Er tarmbakterier nøkkelen til sunn aldring?
Et økende antall nylige studier stiller et viktig spørsmål: Har tarmbakterier nøkkelen til sunn aldring? Ny forskning, nylig presentert på London Microbiome Meeting, bringer oss nærmere svaret.
I den eldgamle myten om Tithonus ber den eponyme hovedpersonen gudene leve evig, men glemmer å kreve evig ungdom.
Selv om han fikk udødelighet, beseiret sykdommen i alderdommen til slutt Tithonus, og han angrer bittert på udødeligheten.
Selv om det å oppnå levetid er et mål som er verdt å forfølge, og en ambisjon som menneskeheten har hatt siden det antikke Hellas, minner myten om Tithonus oss om at et langt liv har liten verdi hvis det er fylt med sykdom.
Når menneskets forventede levealder øker, eldes verdens befolkning med mye høyere hastigheter. FN anslår faktisk at eldrebefolkningen - det vil si antall personer i alderen 60 år og eldre - øker med en hastighet på omtrent 3 prosent per år.
For tiden er det 962 millioner mennesker i alderen 60 år og eldre over hele verden, ifølge de siste estimatene. Innen 2050 anslås dette tallet til mer enn det dobbelte, og antall personer i alderen 80 år og eldre forventes å tredoble seg.
En rekke kroniske sykdommer følger med aldring. Innen 2060 vil for eksempel Alzheimers sykdomsbyrde i USA ha blitt doblet, sier Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
De spår at nesten 14 millioner mennesker vil ha Alzheimers og andre former for demens da, og forskere jobber hardt med å prøve å forhindre denne og andre aldersrelaterte sykdommer.
Så spørsmålet “Hvordan kan vi leve lenger og sunnere bor?" erstatter sakte den for “Hvordan kan vi leve lenger?” Når forskere begynner på jakten på en lengre helsespenn, blir det tydeligere at aldring ikke bare er en uunngåelig prosess som bare "skjer", men at det er presise molekylære mekanismer som regulerer den.
Marina Ezcurra, Ph.D. - en foreleser i nevrovitenskap ved School of Biological & Chemical Sciences ved Queen Mary University of London i Storbritannia - bruker sin tid på å forstå disse mekanismene.
Forskningen hennes fokuserer på hvordan aldring og dens relaterte sykdommer forekommer i en orm som kalles Caenorhabditis elegans. Mer nylig har Ezcurra og hennes team undersøkt aldring av mage-tarmkanalen og mikrobiomens rolle i denne prosessen.
24. oktober 2018 presenterte Ezcurra sin forskning på London Microbiome Meeting i Storbritannia. I denne Spotlight-funksjonen rapporterer vi om viktige takeaways fra presentasjonen hennes.
Ved hjelp av en 'orm-bug' for å studere menneskers aldring
I sin presentasjon - med tittelen “The worm-bug: a combined model system to study host-microbiome interactions” - introduserte Ezcurra C. elegans som en levedyktig modell for å studere aldring. C. elegans har en levetid på bare 2-3 uker, men når den eldes, utvikler den flere patologier - akkurat som den menneskelige organismen.
Imidlertid, i tilfelle C. elegans, alle patologiene kommer ned til en enkelt: gastrointestinal aldring.
Som Ezcurra forklarte i sin tale, alle de levetidsøkende behandlingene som forskere har brukt på C. elegans arbeid ved å undertrykke aldring av tarmen.
Ved hjelp av C. elegans, forskere kan undersøke en rekke aldersrelaterte prosesser, som motstand mot stress, vekst, fruktbarhet og levetid. Eksperter har også brukt C. elegans som en modell for flere menneskelige sykdommer, for eksempel Alzheimers.
Ezcurra siterer eksisterende forskning som så C. elegans matet med Escherichia coli. Når ormen spiser bakterier, opprettet forskerne rundt 4000 mutante stammer av E coli, hver med et spesifikt gen slettet. Så matet teamet C. elegans hver av disse stammene og undersøkt effekten.
Senior studieforfatter Meng Wang - som er lektor i molekylær og human genetikk ved Baylor College of Medicine i Houston, TX - rapporterte om funnene og sa: "Vi matet C. elegans hver enkelt mutante bakterie og så på ormenes levetid.
“Av de nesten 4000 bakterienene vi testet, økte 29 ormenes levetid når de ble slettet. Tolv av disse bakteriemutantene beskyttet også ormene mot tumorvekst og akkumulering av amyloid-beta, noe som er karakteristisk for Alzheimers sykdom hos mennesker. "
Meng Wang
Forskerne fant også at en bakteriell mutant overproduserte et stoff som kalles kolansyre; denne forbindelsen økte levetiden ved å stimulere aktivitet i mitokondriene, de såkalte cellekraftverkene i cellen, som er ansvarlige for å gjøre næringsstoffer til energi.
Bekjemper aldring med et diabetesmedisin
I sin tale fortalte Ezcurra et annet eksempel på vellykket forskning på C. elegans som viste effekten av mikrobiomet på aldringsprosessen. Denne studien involverte det vanlige diabetesmedikamentet metformin.
Metformin er for tiden verdens mest foreskrevne diabetesmedisin. Tidligere undersøkelser har funnet at oral medisinering ikke bare reduserer blodsukkernivået, men at det også reduserer risikoen for kreft.
Forskere fant at stoffet kan forsinke aldring hos mus og C. elegans. Metformin testes for tiden i kliniske studier som en potensiell behandling mot aldring og aldringsrelaterte sykdommer.
Som forskeren forklarte i sin tale, betyr dette at metformin potensielt kan målrette mot flere aldersrelaterte kroniske sykdommer samtidig. Metformin kan være i stand til å målrette ikke bare diabetes, men også kreft og Alzheimers patologier.
Det interessante med metformins effekter er at de forsinker aldring gjennom bakterie. Studier i C. elegans som Ezcurra siterte har vist at metformins levetidseffekter ikke virker i fravær av bakterier.
Spesielt påvirker metformin folatbakteriell metabolisme, forklarte Ezcurra, som i sin tur utløser en kjedereaksjon som ender med aktivering av en molekylær vei kjent for å regulere aldring.
Kombinere E coli med C. elegans
Ezcurras egen forskning søker å kombinere to modellorganismer - E coli og C. elegans - å studere hvordan bakterier formidler aldringsprosessen.
Tidligere studier har ertet mikrobiomet til C. elegans, og andre har kolonisert tarmen av C. elegans med E coli OP50 og la merke til noen interessante effekter. Bakteriestammen hadde positive effekter på reproduksjon, immunitet og organismens respons på stress.
Så, Ezcurra og hennes kolleger lurte på om det er andre tilleggseffekter som OP50 har på aldringsprosessen. Eksperimenter utført i laboratoriet hennes viste at tilsetning av antibiotika til ormer kolonisert med E coli OP50 forbedrer tarmens aldring. Å utslette bakterievekst forsinket atrofi i tarmen som har en tendens til å skje med alderen i C. elegans.
Også fant forskerne to stammer av bakterier fra C. elegans mikrobiom som reduserer aldring av tarmen. Derfor fant forskningen at anti-aldringseffekter også kan oppnås uten å utslette bakterievekst, men ved å gjøre det motsatte: kolonisere tarmen med spesifikke bakteriestammer.
Et annet eksperiment utført i Ezcurras laboratorium brukte en tidligere etablert menneskelig sykdomsmodell som ble brukt C. elegans for å gjenskape aldersrelatert muskellammelse. Forskerne analyserte effekten av en "cocktail" av 14 forskjellige bakteriestammer som utgjør det eksperimentelle mikrobiomet.
De fant ut at denne eksperimentelle cocktailen undertrykte aldersindusert lammelse. Mediene ekstrahert fra det eksperimentelle mikrobiomet hadde også den samme positive effekten.
Tarmbakterier og aldring av mennesker: Hva er det neste?
I fremtiden har Ezcurras team som mål å se om det kan kolonisere C. elegans med humane bakteriestammer for å studere effektene på aldring og healthspan.
Forskeren mottok nylig finansiering fra Wellcome Trust for å bruke enkle humane mikrobiomer - som bakterier som har en gunstig effekt på helsen og bakterier som påvirker helsen negativt - og studerer deres effekter i C. elegans.
Ved å bruke bildebehandling i sanntid håper forskerne å oppdage de molekylære mekanismene som ligger til grunn for samspillet mellom verten og mikrobiomet, samt deres effekter på aldringsprosessen.
"Det neste trinnet for forskningen min," sa Ezcurra Medisinske nyheter i dag, “Er å bruke C. elegans å stille spesifikke spørsmål om mikrobiomets rolle i menneskers helse. ”
"Det er mange, mange studier som viser at det er koblinger mellom mikrobiomet og sykdommer, som psykiatriske sykdommer, nevrodegenerative sykdommer, fedme, diabetes etc., men vi forstår ikke hva som er årsaken og [hva er] effekten."
"Det er et reelt behov for å finne ut det eksakte forholdet mellom mikrobiomsammensetningen og sykdommen," fortsatte hun. "Hvilke mikrobielle stammer bidrar til helse og sykdom, og enda viktigere, hvordan bidrar disse stammene til helse?"
"Det blir tydelig at mikrobiomdiversitet er viktig for menneskers helse," la Ezcurra til. "Mange faktorer bidrar til mikrobiomdiversitet, som kosthold og livsstil, og når vi blir gamle, opplever vi vanligvis et tap i mangfold."
“Ved bedre å forstå koblingene mellom ernæring, mikrobiom og helse, kan vi forstå hvordan eldre kan opprettholde mikrobiomet sitt, og også hjelpe dem direkte ved å bruke pre- og probiotiske strategier. Dette vil hjelpe oss å eldes på en bedre måte, ved å opprettholde helse og livskvalitet i alderdommen uten medisiner eller kirurgi. ”
Marina Ezcurra, Ph.D.
