kunci kepada penuaan yang sihat 1 7

Anda melihatnya dalam iklan setiap hari: krim dan losyen untuk mengurangkan kedutan, pewarna untuk menghilangkan uban, dan ubat untuk mengurangkan sakit otot dan sendi. Seiring dengan perubahan paras permukaan ini, semakin tua juga mempengaruhi fisiologi dalaman badan, termasuk meningkatkan keradangan di otak (Czirr & Wyss-Coray, 2012), degenerasi pada retina (Hoh Kam et al, 2010), dan kebolehtelapan dinding usus (Ma et al, 1992). Banyak industri dibina dengan matlamat untuk membalikkan tanda-tanda penuaan. Tetapi adakah cara untuk mengatasi kesan penuaan dalam badan pada tahap yang lebih mendalam daripada mewarna rambut anda? Satu kumpulan saintis mencadangkan cara unik untuk menghidupkan semula jam pada akibat yang berkaitan dengan penuaan di otak menggunakan pemindahan mikrobiota tahi (FMT; Parker et al., 2022).

FMT menggunakan prinsip parabiosis (Lihat artikel Knowing Neurons yang nyata disini!) untuk menukar mikrobiom usus, yang ditakrifkan sebagai keseluruhan bakteria dan mikroorganisma yang hidup dalam usus yang sihat (Sommer et al, 2013), antara tikus tua dan muda. Untuk menguji hipotesis mereka bahawa menggunakan FMT untuk mengubah mikrobiom usus mengubah keradangan di otak dan badan, Parker dan rakan sekerja menggunakan model tetikus dengan tikus berusia 3 bulan (tikus muda) dan tikus berusia 24 bulan (tikus tua). ). Sebelum percubaan bermula, para penyelidik mula-mula mengumpul bahan najis untuk menubuhkan garis dasar untuk mikrobiom tikus muda dan tua. Selepas itu, tikus diberi antibiotik selama tiga hari untuk mengurangkan bakteria yang terdapat dalam usus mereka. Selepas rawatan antibiotik, penyelidik mengumpul satu lagi sampel tahi. Mengikuti langkah awal ini, dua pusingan FMT dilakukan, di mana najis cair diberikan secara hidung dan tikus diletakkan di dalam sangkar yang mengandungi najis mengikut kumpulan eksperimen mereka. Kumpulan eksperimen dalam kajian ini ialah tikus tua yang menerima FMT daripada tikus muda dan tikus muda yang menerima FMT daripada tikus tua, manakala kumpulan kawalan adalah tikus muda yang menerima FMT daripada tikus muda lain atau larutan kawalan bukan najis (dipanggil tikus kawalan muda) dan tikus tua yang menerima FMT daripada tikus tua lain atau larutan kawalan bukan najis (dipanggil tikus kawalan umur). Selepas FMT, najis dikumpulkan lima hari dan dua minggu kemudian. Reka bentuk eksperimen ini membolehkan penyiasat mengkaji bagaimana umur mikrobiom usus mempengaruhi proses dalam otak, retina dan usus.

kunci kepada penuaan yang sihat2 1 7
Abstrak grafik daripada Parker et al., 2022

…menyerap tetikus tua dengan mikrobiom muda membatalkan tindak balas imun yang dilihat dengan usia.

Penyelidik mula-mula menyiasat bagaimana FMT mempengaruhi tindak balas keradangan mikroglia, sel imun pemastautin otak, dalam korteks dan corpus callosum (sekumpulan besar neuron yang membolehkan kedua-dua belah otak berkomunikasi antara satu sama lain) (Heneka et al, 2019 ; Erny et al, 2015). Tikus kawalan berumur mempunyai lebih banyak mikroglia yang diaktifkan daripada tikus kawalan muda, yang mencerminkan proses penuaan normal. Walau bagaimanapun, tikus tua dengan mikrobiom muda mempunyai pengaktifan mikroglia yang lebih sedikit daripada tikus kawalan tua. Yang menghairankan, tindak balas mikroglia agak serupa dengan apa yang diperhatikan pada tikus kawalan muda. Corak yang sama ini juga ditunjukkan dalam arah yang bertentangan, kerana tikus muda dengan mikrobiom tua mempunyai lebih banyak pengaktifan mikroglia daripada tikus kawalan muda, sebaliknya sama dengan tahap pengaktifan yang dilihat pada tikus kawalan tua. Ini menunjukkan bahawa umur mikrobiom mempengaruhi tindak balas imun dalam otak, dan memasukkan tetikus tua dengan mikrobiom muda membatalkan tindak balas imun yang dilihat dengan usia. Begitu juga, memberikan mikrobiom tua kepada tetikus muda mempercepatkan kesan usia pada sel imun otak.

…mikrobiom memberi kesan kepada proses berkaitan usia dalam retina…

Selain memeriksa otak, para penyelidik juga meneroka bagaimana umur mikrobiom usus mempengaruhi retina. Secara amnya, ditunjukkan bahawa berbanding dengan tikus muda, tikus tua telah meningkatkan keradangan di retina. Walau bagaimanapun, selepas FMT, tikus tua dengan mikrobiom muda mempunyai tahap keradangan retina yang serupa dengan tikus kawalan muda. Selaras dengan penemuan dalam otak, sebaliknya juga berlaku. Tikus muda dengan mikrobiom tua mempunyai keradangan retina yang menyerupai tikus kawalan tua. Mikrobiom usus juga mempengaruhi bahagian lain sistem visual: keupayaan fotoreseptor untuk menjana semula dalam retina dengan bantuan protein RPE65, yang pengeluarannya juga diketahui berkurangan dengan usia (Cai et al, 2009). Dalam tikus tua dengan mikrobiom muda, terdapat peningkatan jumlah protein RPE65 berbanding tikus kawalan tua. Malah, paras protein ini serupa dengan paras pada tikus muda. Tambahan pula, tikus muda dengan mikrobiom tua mempunyai lebih sedikit RPE65 berbanding tikus kawalan muda, dengan tahap protein setanding dengan paras yang dilihat pada tikus tua. Secara keseluruhannya, ini menunjukkan bahawa mikrobiom memberi kesan kepada proses berkaitan usia dalam retina, dengan mikrobiom muda membalikkan dan mikrobiom tua mempercepatkan proses yang berkaitan dengan penuaan.

grafik langganan dalaman

Satu lagi organ penting, usus, juga tidak terlepas daripada kesan penuaan: lapisan sel yang membentuk dinding usus menjadi bocor dari masa ke masa (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Sepanjang proses penuaan, kestabilan dinding usus berkurangan dan menjadi lebih telap, yang membolehkan bakteria bocor ke pinggir, yang seterusnya meningkatkan keradangan keseluruhan (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Dalam kajian ini, penyelidik menunjukkan bahawa umur mikrobiom mempengaruhi kestabilan dinding usus. Dalam tikus tua dengan mikrobiom muda, usus kurang bocor berbanding tikus kawalan tua. Malah, kebolehtelapan usus pada tikus tua dengan mikrobiom muda adalah serupa dengan kebolehtelapan yang dilihat pada tikus muda. Tikus tua dengan mikrobiom muda juga mempunyai tahap keradangan dan bukti bakteria dalam darah serupa dengan tikus muda. Sekali lagi, usus tikus muda dengan mikrobiom tua berkelakuan serupa dengan tikus tua dengan mikrobiom tua dengan mempunyai usus yang lebih bocor dan lebih banyak keradangan daripada tikus muda dengan mikrobiom muda. Keputusan ini menyokong hipotesis bahawa mikrobiom tua menyumbang kepada peningkatan kebolehtelapan usus, yang memudahkan peningkatan keradangan dengan membenarkan bakteria meresap ke dalam aliran darah. Yang penting, memperkenalkan mikrobiom muda melalui FMT membalikkan kesan berkaitan usia ini.

…usia mikrobiom usus memberi kesan kepada fungsi otak, retina, dan usus.

Keputusan kajian menunjukkan bahawa umur mikrobiom usus memberi kesan kepada fungsi otak, retina, dan usus. Tetapi bagaimanakah mikrobiom muda dan tua berbeza antara satu sama lain? Untuk menjawab soalan ini, para penyelidik menyusun DNA mikrobiom yang terdapat dalam sampel tahi yang dikumpul sepanjang eksperimen. Mikrobiom muda dan tua sudah mempunyai solekan genetik yang berbeza sebelum FMT berlaku, tetapi FMT telah mengubah komposisi genetik kedua-dua mikrobiom dengan ketara. Tikus muda dengan mikrobiom tua mempunyai komposisi yang hampir sama dengan tikus kawalan tua, manakala komposisi genetik pada tikus tua dengan mikrobiom muda adalah berbeza daripada tikus kawalan tua dan juga berbeza daripada tikus muda dengan mikrobiom muda - mereka berada di antaranya. Tikus kawalan tua dan tikus muda dengan mikrobiom tua mempunyai bakteria kebanyakannya daripada Oscilibacter and Prevotella genus, Firmicutes filum, dan Lactobacillus johnsonii spesies, manakala tikus kawalan muda dan tikus tua dengan mikrobiom muda mempunyai bakteria kebanyakannya daripada Bifidobacterium, Ackermansia, Parabakteroid, Clostridium, dan Enterococcus kumpulan. Apabila menyiasat kemungkinan punca perubahan berkaitan usia ini, penyelidik mendapati bahawa laluan yang terlibat dalam pengeluaran lipid dan vitamin (yang bergantung pada metabolit yang dihasilkan oleh bakteria), berbeza antara mikrobiom tua dan muda. Terdapat satu kelemahan kepada pemerhatian ini - perubahan dalam banyak jenis bakteria dan fungsi potensinya dalam usus tidak bertahan lama, kerana tiada perbezaan besar antara komposisi mikrobiom dua minggu selepas FMT.

Secara keseluruhan, kajian ini menunjukkan bahawa mikrobiom usus mempengaruhi proses berkaitan usia di otak, mata, dan usus. Mikrobiom yang berumur, bebas daripada umur tetikus penerima, membawa kepada lebih banyak keradangan pada otak, retina dan usus, kurang potensi penjanaan semula dalam fotoreseptor dalam retina, dan lebih banyak bakteria bocor keluar dari usus. Sebaliknya, memperkenalkan mikrobiom muda kepada tikus tua telah membalikkan kesan penuaan ini. Ini mungkin disebabkan oleh perbezaan dalam komposisi bakteria mikrobiom tua dan muda, dan kesan yang mungkin ada pada perubahan ini pada laluan yang bertanggungjawab untuk pengeluaran lipid dan vitamin. Satu persoalan yang tidak ditangani dalam kajian ini ialah bagaimana umur mikrobiom mempengaruhi prestasi kognitif, kerana tikus kawalan mahupun tikus FMT tidak berkelakuan berbeza dalam ujian ingatan tingkah laku. Penyelidikan masa depan juga harus menumpukan pada soalan ini kerana kognisi dan ingatan diketahui semakin berkurangan dengan usia, dan memahami peranan mikrobiom dalam penurunan kognitif berkaitan usia boleh memberikan gambaran penting tentang kemungkinan asas biologi. Satu lagi hala tuju yang perlu dilakukan oleh soalan penyelidikan masa depan ialah kesan diet terhadap komposisi mikrobiom usus. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa diet yang berbeza mengubah jenis mikrob dalam usus baik dalam jangka pendek (David et al., 2014) dan jangka panjang (Wu et al., 2011). Jika perubahan dalam diet boleh mengubah komposisi mikrobiom usus, bagaimana jika ia boleh mengurangkan tanda-tanda penuaan di otak, retina, dan usus juga?

Jika perubahan dalam diet boleh mengubah komposisi mikrobiom usus, bagaimana jika ia boleh mengurangkan tanda-tanda penuaan di otak, retina, dan usus juga?

Mengenai Pengarang

Ditulis oleh Holly Korthas, Diilustrasikan oleh Federica Raguseo, Diedit oleh Johanna Popp, Sarah Wade, dan Lauren Wagner

Rujukan

Cai, X., Conley, SM, & Naash, MI (2009). RPE65: peranan dalam kitaran visual, penyakit retina manusia, dan terapi gen. Genetik Oftalmik, 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). Isyarat Wnt Mengantarai Kemerosotan Pembezaan Akibat Penuaan Sel Stem Usus. Kajian dan Laporan Sel Stem, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012). Imunologi neurodegenerasi. Jurnal Penyiasatan Klinikal, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

David, L., Maurice, C., Carmody, R. et al. Diet dengan cepat dan boleh menghasilkan semula mikrobiom usus manusia. Alam 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). Mikrobiota hos sentiasa mengawal kematangan dan fungsi mikroglia dalam CNS. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). Microglia mengambil peringkat tengah dalam penyakit neurodegeneratif. Ulasan Alam Semula Jadi. Imunologi, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Hoh Kam, J., Lenassi, E., & Jeffery, G. (2010). Melihat mata penuaan: pelbagai tapak pengumpulan Beta amiloid dalam retina tetikus yang semakin tua dan pengawalseliaan makrofaj. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992). Kesan penuaan dan sekatan kalori pada kebolehtelapan usus. Gerontologi Eksperimen, 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). Pemindahan mikrobiota tahi antara tikus muda dan tua membalikkan ciri usus, mata dan otak yang semakin tua. Mikrobiotik, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Sommer, F., & Bäckhed, F. (2013). Mikrobiota usus—tuan pembangunan dan fisiologi perumah. Ulasan Alam Semulajadi. Mikrobiologi, 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 & Bowdish, DME (2017). Dysbiosis Mikrob Berkaitan Umur Menggalakkan Kebolehtelapan Usus, Keradangan Sistemik dan Disfungsi Makrofaj. Host Sel & Mikroba, 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, & Lewis, JD (2011). Menghubungkan corak pemakanan jangka panjang dengan enterotip mikrob usus. Sains (New York, NY), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Artikel ini pada asalnya muncul di Mengetahui Neuron