Nap mint nap láthatja a reklámokban: krémek és testápolók a ráncok csökkentésére, festékek az ősz haj eltüntetésére, valamint gyógymódok az izom- és ízületi fájdalmak csökkentésére. Ezekkel a felszíni szintváltozásokkal együtt az öregedés a test belső fiziológiájára is hatással van, beleértve a fokozódó agyi gyulladást (Czirr & Wyss-Coray, 2012), a retina degenerációját (Hoh Kam et al, 2010), valamint a sejtek permeabilitását. a bélfalak (Ma et al, 1992). Sok iparágat azzal a céllal építenek, hogy megfordítsák az öregedés jeleit. De van-e mód arra, hogy a hajfestésnél mélyebben ellensúlyozzuk az öregedés hatásait a szervezetben? A tudósok egy csoportja egyedülálló módszert javasol az idő elöregedésével összefüggő agyi következmények visszaforgatására a széklet mikrobiota átvitelével (FMT; Parker et al., 2022).
Az FMT a parabiózis alapelveit használja (Lásd a Knowing Neurons cikket itt!), hogy kicseréljék a bélmikrobiómákat, amelyek az egészséges bélben élő baktériumok és mikroorganizmusok összessége (Sommer et al, 2013), idős és fiatal egerek között. Parker és munkatársai 3 hónapos (fiatal egerek) és 24 hónapos (idős egerek) egérmodell segítségével tesztelték hipotézisüket, miszerint az FMT a bél mikrobióma megváltoztatására használja. ). A kísérlet megkezdése előtt a kutatók először székletanyagot gyűjtöttek össze, hogy megállapítsák a fiatal és idős egérmikrobiómák kiindulási értékét. Ezt követően az egerek három napig antibiotikumot kaptak, hogy csökkentsék a beleikben lévő baktériumok számát. Az antibiotikumos kezelés után a kutatók újabb székletmintát vettek. Ezeket a kezdeti lépéseket követően két FMT kört hajtottak végre, ahol cseppfolyósított ürüléket adtunk be orrba, és az egereket a kísérleti csoportnak megfelelően ürüléket tartalmazó ketrecekbe helyezték. Ebben a vizsgálatban a kísérleti csoportok idős egerek voltak, akik fiatal egerektől kaptak FMT-t, és fiatal egerek, akik idős egerektől kaptak FMT-t, míg a kontrollcsoportok olyan fiatal egerek voltak, amelyek más fiatal egerektől vagy nem széklet kontrolloldatot kaptak (úgynevezett fiatal kontroll egerek). idős egerek, amelyek más idős egerektől kapott FMT-t vagy nem széklet kontrolloldatot (úgynevezett öreg kontroll egerek). Az FMT után öt nappal és két héttel később ürüléket gyűjtöttek össze. Ez a kísérleti terv lehetővé tette a kutatóknak annak tanulmányozását, hogy a bélmikrobióma kora hogyan befolyásolja az agyban, a retinában és a belekben zajló folyamatokat.
Grafikus absztrakt Parker et al.-tól, 2022
…egy idős egeret fiatal mikrobiómával infúzióban feloldja az életkorral megfigyelhető immunválasz.
A kutatók először azt vizsgálták, hogy az FMT hogyan befolyásolja a mikroglia, az agy rezidens immunsejtjeinek gyulladásos válaszát a kéregben és a corpus callosumban (egy hatalmas idegsejt-köteg, amely lehetővé teszi az agy két oldala közötti kommunikációt) (Heneka et al, 2019). Erny és mtsai, 2015). Az idős kontroll egerekben több aktivált mikroglia volt, mint a fiatal kontroll egerekben, ami a normál öregedés folyamatát tükrözi. Azonban a fiatal mikrobiomákkal rendelkező idős egerek sokkal kevésbé aktiválták a mikrogliát, mint az idős kontroll egerek. Meglepő módon a mikroglia válasz nagyon hasonló volt a fiatal kontroll egereknél megfigyelthez. Ugyanez a minta az ellenkező irányban is megmutatkozott, mivel az idős mikrobiomákkal rendelkező fiatal egerekben sokkal több mikroglia aktiváció volt, mint a fiatal kontrollegereknél, ami hasonló az idős kontroll egereknél tapasztalt aktivációs szintekhez. Ez azt mutatja, hogy a mikrobióma életkora befolyásolja az agy immunválaszát, és hogy egy idős egérnek egy fiatal mikrobiómával történő beadása megszünteti az életkorral megfigyelhető immunválaszt. Hasonlóképpen, ha egy fiatal egérnek öreg mikrobiomot adunk, az felgyorsítja az öregedés hatását az agy immunsejtjeire.
…a mikrobiom hatással van az életkorral összefüggő folyamatokra a retinában…
Az agy vizsgálata mellett a kutatók azt is feltárták, hogy a bélmikrobióma kora hogyan hat a retinára. Általánosságban kimutatták, hogy a fiatal egerekhez képest az idős egerek esetében megnövekedett a retina gyulladása. Az FMT után azonban a fiatal mikrobiomákkal rendelkező idős egerek retinagyulladásos szintje hasonló volt a fiatal kontrollegerekéhez. Az agyi leletekkel összhangban ennek az ellenkezője is igaz volt. Az idős mikrobiómával rendelkező fiatal egereknél retinagyulladás volt, amely hasonlít az idős kontroll egerekre. A bélmikrobióma a látórendszer egy másik részét is befolyásolja: a fotoreceptorok azon képességét, hogy regenerálódjanak a retinában az RPE65 fehérje segítségével, amelynek termelése szintén köztudottan csökken az életkorral (Cai et al, 2009). Fiatal mikrobiomú idős egerekben megnövekedett az RPE65 fehérje mennyisége az idős kontroll egerekhez képest. Valójában ezek a fehérjeszintek hasonlóak voltak a fiatal egerek szintjéhez. Ezenkívül az idős mikrobiomákkal rendelkező fiatal egerekben sokkal kevesebb volt az RPE65, mint a fiatal kontrollegerekben, és a fehérjeszintek hasonlóak voltak az idős egereknél tapasztalt szintekhez. Összességében ez azt mutatja, hogy a mikrobiom hatással van az öregedéssel összefüggő folyamatokra a retinában, a fiatal mikrobiomok megfordítják, az elöregedett mikrobiomok pedig felgyorsítják az öregedéssel kapcsolatos folyamatokat.
Egy másik fontos szervet, a beleket sem kímélik az öregedés hatásai: a belek falát alkotó sejtréteg idővel szivárogni kezd (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Az öregedés során a bélfal stabilitása csökken és áteresztőbbé válik, ami lehetővé teszi a baktériumok kiszivárgását a perifériára, ami viszont növeli az általános gyulladást (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Ebben a tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy a mikrobiom kora befolyásolja a bélfalak stabilitását. Fiatal mikrobiómával rendelkező idős egerekben a belek kevésbé szivárogtak, mint az idős kontrollegerek. Valójában a fiatal mikrobiómával rendelkező idős egerek bélpermeabilitása hasonló volt a fiatal egereknél tapasztalt permeabilitáshoz. A fiatal mikrobiomákkal rendelkező idős egerek gyulladásos szintje és a vérben lévő baktériumok kimutatása is hasonló volt a fiatal egerekhez. Az idős mikrobiomú fiatal egerek belei ismét hasonlóan viselkedtek, mint az elöregedett mikrobiomú egerek, mivel szivárgóbbak voltak a bélrendszerükben, és több gyulladásuk volt, mint a fiatal mikrobiómájú fiatal egereknél. Ezek az eredmények alátámasztják azt a hipotézist, hogy az elöregedett mikrobiomok hozzájárulnak a bélpermeabilitás növekedéséhez, ami elősegíti a gyulladás fokozódását azáltal, hogy lehetővé teszi a baktériumok véráramba való szivárgását. Fontos, hogy egy fiatal mikrobiom FMT-n keresztüli bevezetése megfordítja ezeket az életkorral összefüggő hatásokat.
…a bélmikrobióma kora befolyásolja az agy, a retina és a bélrendszer működését.
A tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a bélmikrobióma kora befolyásolja az agy, a retina és a bél funkcióit. De miben különböznek a fiatal és az idős mikrobiomák egymástól? A kérdés megválaszolásához a kutatók megszekvenálták a kísérlet során gyűjtött székletmintákban talált mikrobiom DNS-ét. A fiatal és idős mikrobiomnak már az FMT előfordulása előtt eltérő volt a genetikai felépítése, de az FMT jelentősen megváltoztatta mindkét mikrobióma genetikai összetételét. Az idős mikrobiómával rendelkező fiatal egerek összetétele nagyon hasonló volt az idős kontroll egerekhez, míg a fiatal mikrobiómával rendelkező idős egerek genetikai összetétele különbözött az idős kontroll egerektől, és különbözött a fiatal mikrobiomú fiatal egerektől is – valahol a kettő között voltak. Az idős kontroll egerek és a fiatal mikrobiomú egerek baktériumai többnyire a Oscillibacter és a Prevotella nemzetség, Firmicutes törzs, és Lactobacillus johnsonii fajok, míg a fiatal kontroll egerek és az idős, fiatal mikrobiómával rendelkező egerek baktériumai többnyire a Bifidobacterium, Ackermansia, Parabacteroides, Clostridiumés Enterococcus csoportok. Az életkorral összefüggő változások lehetséges okainak vizsgálata során a kutatók azt találták, hogy a lipid- és vitamintermelésben részt vevő útvonalak (amelyek a baktériumok által termelt metabolitokon alapulnak) különböztek az idős és fiatal mikrobiomák között. Ennek a megfigyelésnek van egy hátránya: a különféle baktériumok mennyiségében és potenciális funkciójában a bélben bekövetkezett változások nem voltak tartósak, mivel két héttel az FMT után nem volt jelentős különbség a mikrobiom összetétele között.
Összességében ez a tanulmány kimutatta, hogy a bél mikrobióma befolyásolja az életkorral összefüggő folyamatokat az agyban, a szemben és a bélben. Az elöregedett mikrobiomák, a befogadó egér korától függetlenül, több gyulladáshoz vezettek az agyban, a retinában és a belekben, kevesebb regenerációs potenciált okoztak a retinában lévő fotoreceptorokban, és több baktérium szivárgott ki a belekből. Másrészt a fiatal mikrobiomák idős egerekbe történő bevezetése megfordította ezeket az öregedési hatásokat. Ennek oka lehet az idős és fiatal mikrobiómák bakteriális összetételében mutatkozó különbségek, valamint az a hatás, amelyet ezek a változások a lipid- és vitamintermelésért felelős útvonalakra gyakorolhatnak. Az egyik kérdés, amellyel ebben a tanulmányban nem foglalkoztak, az volt, hogy a mikrobiom életkora hogyan befolyásolja a kognitív teljesítményt, mivel sem a kontroll egerek, sem az FMT egerek nem viselkedtek eltérően a viselkedési memóriatesztekben. A jövőbeli kutatásoknak szintén erre a kérdésre kell összpontosítaniuk, mivel a kogníció és a memória köztudottan csökken az életkorral, és a mikrobiom szerepének megértése az életkorral összefüggő kognitív hanyatlásban fontos betekintést nyújthat a lehetséges biológiai alapokba. Egy másik irány, amelyet a jövőbeli kutatási kérdéseknek követniük kell, az étrend hatása a bél mikrobióma összetételére. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a különböző étrendek rövid távon (David és mtsai, 2014) és hosszú távon (Wu et al., 2011) megváltoztatják a bélben lévő mikrobák típusát. Ha az étrend megváltoztatása megváltoztathatja a bél mikrobióma összetételét, mi van akkor, ha csökkenti az öregedés jeleit az agyban, a retinában és a belekben is?
Ha az étrend megváltoztatása megváltoztathatja a bél mikrobióma összetételét, mi van akkor, ha csökkenti az öregedés jeleit az agyban, a retinában és a belekben is?
A szerzőkről
Írta Holly Korthas, Illusztrálta Federica Raguseo, Szerkesztette Popp Johanna, Sarah Wadeés Lauren Wagner
Referenciák
Cai, X., Conley, SM és Naash, MI (2009). RPE65: szerepe a látási ciklusban, az emberi retina betegségben és a génterápiában. Szemészeti genetika, 30(2), 57-62. https://doi.org/10.1080/13816810802626399
Cui, H., Tang, D., Garside, GB, Zeng, T., Wang, Y., Tao, Z., Zhang, L. és Tao, S. (2019). A Wnt Signaling közvetíti a bélrendszeri őssejtek öregedés által kiváltott differenciálódási károsodását. Őssejt-értékelések és jelentések, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9
Czirr, E. és Wyss-Coray, T. (2012). A neurodegeneráció immunológiája. A Klinikai Vizsgálati Lap, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656
David, L., Maurice, C., Carmody, R. és mtsai. Az étrend gyorsan és reprodukálhatóan megváltoztatja az emberi bél mikrobiómát. Természet 505, 559 – 563 (2014). https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820
Erny, D., Hrab? de Angelis, AL, Jaitin, D., Wieghofer, P., Staszewski, O., David, E., Keren-Shaul, H., Mahlakoiv, T., Jakobshagen, K., Buch, T., Schwierzeck, V ., Utermöhlen, O., Chun, E., Garrett, WS, McCoy, KD, Diefenbach, A., Staeheli, P., Stecher, B., Amit, I. és Prinz, M. (2015). A gazdaszervezet mikrobiota folyamatosan szabályozza a mikroglia érését és működését a központi idegrendszerben. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030
Heneka MT (2019). A mikroglia központi szerepet játszik a neurodegeneratív betegségekben. Természet vélemények. Immunológia, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5
Hoh Kam, J., Lenassi, E. és Jeffery, G. (2010). Az öregedő szemek megtekintése: az amiloid béta felhalmozódásának különböző helyei az öregedő egér retinájában és a makrofágok felszabályozása. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127
Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V. és Krugliak, P. (1992). Az öregedés és a kalóriakorlátozás hatása a bél permeabilitására. Kísérleti Gerontológia, 27(3), 321-333. https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9
Parker, A., Romano, S., Ansorge, R., Aboelnour, A., Le Gall, G., Savva, GM, Pontifex, MG, Telatin, A., Baker, D., Jones, E., Vauzour , D., Rudder, S., Blackshaw, LA, Jeffery, G. és Carding, SR (2022). A fiatal és idős egerek közötti széklet mikrobiota transzfer megfordítja az öregedő bél, szem és agy jellegzetességeit. Mikrobiom, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w
Sommer, F. és Bäckhed, F. (2013). A bél mikrobiota – a gazdaszervezet fejlődésének és fiziológiájának mesterei. Nature Reviews. Mikrobiológia, 11(4), 227-238. https://doi.org/10.1038/nrmicro2974
Thevaranjan, N., Puchta, A., Schulz, C., Naidoo, A., Szamosi, JC, Verschoor, CP, Loukov, D., Schenck, LP, Jury, J., Foley, KP, Schertzer, JD, Larché, MJ, Davidson, DJ, Verdú, EF, Surette, MG és Bowdish, DME (2017). Az életkorral összefüggő mikrobiális diszbiózis elősegíti a bél permeabilitását, a szisztémás gyulladást és a makrofág diszfunkciót. Cell Host & Microb, 21(4), 455–466. E. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002
Wu, GD, Chen, J., Hoffmann, C., Bittinger, K., Chen, YY, Keilbaugh, SA, Bewtra, M., Knights, D., Walters, WA, Knight, R., Sinha, R. , Gilroy, E., Gupta, K., Baldassano, R., Nessel, L., Li, H., Bushman, FD és Lewis, JD (2011). A hosszú távú táplálkozási minták összekapcsolása a bélmikrobiális enterotípusokkal. Tudomány (New York, NY), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344
Ez a cikk eredetileg megjelent Ismerve a neuronokat
