega aastal C. elegans.
Samuti leidsid teadlased kaks bakteritüve C. elegans mikrobiome, mis vähendavad soolestiku vananemist. Seetõttu on uurimistöö tulemusel vananemisvastaseid toimeid võimalik saavutada ka bakterite kasvu hävitamata, vaid tehes hoopis vastupidi: soolestiku koloniseerimine konkreetsete bakteritüvedega.
Järjekordses Ezcurra laboris läbi viidud katses kasutati varem välja töötatud inimese haiguse mudelit C. elegans taastada vanusega seotud lihaste halvatus. Teadlased analüüsisid eksperimentaalse mikrobiomi moodustava 14 erineva bakteritüve "kokteili" mõju.
Nad leidsid, et see eksperimentaalne kokteil surus tugevalt vanusest tingitud halvatuse. Samuti oli sama positiivne mõju ka eksperimentaalsest mikrobioomist ekstraheeritud söötmel.
Soolebakterid ja inimese vananemine: mis edasi saab?
Edaspidi soovib Ezcurra meeskond näha, kas ta suudab koloniseerida C. elegans inimese bakteritüvedega, et uurida mõju vananemisele ja tervisele.
Teadlane sai hiljuti Wellcome Trustilt rahalisi vahendeid inimeste lihtsate mikrobioomide - näiteks tervisele kasulike bakterite ja tervist negatiivselt mõjutavate bakterite - kasutamiseks ja nende mõju uurimiseks C. elegans.
Reaalajas pildistamise abil loodavad teadlased lahti harutada molekulaarsed mehhanismid, mis toetavad peremeesorganismi ja mikrobiomi vastastikust mõju ning nende mõju vananemisprotsessile.
"Järgmine samm minu uurimistöö jaoks," ütles Ezcurra Meditsiiniuudised täna, “On kasutada C. elegans küsida konkreetseid küsimusi mikrobiomi rolli kohta inimese tervises. "
"On palju, palju uuringuid, mis näitavad, et mikrobiomi ja haiguste vahel on seosed, näiteks psühhiaatrilised haigused, neurodegeneratiivsed haigused, rasvumine, diabeet jne, kuid me ei saa aru, mis on põhjus ja [mis on] tagajärg."
"Mikrobiomi koostise ja haiguse täpne seos tuleb välja selgitada," jätkas ta. "Millised mikroobitüved aitavad kaasa tervisele ja haigustele ning mis veelgi tähtsam, kuidas need tüved tervisele kaasa aitavad?"
"On saamas selgeks, et mikrobioomide mitmekesisus on inimeste tervise jaoks oluline," lisas Ezcurra. "Mikrobioomide mitmekesisusele aitavad kaasa paljud tegurid, nagu toitumine ja elustiil, ning vananedes kogeme tavaliselt mitmekesisuse kadu."
„Mõistes paremini toitumise, mikrobioomi ja tervise seoseid, saame aru, kuidas eakad saavad oma mikrobioomi säilitada, ning abistada neid otseselt ka pre- ja probiootikumistrateegiate abil. See aitaks meil paremini vananeda, säilitades vanaduses tervise ja elukvaliteedi ilma ravimite või operatsioonita. "
Marina Ezcurra, Ph.D.
