avain terveeseen ikääntymiseen 1 7

Näet sen mainoksissa joka päivä: voiteet ja emulsiot vähentämään ryppyjä, väriaineet poistamaan harmaita hiuksia ja parantavat lihas- ja nivelsärkyä. Näiden pintatason muutosten ohella ikääntyminen vaikuttaa myös kehon sisäiseen fysiologiaan, mukaan lukien lisääntyvä tulehdus aivoissa (Czirr & Wyss-Coray, 2012), verkkokalvon rappeutuminen (Hoh Kam et al, 2010) ja aivojen läpäisevyys. suolen seinämiin (Ma et ai, 1992). Monet teollisuudenalat on rakennettu tavoitteena kääntää ikääntymisen merkkejä. Mutta onko olemassa tapaa torjua ikääntymisen vaikutuksia kehossa syvemmällä tasolla kuin hiusten värjäys? Eräs tutkijaryhmä ehdottaa ainutlaatuista tapaa kääntää kelloa taaksepäin ikääntymiseen liittyviin seurauksiin aivoissa käyttämällä ulosteen mikrobiotan siirtoa (FMT; Parker et al., 2022).

FMT käyttää parabioosin periaatteita (katso Knowing Neurons -artikkeli tätä!) vaihtaa suoliston mikrobiomeja, jotka määritellään terveessä suolistossa elävien bakteerien ja mikro-organismien kokonaisuudeksi (Sommer et al, 2013), vanhojen ja nuorten hiirten välillä. Testaakseen hypoteesiaan, jonka mukaan FMT:n käyttö suoliston mikrobiomin muuttamiseksi muuttaa aivojen ja kehon tulehdusta, Parker ja kollegat käyttivät hiirimallia 3 kuukauden ikäisillä hiirillä (nuoret hiiret) ja 24 kuukauden ikäisillä hiirillä (vanhemmat hiiret). ). Ennen kokeen alkamista tutkijat keräsivät ensin ulostetta luodakseen lähtötilanteen nuorten ja ikääntyneiden hiiren mikrobiomien osalta. Sen jälkeen hiirille annettiin antibiootteja kolmen päivän ajan suolistossa olevien bakteerien vähentämiseksi. Antibioottihoidon jälkeen tutkijat keräsivät toisen ulostenäytteen. Näiden alkuvaiheiden jälkeen suoritettiin kaksi FMT-kierrosta, joissa nestemäisiä ulosteita annettiin nenän kautta ja hiiret sijoitettiin häkkeihin, jotka sisälsivät ulosteita koeryhmän mukaan. Tämän tutkimuksen koeryhmät olivat iäkkäitä hiiriä, jotka saivat FMT:tä nuorilta hiiriltä ja nuoret hiiret, jotka saivat FMT:tä vanhoilta hiiriltä, ​​kun taas kontrolliryhmät olivat nuoret hiiret, jotka saivat FMT:tä muista nuorista hiiristä tai ei-ulostetta kontrolliliuosta (kutsutaan nuoriksi kontrollihiiriksi) ja iäkkäät hiiret, jotka saavat FMT:tä muilta ikääntyneiltä hiiriltä tai ei-ulostetta kontrolliliuosta (kutsutaan iäkkäiksi kontrollihiiriksi). FMT:n jälkeen ulosteet kerättiin viisi päivää ja kaksi viikkoa myöhemmin. Tämän kokeellisen suunnittelun ansiosta tutkijat pystyivät tutkimaan, kuinka suoliston mikrobiomin ikä vaikuttaa aivojen, verkkokalvon ja suoliston prosesseihin.

avain terveeseen ikääntymiseen2 1 7
Graafinen tiivistelmä julkaisusta Parker et al., 2022

… nuoren mikrobiomin lisääminen iäkkääseen hiireen kumoaa iän myötä havaitun immuunivasteen.

Tutkijat tutkivat ensin, kuinka FMT vaikuttaa mikroglian, aivoissa asuvien immuunisolujen, tulehdusvasteeseen aivokuoressa ja corpus callosumissa (valtava hermosolujen nippu, jonka avulla aivojen kaksi puolta voivat kommunikoida keskenään) (Heneka et al, 2019) Erny et al, 2015). Ikääntyneillä kontrollihiirillä oli enemmän aktivoituja mikrogliaa kuin nuorilla kontrollihiirillä, mikä kuvastaa normaalia ikääntymisprosessia. Ikääntyneillä hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomeja, oli kuitenkin paljon vähemmän mikroglia-aktivaatiota kuin iäkkäillä kontrollihiirillä. Yllättäen mikrogliavaste oli melko samanlainen kuin nuorilla kontrollihiirillä havaittu. Tämä sama kuvio osoitettiin myös päinvastaiseen suuntaan, koska nuorilla hiirillä, joilla oli ikääntyneitä mikrobiomeja, oli paljon enemmän mikroglia-aktivaatiota kuin nuorilla kontrollihiirillä, sen sijaan samankaltainen kuin ikääntyneiden kontrollihiirten aktivoitumistasot. Tämä osoittaa, että mikrobiomin ikä vaikuttaa immuunivasteeseen aivoissa ja että nuoren mikrobiomin lisääminen ikääntyneeseen hiireen kumoaa iän myötä havaitun immuunivasteen. Samoin nuorelle hiirelle ikääntyneen mikrobiomin antaminen nopeuttaa iän vaikutusta aivojen immuunisoluihin.

…mikrobiomi vaikuttaa ikääntymiseen liittyviin prosesseihin verkkokalvossa…

Aivojen tutkimisen lisäksi tutkijat selvittivät myös, kuinka suoliston mikrobiomin ikä vaikuttaa verkkokalvoon. Yleisesti osoitettiin, että nuoriin hiiriin verrattuna iäkkäillä hiirillä oli lisääntynyt tulehdus verkkokalvossa. Kuitenkin FMT:n jälkeen iäkkäillä hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomeja, verkkokalvon tulehdustaso oli samanlainen kuin nuorilla kontrollihiirillä. Aivoissa tehtyjen löydösten mukaisesti myös päinvastoin oli totta. Nuorilla hiirillä, joilla oli ikääntyneitä mikrobiomia, oli verkkokalvon tulehdus, joka muistutti iäkkäitä kontrollihiiriä. Suoliston mikrobiomi vaikuttaa myös toiseen näköjärjestelmän osaan: fotoreseptoreiden kykyyn uusiutua verkkokalvossa RPE65-proteiinin avulla, jonka tuotannon tiedetään myös laskevan iän myötä (Cai et al, 2009). Ikääntyneillä hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomia, RPE65-proteiinin määrä oli suurempi kuin iäkkäillä kontrollihiirillä. Itse asiassa nämä proteiinitasot olivat samanlaisia ​​kuin nuorten hiirten tasot. Lisäksi nuorilla hiirillä, joilla oli ikääntyneitä mikrobiomeja, oli paljon vähemmän RPE65:tä kuin nuorilla kontrollihiirillä, ja proteiinitasot olivat verrattavissa ikääntyneiden hiirten tasoihin. Kaiken kaikkiaan tämä osoittaa, että mikrobiomi vaikuttaa ikääntymiseen liittyviin prosesseihin verkkokalvossa, kun nuoret mikrobiomit kääntyvät ja ikääntyneet mikrobiomit kiihdyttävät ikääntymiseen liittyviä prosesseja.


sisäinen tilausgrafiikka


Toinen tärkeä elin, suolisto, ei myöskään säästy ikääntymisen vaikutuksilta: suolen seinämän muodostava solukerros vuotaa ajan myötä (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Ikääntymisen myötä suolen seinämän pysyvyys heikkenee ja muuttuu läpäisevämmäksi, mikä mahdollistaa bakteerien vuotamisen reuna-alueille, mikä puolestaan ​​lisää yleistä tulehdusta (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Tässä tutkimuksessa tutkijat osoittivat, että mikrobiomin ikä vaikuttaa suolen seinämien vakauteen. Ikääntyneillä hiirillä, joilla oli nuori mikrobiomi, suolet olivat vähemmän vuotavia kuin iäkkäillä kontrollihiirillä. Itse asiassa suoliston läpäisevyys iäkkäillä hiirillä, joilla oli nuori mikrobiomi, oli samanlainen kuin nuorilla hiirillä havaittu läpäisevyys. Ikääntyneillä hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomia, oli myös tulehdustasoja ja todisteita bakteereista veressä, joka oli samanlainen kuin nuorilla hiirillä. Jälleen kerran, nuorten hiirten, joilla oli ikääntyneitä mikrobiomeja, suolet käyttäytyivät samalla tavalla kuin ikääntyneiden hiirten, joilla oli ikääntyneitä mikrobiomeja, vuotavamman suoliston ja enemmän tulehduksen vuoksi kuin nuorilla hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomeja. Nämä tulokset tukevat hypoteesia, että ikääntyneet mikrobiomit lisäävät suolen läpäisevyyttä, mikä helpottaa tulehduksen lisääntymistä sallimalla bakteerien vuotamisen verenkiertoon. Tärkeää on, että nuoren mikrobiomin tuominen FMT:n kautta kumoaa nämä ikään liittyvät vaikutukset.

… suoliston mikrobiomin ikä vaikuttaa aivojen, verkkokalvon ja suoliston toimintoihin.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että suoliston mikrobiomin ikä vaikuttaa aivojen, verkkokalvon ja suoliston toimintoihin. Mutta miten nuoret ja ikääntyneet mikrobiomit eroavat toisistaan? Vastatakseen tähän kysymykseen tutkijat sekvensoivat kokeen aikana kerätyistä ulostenäytteistä löytyneen mikrobiomin DNA:n. Nuorella ja ikääntyneellä mikrobiomilla oli erilainen geneettinen rakenne jo ennen FMT:tä, mutta FMT muutti merkittävästi molempien mikrobiomien geneettistä koostumusta. Nuorilla hiirillä, joilla oli ikääntyneitä mikrobiomeja, oli hyvin samanlainen koostumus kuin ikääntyneillä kontrollihiirillä, kun taas iäkkäillä hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomeja, geneettinen koostumus erosi ikääntyneiden kontrollihiirten ja myös nuorista hiiristä, joilla oli nuoria mikrobiomeja – ne olivat jossain välissä. Ikääntyneillä kontrollihiirillä ja nuorilla hiirillä, joilla oli ikääntyneet mikrobiomit, oli bakteereja enimmäkseen Oscillibacter ja Prevotellalla suku, firmicutes tyyny, ja Lactobacillus johnsonii lajit, kun taas nuorilla kontrollihiirillä ja vanhoilla hiirillä, joilla oli nuoria mikrobiomeja, oli bakteereja enimmäkseen Bifidobacterium, Ackermansia, Parabacteroides, Clostridiumja Enterococcus ryhmiä. Tutkiessaan näiden ikääntymiseen liittyvien muutosten mahdollista syytä, tutkijat havaitsivat, että lipidien ja vitamiinien tuotantoon (jotka perustuvat bakteerien tuottamiin metaboliitteihin) liittyvät reitit vaihtelivat ikääntyneiden ja nuorten mikrobiomien välillä. Havainnossa on yksi haittapuoli – muutokset erilaisten bakteerien runsaudessa ja niiden mahdollisessa toiminnassa suolistossa eivät olleet pitkäkestoisia, sillä mikrobiomien koostumuksessa ei ollut suuria eroja kahden viikon kuluttua FMT:stä.

Kaiken kaikkiaan tämä tutkimus osoitti, että suoliston mikrobiomi vaikuttaa ikääntymiseen liittyviin prosesseihin aivoissa, silmissä ja suolistossa. Ikääntyneet mikrobiomit, riippumatta vastaanottajahiiren iästä, johtivat enemmän tulehduksiin aivoissa, verkkokalvossa ja suolistossa, verkkokalvon fotoreseptoreiden vähentyneeseen regeneraatiopotentiaaliin ja enemmän bakteerien vuotamiseen ulos suolistosta. Toisaalta nuorten mikrobiomien esittely iäkkäille hiirille kumosi nämä ikääntymisvaikutukset. Tämä voi johtua eroista ikääntyneiden ja nuorten mikrobiomien bakteerikoostumuksessa ja vaikutuksesta, joka näillä muutoksilla voi olla lipidien ja vitamiinien tuotannosta vastaaviin reitteihin. Yksi kysymys, jota ei käsitelty tässä tutkimuksessa, oli se, kuinka mikrobiomin ikä vaikuttaa kognitiiviseen suorituskykyyn, koska kontrollihiiret tai FMT-hiiret eivät käyttäytyneet eri tavalla käyttäytymismuistitesteissä. Tulevaisuuden tutkimusten tulisi myös keskittyä tähän kysymykseen, koska kognition ja muistin tiedetään heikkenevän iän myötä, ja mikrobiomin roolin ymmärtäminen ikääntymiseen liittyvässä kognitiivisessa heikkenemisessä voisi tarjota tärkeän kuvan mahdollisista biologisista syistä. Toinen suunta, johon tulevissa tutkimuskysymyksissä tulisi pyrkiä, olisi ruokavalion vaikutus suoliston mikrobiomin koostumukseen. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että erilaiset ruokavaliot muuttavat suoliston mikrobityyppejä sekä lyhyellä (David et al., 2014) että pitkällä aikavälillä (Wu et al., 2011). Jos ruokavalion muutokset voivat muuttaa suoliston mikrobiomin koostumusta, entä jos se voi vähentää näitä ikääntymisen merkkejä myös aivoissa, verkkokalvossa ja suolistossa?

Jos ruokavalion muutokset voivat muuttaa suoliston mikrobiomin koostumusta, entä jos se voi vähentää näitä ikääntymisen merkkejä myös aivoissa, verkkokalvossa ja suolistossa?

Tietoja kirjoittajista

Kirjoittanut Holly Korthas, Kuvittanut Federica Raguseo, Muokannut Johanna Popp, Sarah Wadeja Lauren Wagner

Viitteet

Cai, X., Conley, SM ja Naash, MI (2009). RPE65: rooli näkökierrossa, ihmisen verkkokalvon sairaudessa ja geeniterapiassa. Oftalminen genetiikka, 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-signalointi välittää ikääntymisen aiheuttamaa suoliston kantasolujen erilaistumisen heikkenemistä. Kantasoluarvostelut ja -raportit, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E. ja Wyss-Coray, T. (2012). Neurodegeneraation immunologia. The Journal of Clinical Investigation, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

David, L., Maurice, C., Carmody, R. et ai. Ruokavalio muuttaa nopeasti ja toistettavasti ihmisen suoliston mikrobiomia. luonto 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., & Prinz, M. (2015). Isäntämikrobiota hallitsee jatkuvasti mikroglian kypsymistä ja toimintaa keskushermostossa. Luonto Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). Mikrogliat ovat keskeisessä asemassa hermostoa rappeuttavassa sairaudessa. Luontoarvostelut. immunologia, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Hoh Kam, J., Lenassi, E., & Jeffery, G. (2010). Ikääntyvien silmien katselu: amyloidi-beetan kerääntymisen erilaiset kohdat ikääntyvän hiiren verkkokalvoon ja makrofagien säätelyyn. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992). Ikääntymisen ja kalorirajoituksen vaikutus suoliston läpäisevyyteen. Kokeellinen Gerontologia, 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., & Carding, SR (2022). Ulosteen mikrobiotan siirtyminen nuorten ja ikääntyneiden hiirten välillä kumoaa ikääntyvän suoliston, silmän ja aivojen tunnusmerkit. microbiome, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Sommer, F., & Bäckhed, F. (2013). Suoliston mikrobiota – isäntäkehityksen ja fysiologian mestari. Luontoarvostelut. Mikrobiologia, 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 ja Bowdish, DME (2017). Ikään liittyvä mikrobiaalinen dysbioosi edistää suoliston läpäisevyyttä, systeemistä tulehdusta ja makrofagien toimintahäiriötä. Solun isäntä ja mikrobi, 21(4), 455 - 466.e4. 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 ja Lewis, JD (2011). Pitkän aikavälin ruokavaliomallien yhdistäminen suoliston mikrobien enterotyyppeihin. Tiede (New York, NY), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Tämä artikkeli on alun perin ilmestynyt Neuronien tunteminen