ключ до здорового старіння 1 7

Ви щодня бачите це в рекламі: креми та лосьйони для зменшення зморшок, фарби для усунення сивого волосся та засоби для зменшення болю в м’язах і суглобах. Разом із цими змінами поверхневого рівня, старіння також впливає на внутрішню фізіологію організму, включаючи посилення запалення в мозку (Czirr & Wyss-Coray, 2012), дегенерацію сітківки (Hoh Kam et al, 2010) і проникність стінки кишечника (Ma et al, 1992). Багато галузей промисловості побудовані з метою звернути назад ознаки старіння. Але чи є спосіб протидіяти наслідкам старіння в організмі на глибшому рівні, ніж фарбування волосся? Одна група вчених пропонує унікальний спосіб повернути стрілки годинника назад у зв’язку зі старінням наслідків у мозку за допомогою фекального перенесення мікробіоти (FMT; Parker et al., 2022).

FMT використовує принципи парабіозу (Див. статтю Realted Knowing Neurons тут!) для обміну кишковими мікробіомами, визначеними як сукупність бактерій і мікроорганізмів, що живуть у здоровому кишечнику (Sommer et al, 2013), між літніми та молодими мишами. Щоб перевірити свою гіпотезу про те, що використання FMT для зміни кишкового мікробіому змінює запалення в мозку та тілі, Паркер та його колеги використали мишачу модель із 3-місячними мишами (молоді миші) та 24-місячними мишами (старі миші). ). Перед початком експерименту дослідники спочатку зібрали фекалії, щоб встановити базову лінію мікробіомів молодих і літніх мишей. Після цього мишам протягом трьох днів давали антибіотики, щоб зменшити кількість бактерій, присутніх у їхніх кишках. Після лікування антибіотиками дослідники зібрали ще один зразок калу. Після цих початкових кроків було проведено два раунди FMT, де рідкі фекалії вводили назально, а мишей поміщали в клітки з фекаліями відповідно до їх експериментальної групи. Експериментальними групами в цьому дослідженні були старі миші, які отримували FMT від молодих мишей, і молоді миші, які отримували FMT від літніх мишей, тоді як контрольними групами були молоді миші, які отримували FMT від інших молодих мишей або нефекальний контрольний розчин (так звані молоді контрольні миші) та літні миші, які отримують FMT від інших літніх мишей або нефекальний контрольний розчин (так звані вікові контрольні миші). Після FMT фекалії збирали через п’ять днів і два тижні. Цей експериментальний план дозволив дослідникам вивчити, як вік мікробіома кишечника впливає на процеси в мозку, сітківці ока та кишечнику.

ключ до здорового старіння2 1 7
Графічна анотація від Parker et al., 2022

…насичення старої миші молодим мікробіомом скасовує імунну відповідь, яка спостерігається з віком.

Дослідники вперше дослідили, як FMT впливає на запальну реакцію мікроглії, резидентних імунних клітин мозку, у корі та мозолистому тілі (величезний пучок нейронів, який дозволяє двом сторонам мозку спілкуватися одна з одною) (Heneka et al, 2019). ; Ерні та інші, 2015). Старі контрольні миші мали більше активованої мікроглії, ніж молоді контрольні миші, що відображає процес нормального старіння. Проте старі миші з молодими мікробіомами мали набагато меншу активацію мікроглії, ніж літні контрольні миші. Дивно, але реакція мікроглії була досить подібною до тієї, що спостерігалася у молодих контрольних мишей. Ця ж картина також була показана в протилежному напрямку, оскільки молоді миші з віковими мікробіомами мали набагато більшу активацію мікроглії, ніж молоді контрольні миші, натомість подібні до рівнів активації, які спостерігалися у літніх контрольних мишей. Це показує, що вік мікробіома впливає на імунну відповідь у мозку, і що вливання старої миші в молодий мікробіом скасовує імунну відповідь, яка спостерігається з віком. Подібним чином надання молодій миші старого мікробіому прискорює вплив віку на імунні клітини мозку.

…мікробіом впливає на вікові процеси в сітківці…

Окрім дослідження мозку, дослідники також досліджували, як вік кишкового мікробіому впливає на сітківку. Загалом було показано, що порівняно з молодими мишами у літніх мишей посилилося запалення сітківки. Однак після FMT у літніх мишей з молодими мікробіомами рівень запалення сітківки був подібний до рівня молодих контрольних мишей. Відповідно до даних, отриманих у мозку, вірно було й протилежне. У молодих мишей із старими мікробіомами було запалення сітківки, яке нагадувало контрольні миші у віці. Мікробіом кишечника також впливає на іншу частину зорової системи: здатність фоторецепторів регенерувати в сітківці за допомогою білка RPE65, виробництво якого, як відомо, також зменшується з віком (Cai et al, 2009). У літніх мишей з молодими мікробіомами була підвищена кількість білка RPE65 порівняно з віковими контрольними мишами. Насправді ці рівні білка були подібні до рівнів у молодих мишей. Крім того, молоді миші з літніми мікробіомами мали набагато менше RPE65, ніж молоді контрольні миші, з рівнями білка, порівнянними з рівнями, які спостерігаються у літніх мишей. Загалом це показує, що мікробіом впливає на процеси, пов’язані з віком, у сітківці ока, причому молоді мікробіоми повертаються назад, а старі мікробіоми прискорюють процеси, пов’язані зі старінням.


Innersele підписатися графіка


Інший важливий орган, кишечник, також не врятований від наслідків старіння: клітинний шар, який утворює стінку кишечника, з часом стає негерметичним (Cui та ін., 2019; Thevaranjan та ін., 2017). У процесі старіння стабільність кишкової стінки знижується і стає більш проникною, що дозволяє бактеріям просочуватися на периферію, що, у свою чергу, посилює загальне запалення (Cui та ін, 2019; Thevaranjan та ін, 2017). У цьому дослідженні дослідники показали, що вік мікробіому впливає на стабільність стінок кишечника. У літніх мишей із молодим мікробіомом кишечник був менш негерметичним, ніж у вікових контрольних мишей. Фактично, кишкова проникність у літніх мишей з молодим мікробіомом була подібна до проникності, що спостерігається у молодих мишей. Старі миші з молодими мікробіомами також мали рівень запалення та ознаки бактерій у крові, подібні до молодих мишей. Знову ж таки, кишечник молодих мишей із старими мікробіомами поводився подібно до літніх мишей із старими мікробіомами, оскільки мав більш нещільний кишечник і більше запалення, ніж у молодих мишей із молодими мікробіомами. Ці результати підтверджують гіпотезу про те, що старі мікробіоми сприяють збільшенню проникності кишечника, що сприяє посиленню запалення, дозволяючи бактеріям просочуватися в кров. Важливо, що введення молодого мікробіому через FMT усуває ці вікові ефекти.

…вік кишкового мікробіому впливає на функції мозку, сітківки ока та кишечника.

Результати дослідження показують, що вік мікробіома кишечника впливає на функції мозку, сітківки ока та кишечника. Але чим молоді та старі мікробіоми відрізняються один від одного? Щоб відповісти на це запитання, дослідники секвенували ДНК мікробіому, знайденого у зразках фекалій, зібраних під час експерименту. Молодий і літній мікробіоми вже мали різний генетичний склад до того, як стався FMT, але FMT значно змінив генетичний склад обох мікробіомів. Молоді миші з літніми мікробіомами мали дуже подібний склад до старих контрольних мишей, тоді як генетичний склад літніх мишей з молодими мікробіомами відрізнявся від літніх контрольних мишей, а також відрізнявся від молодих мишей з молодими мікробіомами – вони були десь посередині. Старі контрольні миші та молоді миші зі старими мікробіомами мали бактерії переважно з Oscillibacter та Превотелла рід, Фірми тип, і Лактобацила johnsonii видів, тоді як молоді контрольні миші та старі миші з молодими мікробіомами мали бактерії переважно з Bifidobacterium, Акермансія, Парабактероїди, Clostridium та ентерокок групи. Досліджуючи потенційну причину цих вікових змін, дослідники виявили, що шляхи, залучені до виробництва ліпідів і вітамінів (які залежать від метаболітів, що виробляються бактеріями), відрізняються між літніми та молодими мікробіомами. У цього спостереження є один недолік – зміни в чисельності різних видів бактерій і їх потенційної функції в кишечнику не були тривалими, оскільки не було великих відмінностей між мікробіомним складом через два тижні після FMT.

Загалом це дослідження показало, що мікробіом кишечника впливає на вікові процеси в мозку, очах і кишечнику. Старі мікробіоми, незалежно від віку миші-реципієнта, призвели до посилення запалення в мозку, сітківці та кишечнику, меншого потенціалу регенерації фоторецепторів у сітківці та збільшення кількості бактерій, що витікали з кишечника. З іншого боку, введення молодих мікробіомів літнім мишам скасувало ці ефекти старіння. Це може бути пов’язано з відмінностями в бактеріальному складі старих і молодих мікробіомів і впливом, який ці зміни можуть мати на шляхи, відповідальні за виробництво ліпідів і вітамінів. Одне питання, яке не розглядалося в цьому дослідженні, полягало в тому, як вік мікробіому впливає на когнітивні показники, оскільки ні миші контрольної групи, ні миші FMT не поводилися по-різному в тестах поведінкової пам’яті. Майбутні дослідження також мають зосередитися на цьому питанні, оскільки відомо, що пізнання та пам’ять зменшуються з віком, і розуміння ролі мікробіому у віковому зниженні когнітивних функцій може дати важливе розуміння можливих біологічних підвалин. Іншим напрямком, який слід розглядати у майбутніх дослідницьких питаннях, буде вплив дієти на склад мікробіома кишечника. Попередні дослідження показали, що різні дієти змінюють типи мікробів у кишечнику як у короткостроковій (David та ін., 2014), так і в довгостроковій (Wu та ін., 2011). Якщо зміни в дієті можуть змінити склад мікробіома кишечника, що, якщо це може зменшити ці ознаки старіння в мозку, сітківці ока та кишечнику?

Якщо зміни в дієті можуть змінити склад мікробіома кишечника, що, якщо це може зменшити ці ознаки старіння в мозку, сітківці ока та кишечнику?

Про авторів

Написано Холлі Кортас, Ілюстр Федеріка Рагузео, Редаговано Йоганна Попп, Сара Вейд та Лорен Вагнер

посилання

Cai, X., Conley, SM, & Naash, MI (2009). RPE65: роль у зоровому циклі, захворювання сітківки ока людини та генна терапія. Офтальмологічна генетика, 30(2), 57-62. https://doi.org/10.1080/13816810802626399

Cui, H., Tang, D., Garside, GB, Zeng, T., Wang, Y., Tao, Z., Zhang, L., & Tao, S. (2019). Wnt Signaling опосередковує індуковане старінням порушення диференціації кишкових стовбурових клітин. Огляди та звіти про стовбурові клітини, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012). Імунологія нейродегенерації. Журнал клінічного дослідження, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

Девід Л., Моріс К., Кармоді Р. та інші Дієта швидко та відтворювано змінює мікробіом кишечника людини. природа 505, 559 – 563 (2014). https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820

Ерні, Д., Граб? де Анджеліс, А.Л., Джайтін, Д., Вігофер, П., Сташевський, О., Девід, Е., Керен-Шауль, Х., Махлакоїв, Т., Якобсхаген, К., Бух, Т., Швіцерек, В. ., Utermöhlen, O., Chun, E., Garrett, WS, McCoy, KD, Diefenbach, A., Staeheli, P., Stecher, B., Amit, I., & Prinz, M. (2015). Мікробіота господаря постійно контролює дозрівання та функцію мікроглії в ЦНС. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). Мікроглія займає центральне місце в нейродегенеративних захворюваннях. Огляди природи. імунологія, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Хох Кам, Дж., Ленасі, Е., і Джеффрі, Г. (2010). Перегляд старіючих очей: різноманітні місця накопичення бета-амілоїду в старіючій сітківці миші та посилення макрофагів. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992). Вплив старіння та обмеження калорійності на кишкову проникність. Експериментальна геронтологія, 27(3), 321-333. https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9

Паркер, А., Романо, С., Ансордж, Р., Абоельнор, А., Ле Галл, Г., Савва, Г.М., Понтіфекс, М.Г., Телатін, А., Бейкер, Д., Джонс, Е., Ваузур , Д., Раддер, С., Блекшоу, Луїзіана, Джеффрі, Г., та Кардінг, СР (2022). Передача фекальної мікробіоти між молодими та літніми мишами змінює ознаки старіння кишечника, очей і мозку. мікробіома, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Зоммер, Ф., Бекхед, Ф. (2013). Мікробіота кишечника — майстри розвитку та фізіології господаря. Огляди природи. Мікробіологія, 11(4), 227-238. https://doi.org/10.1038/nrmicro2974

Теваранджан, Н., Пухта, А., Шульц, К., Найду, А., Замосі, Дж. К., Вершур, К. П., Луков, Д., Шенк, Л. П., Джурі, Дж., Фолі, К. П., Шерцер, Дж. Д., Ларше, М. Дж., Девідсон, Ді-Джей, Верду, Е. Ф., Суретт, М. Г., і Боудіш, ДМЕ (2017). Мікробний дисбактеріоз, пов’язаний з віком, сприяє кишковій проникності, системному запаленню та дисфункції макрофагів. Клітинний господар і мікроб, 21(4), 455–466.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002

Ву, Г. Д., Чен, Дж., Хоффманн, К., Біттінгер, К., Чен, Ю. Й., Кейлбо, С. А., Бьютра, М., Найтс, Д., Уолтерс, У. А., Найт, Р., Сінга, Р. , Гілрой, Е., Гупта, К., Бальдассано, Р., Нессел, Л., Лі, Х., Бушман, Ф. Д., і Льюїс, Дж. Д. (2011). Зв’язок довгострокових моделей харчування з ентеротипами кишкових мікробів. Science (Нью-Йорк, Нью-Йорк), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Ця стаття спочатку з'явилася на Знаючи нейронів