Είναι τα βακτήρια του εντέρου το κλειδί για την υγιή γήρανση;
Ένας αυξανόμενος αριθμός πρόσφατων μελετών θέτει ένα σημαντικό ερώτημα: Τα βακτήρια του εντέρου έχουν το κλειδί για την υγιή γήρανση; Νέα έρευνα, που παρουσιάστηκε πρόσφατα στο London Microbiome Meeting, μας φέρνει πιο κοντά στην απάντηση.
Στον αρχαίο μύθο του Τιθώνου, ο επώνυμος πρωταγωνιστής ζητά από τους θεούς να ζήσουν για πάντα αλλά ξεχνά να απαιτούν αιώνια νεολαία.
Παρόλο που απέκτησε την αθανασία, οι ασθένειες του γηρατείου τελικά νικήσουν τον Τιθώνα και λυπάται πικρά για την αθανασία του.
Ενώ η επίτευξη της μακροζωίας είναι ένας στόχος που αξίζει να επιδιώξει και μια φιλοδοξία που η ανθρωπότητα έχει κυνηγήσει από την εποχή της Αρχαίας Ελλάδας, ο μύθος του Τιθώνου μας υπενθυμίζει ότι η μακρά ζωή έχει μικρή αξία αν γεμάτη ασθένειες.
Καθώς το προσδόκιμο ζωής του ανθρώπου αυξάνεται, ο παγκόσμιος πληθυσμός γερνά με πολύ υψηλότερα ποσοστά. Στην πραγματικότητα, τα Ηνωμένα Έθνη εκτιμούν ότι ο ηλικιωμένος πληθυσμός - δηλαδή ο αριθμός των ατόμων ηλικίας 60 ετών και άνω - αυξάνεται με ρυθμό περίπου 3 τοις εκατό ετησίως.
Επί του παρόντος, υπάρχουν 962 εκατομμύρια άνθρωποι ηλικίας 60 ετών και άνω σε ολόκληρο τον κόσμο, σύμφωνα με τις πιο πρόσφατες εκτιμήσεις. Μέχρι το έτος 2050, ο αριθμός αυτός προβλέπεται να υπερδιπλασιαστεί και ο αριθμός των ατόμων ηλικίας 80 ετών και άνω αναμένεται να τριπλασιαστεί.
Μια σειρά χρόνιων ασθενειών συνοδεύει τη γήρανση. Μέχρι το έτος 2060, για παράδειγμα, το βάρος της νόσου του Αλτσχάιμερ στις Ηνωμένες Πολιτείες θα έχει διπλασιαστεί, λένε τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC).
Προβλέπουν ότι περίπου 14 εκατομμύρια άνθρωποι θα έχουν Αλτσχάιμερ και άλλες μορφές άνοιας μέχρι τότε και οι ερευνητές προσπαθούν σκληρά να αποτρέψουν αυτό και άλλες ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία.
Έτσι, η ερώτηση «Πώς μπορούμε να ζήσουμε περισσότερο και πιο υγιεινό ζω; " αντικαθιστά αργά αυτό του "Πώς μπορούμε να ζήσουμε περισσότερο;" Καθώς οι επιστήμονες ξεκινούν την αναζήτηση μεγαλύτερης διάρκειας, καθίσταται σαφέστερο ότι η γήρανση δεν είναι απλώς μια αναπόφευκτη διαδικασία που απλώς «συμβαίνει», αλλά ότι υπάρχουν ακριβείς μοριακοί μηχανισμοί που τη ρυθμίζουν.
Μαρίνα Ezcurra, Ph.D. - Λέκτορας νευροεπιστήμης στη Σχολή Βιολογικών & Χημικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου στο Ηνωμένο Βασίλειο - αφιερώνει το χρόνο της για την κατανόηση αυτών των μηχανισμών.
Η έρευνά της επικεντρώνεται στο πώς η γήρανση και οι σχετικές ασθένειες εμφανίζονται σε ένα σκουλήκι που ονομάζεται Caenorhabditis elegans. Πιο πρόσφατα, η Ezcurra και η ομάδα της εξέτασαν τη γήρανση του γαστρεντερικού συστήματος και τον ρόλο του μικροβίου σε αυτήν τη διαδικασία.
Στις 24 Οκτωβρίου 2018, η Ezcurra παρουσίασε την έρευνά της στο London Microbiome Meeting στο Ηνωμένο Βασίλειο. Σε αυτό το χαρακτηριστικό Spotlight, αναφέρουμε τις βασικές επιλογές από την παρουσίασή της.
Χρησιμοποιώντας ένα «σκουλήκι-σφάλμα» για τη μελέτη της γήρανσης του ανθρώπου
Στην παρουσίασή της - με τίτλο «Το σκουλήκι-σφάλμα: ένα συνδυασμένο μοντέλο συστήματος για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ μικροοργανισμών» - η Ezcurra εισήγαγε Γ. Elegans ως βιώσιμο μοντέλο για τη μελέτη της γήρανσης. Γ. Elegans έχει διάρκεια ζωής μόνο 2-3 εβδομάδες, αλλά καθώς μεγαλώνει, αναπτύσσει διάφορες παθολογίες - όπως και ο ανθρώπινος οργανισμός.
Ωστόσο, στην περίπτωση του Γ. Elegans, όλες οι παθολογίες καταλήγουν σε μία: γαστρεντερική γήρανση.
Όπως εξήγησε η Ezcurra στην ομιλία της, όλες οι θεραπείες που αυξάνουν τη διάρκεια ζωής στις οποίες έχουν εφαρμόσει οι επιστήμονες Γ. Elegans δουλεύοντας καταστέλλοντας την εντερική γήρανση.
Χρησιμοποιώντας C. elegans, Οι ερευνητές μπορούν να εξετάσουν μια σειρά διαδικασιών που σχετίζονται με την ηλικία, όπως η αντίσταση στο στρες, η ανάπτυξη, η γονιμότητα και η διάρκεια ζωής. Οι ειδικοί έχουν επίσης χρησιμοποιήσει Γ. Elegans ως πρότυπο για διάφορες ανθρώπινες ασθένειες, όπως το Αλτσχάιμερ.
Ο Ezcurra παραθέτει την υπάρχουσα έρευνα που είδε Γ. Elegans τρέφονται με Escherichia coli. Καθώς το σκουλήκι τρέφεται με βακτήρια, οι ερευνητές δημιούργησαν περίπου 4.000 μεταλλαγμένα στελέχη Ε. Coli, το καθένα με ένα συγκεκριμένο γονίδιο διαγράφεται. Στη συνέχεια, η ομάδα ταΐστηκε Γ. Elegans καθένα από αυτά τα στελέχη και εξέτασε τα αποτελέσματα.
Ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης Meng Wang - ο οποίος είναι αναπληρωτής καθηγητής μοριακής και ανθρώπινης γενετικής στο Baylor College of Medicine στο Χιούστον, TX - ανέφερε τα ευρήματα, λέγοντας: Γ. Elegans κάθε μεμονωμένο μεταλλαγμένο βακτήριο και μετά κοίταξε τη διάρκεια ζωής των σκουληκιών. "
«Από τα σχεδόν 4.000 βακτηριακά γονίδια που δοκιμάσαμε, 29, όταν διαγράφηκαν, αύξησαν τη διάρκεια ζωής των σκουληκιών. Δώδεκα από αυτά τα βακτηριακά μεταλλάγματα προστάτευαν επίσης τα σκουλήκια από την ανάπτυξη όγκων και τη συσσώρευση αμυλοειδούς βήτα, χαρακτηριστικό της νόσου του Αλτσχάιμερ στους ανθρώπους. "
Μενγκ Γουάνγκ
Επίσης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα βακτηριακό μετάλλαγμα υπερπαραγάγει μια ουσία που ονομάζεται κολανικό οξύ. Αυτή η ένωση αύξησε τη μακροζωία διεγείροντας τη δραστηριότητα στα μιτοχόνδρια, τα λεγόμενα εργοστάσια ισχύος του κυττάρου, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη μετατροπή των θρεπτικών ουσιών σε ενέργεια.
Καταπολέμηση της γήρανσης με φάρμακο διαβήτη
Στην ομιλία της, η Ezcurra ανέφερε ένα άλλο παράδειγμα επιτυχημένης έρευνας Γ. Elegans που έδειξε τις επιδράσεις του μικροβίου στη διαδικασία γήρανσης. Αυτή η μελέτη περιελάμβανε το κοινό φάρμακο για τη διαβήτη μετφορμίνη.
Η μετφορμίνη είναι σήμερα το πιο διαδεδομένο φάρμακο για τον διαβήτη στον κόσμο. Προηγούμενη έρευνα διαπίστωσε ότι το από του στόματος φάρμακο όχι μόνο μειώνει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα, αλλά επίσης μειώνει τον κίνδυνο καρκίνου.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το φάρμακο μπορεί να καθυστερήσει τη γήρανση σε ποντίκια και Γ. Elegans. Η μετφορμίνη δοκιμάζεται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές ως πιθανή θεραπεία κατά της γήρανσης και των ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση.
Όπως εξήγησε η ερευνητής στην ομιλία της, αυτό σημαίνει ότι η μετφορμίνη θα μπορούσε ενδεχομένως να στοχεύσει πολλές χρόνιες ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία ταυτόχρονα. Η μετφορμίνη μπορεί να είναι σε θέση να στοχεύει όχι μόνο τον διαβήτη, αλλά και τον καρκίνο και τις παθολογίες του Αλτσχάιμερ.
Το ενδιαφέρον για τα αποτελέσματα της μετφορμίνης είναι ότι καθυστερούν τη γήρανση διά μέσου βακτήρια. Σπουδές στο Γ. Elegans που ανέφερε ο Ezcurra έδειξαν ότι οι επιδράσεις της μετφορμίνης στη μακροζωία δεν λειτουργούν απουσία βακτηρίων.
Συγκεκριμένα, η μετφορμίνη επηρεάζει το μεταβολισμό των βακτηριδίων του φολικού οξέος, εξήγησε ο Ezcurra, ο οποίος με τη σειρά του πυροδοτεί μια αλυσιδωτή αντίδραση που τελειώνει με την ενεργοποίηση ενός μοριακού μονοπατιού που είναι γνωστό ότι ρυθμίζει τη γήρανση.
Συνδυάζοντας E.coli με Γ. Elegans
Η έρευνα του Ezcurra επιδιώκει να συνδυάσει δύο πρότυπους οργανισμούς - Ε. Coli και Γ. Elegans - να μελετήσει πώς τα βακτήρια μεσολαβούν στη διαδικασία γήρανσης.
Προηγούμενες μελέτες έχουν πειράξει το μικρόβιο του C. elegans, και άλλοι έχουν αποικίσει το έντερο του Γ. Elegans με Ε. Coli OP50 και παρατήρησε μερικά ενδιαφέροντα εφέ. Το βακτηριακό στέλεχος είχε θετικά αποτελέσματα στην αναπαραγωγή, την ανοσία και την απόκριση του οργανισμού στο στρες.
Έτσι, η Ezcurra και οι συνάδελφοί της αναρωτήθηκαν αν υπάρχουν άλλες επιδράσεις που έχει το OP50 στη διαδικασία γήρανσης. Πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριό της αποκάλυψαν ότι η προσθήκη αντιβιοτικών σε σκουλήκια που είχαν αποικιστεί με Ε. Coli Το OP50 βελτιώνει την εντερική γήρανση. Η εξάλειψη της βακτηριακής ανάπτυξης καθυστέρησε την ατροφία του εντέρου που τείνει να συμβεί με την ηλικία Γ. Elegans.
Επίσης, οι ερευνητές βρήκαν δύο στελέχη βακτηρίων από το Γ. Elegans μικρόβιο που μειώνει την εντερική γήρανση. Ως εκ τούτου, η έρευνα διαπίστωσε ότι τα αντιγηραντικά αποτελέσματα μπορούν επίσης να επιτευχθούν χωρίς να εξαλειφθεί η ανάπτυξη βακτηρίων, αλλά κάνοντας το αντίθετο: αποικισμός του εντέρου με συγκεκριμένα στελέχη βακτηρίων.
Ένα άλλο πείραμα που πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο του Ezcurra χρησιμοποίησε ένα προηγούμενο μοντέλο ανθρώπινης νόσου που χρησιμοποιούσε Γ. Elegans για την αναδημιουργία μυϊκής παράλυσης που σχετίζεται με την ηλικία. Οι ερευνητές ανέλυσαν τα αποτελέσματα ενός «κοκτέιλ» 14 διαφορετικών βακτηριακών στελεχών που αποτελούν το πειραματικό μικρόβιο.
Διαπίστωσαν ότι αυτό το πειραματικό κοκτέιλ κατέστειλε έντονα την παράλυση που προκαλείται από την ηλικία. Επίσης, τα μέσα που εξήχθησαν από το πειραματικό μικρόβιο είχαν το ίδιο θετικό αποτέλεσμα.
Βακτήρια του εντέρου και ανθρώπινη γήρανση: Τι ακολουθεί;
Στο μέλλον, η ομάδα του Ezcurra στοχεύει να δει αν μπορεί να αποικίσει Γ. Elegans με ανθρώπινα βακτηριακά στελέχη για να μελετήσουν τις επιπτώσεις στη γήρανση και την υγεία.
Ο ερευνητής έλαβε πρόσφατα χρηματοδότηση από το Wellcome Trust για τη χρήση απλών ανθρώπινων μικροβίων - όπως βακτήρια που έχουν ευεργετική επίδραση στην υγεία και βακτήρια που επηρεάζουν αρνητικά την υγεία - και μελετούν τις επιπτώσεις τους στο Γ. Elegans.
Χρησιμοποιώντας απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο, οι επιστήμονες ελπίζουν να ξεδιπλώσουν τους μοριακούς μηχανισμούς που υποστηρίζουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ξενιστή και του μικροβίου, καθώς και τις επιπτώσεις τους στη διαδικασία γήρανσης.
«Το επόμενο βήμα για την έρευνά μου», είπε ο Ezcurra Ιατρικά νέα σήμερα, "Είναι χρήση Γ. Elegans να θέσω συγκεκριμένες ερωτήσεις σχετικά με το ρόλο του μικροβίου στην ανθρώπινη υγεία. "
"Υπάρχουν πολλές, πολλές μελέτες που δείχνουν ότι υπάρχουν σχέσεις μεταξύ του μικροβίου και των ασθενειών, όπως ψυχιατρικές ασθένειες, νευροεκφυλιστικές ασθένειες, παχυσαρκία, διαβήτης κ.λπ., αλλά δεν καταλαβαίνουμε τι είναι η αιτία και [τι] είναι το αποτέλεσμα."
«Υπάρχει πραγματική ανάγκη να καταλάβουμε την ακριβή σχέση μεταξύ της σύνθεσης του μικροβίου και της νόσου», συνέχισε. "Ποια μικροβιακά στελέχη συμβάλλουν στην υγεία και τις ασθένειες, και το πιο σημαντικό, πώς αυτά τα στελέχη συμβάλλουν στην υγεία;"
«Καθίσταται σαφές ότι η ποικιλομορφία των μικροβίων είναι σημαντική για την ανθρώπινη υγεία», πρόσθεσε ο Ezcurra. «Πολλοί παράγοντες συμβάλλουν στην ποικιλομορφία των μικροβίων, όπως η διατροφή και ο τρόπος ζωής, και καθώς γερνάμε συνήθως βιώνουμε μια απώλεια στην ποικιλομορφία».
«Με την καλύτερη κατανόηση των δεσμών μεταξύ της διατροφής, του μικροβίου και της υγείας, μπορούμε να καταλάβουμε πώς οι ηλικιωμένοι μπορούν να διατηρήσουν το μικρόβιο τους, και επίσης να τους βοηθήσουμε άμεσα χρησιμοποιώντας προ- και προβιοτικές στρατηγικές. Αυτό θα μας βοηθούσε να γερνάμε με έναν καλύτερο τρόπο, διατηρώντας την υγεία και την ποιότητα ζωής στα γηρατειά χωρίς ναρκωτικά ή χειρουργική επέμβαση. "
Μαρίνα Ezcurra, Ph.D.
