Μπορεί το μικρόβιο του εντέρου να ξεκλειδώσει τα μυστικά της γήρανσης;
Μια νέα μελέτη έδειξε πώς το μικρόβιο του εντέρου ηλικιωμένων ποντικών μπορεί να προωθήσει τη νευρική ανάπτυξη σε νεαρά ποντίκια, οδηγώντας σε πολλά υποσχόμενες εξελίξεις σε μελλοντικές θεραπείες.
Η ερευνητική ομάδα, που εδρεύει στο Nanyang Technological University (NTU) στη Σιγκαπούρη, μετέφερε το μικροβιοτικό έντερο παλαιότερων ποντικών στο έντερο νεότερων ποντικών με λιγότερο ανεπτυγμένη πανίδα του εντέρου.
Αυτό είχε ως αποτέλεσμα αυξημένη νευρογένεση (ανάπτυξη νευρώνων) στον εγκέφαλο και μεταβολή της γήρανσης, υποδηλώνοντας ότι η συμβιωτική σχέση μεταξύ βακτηρίων και του ξενιστή τους μπορεί να έχει σημαντικά οφέλη για την υγεία.
Τα τελευταία 20 χρόνια παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση του όγκου της έρευνας σχετικά με τη σχέση μεταξύ του ξενιστή και των βακτηρίων που ζουν μέσα ή πάνω σε αυτόν. Τα αποτελέσματα αυτών των μελετών έχουν καθιερώσει σημαντικό ρόλο για αυτήν τη σχέση στη διατροφή, το μεταβολισμό και τη συμπεριφορά.
Η ιατρική κοινότητα ελπίζει ότι αυτά τα τελευταία αποτελέσματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη μιας θεραπείας με βάση τα τρόφιμα για να επιβραδύνουν τη διαδικασία γήρανσης.
Σε αυτή τη μελέτη, η ερευνητική ομάδα προσπάθησε να αποκαλύψει τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του μικροβίου του εντέρου ενός γηράσκοντος ξενιστή. Οι ερευνητές μεταμοσχεύουν μικροβιότα του εντέρου από ηλικιωμένα ή νεαρά ποντίκια σε νεαρούς, αποδέκτες ποντικών χωρίς μικρόβια.
Τα ευρήματα εμφανίζονται στο περιοδικό Επιστημονική Μεταγραφική Ιατρική.
Τι περιλάμβανε η έρευνα;
Το μικρόβιο του εντέρου αλλάζει καθώς ο ξενιστής μεγαλώνει και για να διερευνήσει πώς εξελίσσεται, η ερευνητική ομάδα μεταμόσχευσε το μικρόβιο του εντέρου από ποντίκια ηλικίας 24 μηνών σε νεαρά ποντίκια ηλικίας 6 εβδομάδων, χωρίς μικρόβια.
Ο καθηγητής Sven Pettersson στη Σχολή Ιατρικής του NTU Lee Kong Chian ηγήθηκε της ομάδας.
Μετά από 8 εβδομάδες, ο καθηγητής Pettersson και οι συνεργάτες του παρατήρησαν αυξημένη εντερική ανάπτυξη και αυξημένη νευρογένεση στον εγκέφαλο των ποντικών.
Για να ελέγξει το πείραμα, η ομάδα μετέφερε το μικρόβιο του εντέρου νέων ποντικών σε ποντίκια χωρίς μικρόβια της ίδιας ηλικίας. Οι ερευνητές δεν παρατήρησαν τα ίδια αποτελέσματα με τα ποντίκια που έλαβαν το μικρόβιο του εντέρου από μεγαλύτερα ποντίκια.
Η ομάδα διεξήγαγε επίσης μοριακή ανάλυση στα τρωκτικά και διαπίστωσε ότι είχαν αυξημένα επίπεδα βουτυρικού. Το βουτυρικό είναι ένα λιπαρό οξύ βραχείας αλυσίδας που παράγει τα μικρόβια του εντέρου.
Το βουτυρικό είναι ευεργετικό για την υγεία και μπορεί να προστατεύσει από ασθένειες, όπως φλεγμονώδη νόσο του εντέρου, καρκίνο του παχέος εντέρου, παχυσαρκία και διαβήτη.
Ο εμπλουτισμός ορισμένων μικροβίων του εντέρου και η αυξημένη βακτηριακή ζύμωση διαιτητικών ινών στο παχύ έντερο οδήγησαν σε αυτά τα αυξημένα επίπεδα βουτυρικού. Με τη σειρά τους, τα αυξημένα επίπεδα βουτυρικού τόνισαν την παραγωγή της ορμόνης προ-μακροζωίας FGF21.
Ο FGF21 είναι ένας αυξητικός παράγοντας ινοβλαστών που παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του μεταβολισμού. Αυξημένα επίπεδα FGF21 συσχετίστηκαν επίσης με αυξημένη δραστικότητα AMPK και SIRT-1 και μειωμένη σηματοδότηση mTOR.
Αυτό είναι σημαντικό επειδή η αυξημένη AMPK οδηγεί σε αυξημένη πρόσληψη λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας κατά τη διάρκεια του κυτταρικού μεταβολισμού. Το SIRT-1 ρυθμίζει επίσης την ομοιόσταση και μπορεί να προστατεύσει από μια ποικιλία ανθρώπινων διαταραχών.
Το μειωμένο mTOR μπορεί να προστατεύσει από καρκίνους του ανθρώπου και διάφορες φλεγμονώδεις ασθένειες.
Οι ερευνητές συνέχισαν να διερευνούν την επίδραση των μεταμοσχεύσεων μικροσωμάτων του εντέρου στις πεπτικές οδούς των ποντικών.
Η κανονική γήρανση του εντερικού ιστού μειώνει τη βιωσιμότητα των εντερικών κυττάρων. Αυτό σχετίζεται με μειωμένη παραγωγή βλέννας, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη βλάβη και θάνατο των κυττάρων.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μεταμόσχευση του μικροβίου παλαιότερων ποντικών σε νεότερα ποντίκια οδήγησε σε αύξηση του μήκους και του πλάτους των λαχνών, οι οποίες είναι μικρές δομές που αποτελούν το τοίχωμα του εντέρου.
Τα ποντίκια που είχαν λάβει το μικρόβιο από τα μεγαλύτερα ποντίκια είχαν επίσης μεγαλύτερο παχύ έντερο και μακρύτερο λεπτό έντερο από την ομάδα ελέγχου που είχε λάβει το μικρόβιο από άλλα νεαρά ποντίκια.
Οι ερευνητές έδωσαν επίσης στους νεαρούς ποντικούς βουτυρικούς χωρίς μικρόβια και παρατήρησαν ότι οδήγησε σε παρόμοιες αυξήσεις στη νευρογένεση και στην εντερική ανάπτυξη.
Πώς έχουν ληφθεί αυτά τα αποτελέσματα;
Επιστήμονες από όλο τον κόσμο αντέδρασαν σε αυτά τα αποτελέσματα. Ο Δρ Dario Riccardo Valenzano, επικεφαλής του ομίλου στο Max Planck Institute for Biology of Aging στη Γερμανία, λέει, «Αυτά τα αποτελέσματα είναι συναρπαστικά και εγείρουν πολλά νέα ανοιχτά ερωτήματα τόσο για τη βιολογία της γήρανσης όσο και για την έρευνα για τα μικροβιοτικά».
Μερικές από αυτές τις ερωτήσεις, λέει ο Δρ Valenzano, περιλαμβάνουν «εάν υπάρχει ενεργή απόκτηση μικροβίων που παράγουν βουτυρικό κατά τη διάρκεια της ζωής των ποντικών και εάν η ακραία γήρανση οδηγεί σε απώλεια αυτής της θεμελιώδους μικροβιακής κοινότητας, η οποία μπορεί τελικά να είναι υπεύθυνη για τη δυσβολία και την ηλικία- σχετικές δυσλειτουργίες. "
Επιπλέον, ο καθηγητής Brian Kennedy, Διευθυντής του Κέντρου Υγιεινής Γήρανσης στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης, λέει, «Είναι ενδιαφέρον ότι το μικρόβιο ενός ηλικιωμένου ζώου μπορεί να προάγει νεανικούς φαινοτύπους σε έναν νεαρό παραλήπτη».
"Αυτό υποδηλώνει ότι τα μικρόβια με γήρανση έχουν τροποποιηθεί για να αντισταθμίσουν τα συσσωρευμένα ελλείμματα του ξενιστή και οδηγούν στο ερώτημα εάν το μικρόβιο από ένα νεαρό ζώο θα έχει μεγαλύτερες ή λιγότερες επιπτώσεις σε έναν νεαρό ξενιστή."
«Τα ευρήματα προωθούν την κατανόησή μας για τη σχέση μεταξύ του μικροβίου και του ξενιστή του κατά τη γήρανση και θέτουν το στάδιο για την ανάπτυξη παρεμβάσεων που σχετίζονται με μικροβιοτικά για την προώθηση της υγιούς μακροζωίας.
Καθηγητής Brian Kennedy
Επιπτώσεις για μελλοντικές θεραπείες
Αυτά τα αποτελέσματα είναι πολλά υποσχόμενα για μελλοντική πρόοδο στη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση, όπως νευρογενετικές διαταραχές.
Υποστηρίζουν ότι η σύνθεση των μικροβίων του εντέρου και της δυναμικής είναι ευαίσθητη στην ηλικία και ότι η απόκριση σε μικροβιακές ενδείξεις στην πρώιμη ζωή διαφέρει σημαντικά από εκείνη στη μετέπειτα ζωή.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το μικροβιακό έντερο των παλαιότερων ξενιστών με μεταβολική ομοιόσταση μπορεί να υποστηρίξει την υγεία του ξενιστή. Αντίθετα, σε ενήλικες με διαβήτη τύπου 2, το μικρόβιο του εντέρου μπορεί να προκαλέσει φλεγμονώδεις οδούς.
Οι περιορισμοί σε αυτήν τη μελέτη περιλαμβάνουν το γεγονός ότι τα μικρόβια μπορεί να αλλάξουν κατά τη διάρκεια της μελέτης, ακόμη και υπό ελεγχόμενα πειράματα, όπως αυτά που παρουσιάζονται εδώ.
Είναι επίσης πιθανό να διαδραματίσουν και άλλοι μικροβιακοί μεταβολίτες και κυτταρικές οδούς, αλλά οι ερευνητές δεν το διερεύνησαν σε αυτήν τη μελέτη.
