Sunt bacteriile intestinale cheia îmbătrânirii sănătoase?
Un număr din ce în ce mai mare de studii recente pun o întrebare importantă: dețin bacteriile intestinale cheia îmbătrânirii sănătoase? O nouă cercetare, prezentată recent la Reuniunea Microbiome din Londra, ne aduce mai aproape de răspuns.
În mitul antic al lui Tithonus, protagonistul omonim cere zeilor să trăiască veșnic, dar uită să ceară tinerețe veșnică.
Deși a câștigat nemurirea, bolile bătrâneții îl înving în cele din urmă pe Tithonus și își regretă amar nemurirea.
În timp ce atingerea longevității este un obiectiv demn de urmărit și o ambiție pe care omenirea o păstrează încă din vremurile Greciei Antice, mitul lui Tithonus ne amintește că o viață lungă are puțină valoare dacă este plină de boli.
Pe măsură ce speranța de viață a omului crește, populația mondială îmbătrânește la rate mult mai mari. De fapt, Organizația Națiunilor Unite estimează că populația în vârstă - adică numărul persoanelor în vârstă de 60 de ani și peste - crește cu o rată de aproximativ 3 la sută pe an.
În prezent, există 962 de milioane de persoane cu vârsta de peste 60 de ani pe tot globul, conform celor mai recente estimări. Până în anul 2050, se preconizează că acest număr va depăși dublul, iar numărul persoanelor în vârstă de 80 de ani și peste este de așteptat să se tripleze.
O serie de boli cronice însoțește îmbătrânirea. Până în anul 2060, de exemplu, povara bolii Alzheimer din Statele Unite se va dubla, spun Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC).
Ei prezic că aproape 14 milioane de persoane vor avea Alzheimer și alte forme de demență până atunci, iar cercetătorii lucrează din greu încercând să prevină această și alte boli legate de vârstă.
Deci, întrebarea „Cum putem trăi mai mult și mai sănătos vieți?" înlocuiește încet cu „Cum putem trăi mai mult?” Pe măsură ce oamenii de știință se angajează în căutarea unei perioade mai lungi de sănătate, devine mai clar că îmbătrânirea nu este doar un proces inevitabil care pur și simplu „se întâmplă”, ci că există mecanisme moleculare precise care îl reglementează.
Dr. Marina Ezcurra - o conferențiară în neuroștiințe la Școala de Științe Biologice și Chimice de la Universitatea Queen Mary din Londra din Regatul Unit - își dedică timpul înțelegerii acestor mecanisme.
Cercetările sale se concentrează pe modul în care îmbătrânirea și bolile asociate apar la un vierme numit Caenorhabditis elegans. Mai recent, Ezcurra și echipa ei au examinat îmbătrânirea gastrointestinală și rolul microbiomului în acest proces.
Pe 24 octombrie 2018, Ezcurra și-a prezentat cercetările la Întâlnirea Microbiome din Londra din Marea Britanie. În această caracteristică Spotlight, raportăm principalele aspecte din prezentarea ei.
Folosirea unui „bug-vierme” pentru a studia îmbătrânirea umană
În prezentarea ei - intitulată „Viermele-bug: un model combinat de sistem pentru a studia interacțiunile gazdă-microbiom” - Ezcurra a introdus C. elegans ca model viabil pentru studierea îmbătrânirii. C. elegans are o durată de viață de doar 2-3 săptămâni, dar pe măsură ce îmbătrânește, dezvoltă mai multe patologii - la fel ca organismul uman.
Cu toate acestea, în cazul C. elegans, toate patologiile se reduc la una singură: îmbătrânirea gastrointestinală.
După cum a explicat Ezcurra în discuția sa, toate tratamentele de creștere a duratei de viață la care oamenii de știință s-au aplicat C. elegans acționează prin suprimarea îmbătrânirii intestinale.
Folosind C. elegans, cercetătorii pot examina o serie de procese legate de vârstă, cum ar fi rezistența la stres, creștere, fecunditate și durata de viață. Experții au folosit, de asemenea C. elegans ca model pentru mai multe boli umane, cum ar fi Alzheimer.
Ezcurra citează cercetările existente care au văzut C. elegans hrănit cu Escherichia coli. Pe măsură ce viermele se hrănește cu bacterii, cercetătorii au creat aproximativ 4.000 de tulpini mutante de E coli, fiecare cu o genă specifică ștearsă. Apoi, echipa s-a hrănit C. elegans fiecare dintre aceste tulpini și a examinat efectele.
Autorul principal al studiului, Meng Wang - care este profesor asociat de genetică moleculară și umană la Baylor College of Medicine din Houston, TX - a raportat concluziile, spunând: „Ne-am hrănit C. elegans fiecare bacterie mutantă individuală și apoi s-a uitat la durata de viață a viermilor ".
„Din cele aproape 4.000 de gene bacteriene pe care le-am testat, 29, când au fost eliminate, au crescut durata de viață a viermilor. Doisprezece dintre acești mutanți bacterieni au protejat, de asemenea, viermii de creșterea tumorii și de acumularea de amiloid-beta, o caracteristică a bolii Alzheimer la om. "
Meng Wang
De asemenea, cercetătorii au descoperit că un mutant bacterian a supraprodus o substanță numită acid colanic; acest compus a crescut longevitatea prin stimularea activității în mitocondrii, așa-numitele centrale ale celulei, care sunt responsabile pentru transformarea nutrienților în energie.
Combaterea îmbătrânirii cu un medicament împotriva diabetului
În discuția sa, Ezcurra a menționat un alt exemplu de cercetare de succes în C. elegans care a arătat efectele microbiomului asupra procesului de îmbătrânire. Acest studiu a implicat metformina medicamentului obișnuit pentru diabet.
Metformina este în prezent cel mai larg prescris medicament pentru diabet din lume. Cercetările anterioare au constatat că medicația orală nu reduce doar nivelul zahărului din sânge, ci și reduce riscul de cancer.
Oamenii de știință au descoperit că medicamentul poate întârzia îmbătrânirea la șoareci și C. elegans. Metformina este testată în prezent în studiile clinice ca tratament potențial împotriva îmbătrânirii și a bolilor legate de îmbătrânire.
După cum a explicat cercetătorul în discuția sa, acest lucru înseamnă că metformina ar putea viza mai multe boli cronice legate de vârstă simultan. Metformina poate fi capabilă să vizeze nu doar diabetul, ci și cancerul și patologiile Alzheimer.
Interesantul efectelor metforminei este că acestea întârzie îmbătrânirea prin bacterii. Studii în C. elegans că Ezcurra citată a arătat că efectele de longevitate ale metforminei nu funcționează în absența bacteriilor.
Mai exact, metformina afectează metabolismul bacterian al folatului, a explicat Ezcurra, care, la rândul său, declanșează o reacție în lanț care se încheie cu activarea unei căi moleculare cunoscute pentru a regla îmbătrânirea.
Combinând E coli cu C. elegans
Cercetarea proprie a lui Ezcurra urmărește să combine două organisme model - E coli și C. elegans - să studieze modul în care bacteriile mediază procesul de îmbătrânire.
Studiile anterioare au tachinat microbiomul C. elegans, iar alții au colonizat intestinul C. elegans cu E coli OP50 și a observat câteva efecte interesante. Tulpina bacteriană a avut efecte pozitive asupra reproducerii, imunității și răspunsului organismului la stres.
Așadar, Ezcurra și colegii săi s-au întrebat dacă există alte efecte suplimentare pe care OP50 le are asupra procesului de îmbătrânire. Experimentele efectuate în laboratorul ei au arătat că adăugarea de antibiotice la viermii colonizați cu E coli OP50 îmbunătățește îmbătrânirea intestinală. Ștergerea creșterii bacteriene a întârziat atrofia intestinului care tinde să se întâmple odată cu înaintarea în vârstă C. elegans.
De asemenea, cercetătorii au descoperit două tulpini de bacterii din C. elegans microbiom care reduce îmbătrânirea intestinală. Prin urmare, din cercetările constatate, efectele anti-îmbătrânire pot fi obținute și fără a șterge creșterea bacteriană, ci făcând exact opusul: colonizarea intestinului cu tulpini specifice de bacterii.
Un alt experiment desfășurat în laboratorul lui Ezcurra a folosit un model de boală umană stabilit anterior C. elegans pentru a recrea paralizia musculară legată de vârstă. Cercetătorii au analizat efectele unui „cocktail” de 14 tulpini bacteriene diferite care alcătuiesc microbiomul experimental.
Au descoperit că acest cocktail experimental a suprimat puternic paralizia indusă de vârstă. De asemenea, mediile extrase din microbiomul experimental au avut același efect pozitiv.
Bacteriile intestinale și îmbătrânirea umană: ce urmează?
În viitor, echipa lui Ezcurra își propune să vadă dacă poate coloniza C. elegans cu tulpini bacteriene umane pentru a studia efectele asupra îmbătrânirii și asupra sănătății.
Cercetătorul a primit recent finanțare de la Wellcome Trust pentru a utiliza microbiomi umani simpli - cum ar fi bacteriile care au un efect benefic asupra sănătății și bacteriile care au un impact negativ asupra sănătății - și pentru a studia efectele acestora în C. elegans.
Folosind imagistica în timp real, oamenii de știință speră să descopere mecanismele moleculare care stau la baza interacțiunilor dintre gazdă și microbiom, precum și efectele acestora asupra procesului de îmbătrânire.
„Următorul pas pentru cercetarea mea”, a spus Ezcurra Știri medicale astăzi, „Este de folosit C. elegans să pună întrebări specifice despre rolul microbiomului în sănătatea umană. ”
„Există multe, multe studii care arată că există legături între microbiom și boli, cum ar fi bolile psihiatrice, bolile neurodegenerative, obezitatea, diabetul etc., dar nu înțelegem care este cauza și [ce este] efectul”.
„Este o nevoie reală de a afla relația exactă dintre compoziția microbiomului și boala”, a continuat ea. „Ce tulpini microbiene contribuie la sănătate și boli și, mai important, cum contribuie aceste tulpini la sănătate?”
„Devine clar că diversitatea microbiomului este importantă pentru sănătatea umană”, a adăugat Ezcurra. „Mulți factori contribuie la diversitatea microbiomului, cum ar fi dieta și stilul de viață și, pe măsură ce îmbătrânim, experimentăm de obicei o pierdere a diversității.”
„Înțelegând mai bine legăturile dintre nutriție, microbiom și sănătate, putem înțelege modul în care persoanele în vârstă își pot menține microbiomul și, de asemenea, îi putem ajuta direct folosind strategii pre și probiotice. Acest lucru ne-ar ajuta să îmbătrânim [într-un mod mai bun], menținând sănătatea și calitatea vieții la bătrânețe fără medicamente sau intervenții chirurgicale. ”
Dr. Marina Ezcurra
