ключ к здоровому старению 1 7

Вы видите это в рекламе каждый день: кремы и лосьоны для уменьшения морщин, краски для устранения седины и средства для уменьшения болей в мышцах и суставах. Наряду с этими изменениями на уровне поверхности старение также влияет на внутреннюю физиологию организма, включая усиление воспаления в головном мозге (Czirr & Wyss-Coray, 2012), дегенерацию сетчатки (Hoh Kam et al, 2010) и проницаемость стенки кишечника (Ma et al, 1992). Многие отрасли создаются с целью обратить вспять признаки старения. Но есть ли способ противодействовать последствиям старения организма на более глубоком уровне, чем окрашивание волос? Одна группа ученых предлагает уникальный способ повернуть время вспять для связанных со старением последствий в мозге с помощью переноса фекальной микробиоты (FMT; Parker et al., 2022).

FMT использует принципы парабиоза (см. реальную статью Knowing Neurons). здесь!) для обмена кишечными микробиомами, определяемыми как совокупность бактерий и микроорганизмов, живущих в здоровом кишечнике (Sommer et al, 2013), между старыми и молодыми мышами. Чтобы проверить свою гипотезу о том, что использование FMT для изменения микробиома кишечника изменяет воспаление в мозге и теле, Паркер и его коллеги использовали модель на мышах с 3-месячными мышами (молодые мыши) и 24-месячными мышами (старые мыши). ). Перед началом эксперимента исследователи сначала собрали фекалии, чтобы установить базовый уровень для микробиомов молодых и старых мышей. После этого мышам давали антибиотики в течение трех дней, чтобы уменьшить количество бактерий, присутствующих в их кишечнике. После лечения антибиотиками исследователи взяли еще один образец фекалий. После этих начальных шагов были проведены два раунда FMT, в которых жидкие фекалии вводились назально, а мышей помещали в клетки, содержащие фекалии, в соответствии с их экспериментальной группой. Экспериментальные группы в этом исследовании представляли собой старых мышей, получавших ТФМ от молодых мышей, и молодых мышей, получавших ТФМ от старых мышей, в то время как контрольными группами были молодые мыши, получавшие ТФМ от других молодых мышей или нефекальный контрольный раствор (так называемые молодые контрольные мыши) и пожилые мыши, получающие ТФМ от других старых мышей или нефекальный контрольный раствор (называемые пожилыми контрольными мышами). После ТФМ собирали фекалии через пять дней и две недели спустя. Этот экспериментальный дизайн позволил исследователям изучить, как возраст кишечного микробиома влияет на процессы в головном мозге, сетчатке и кишечнике.

ключ к здоровому старению2 1 7
Графический реферат от Parker et al., 2022 г.

… введение стареющей мыши молодого микробиома отменяет иммунный ответ, наблюдаемый с возрастом.

Исследователи сначала исследовали, как ТФМ влияет на воспалительную реакцию микроглии, резидентных иммунных клеток мозга, в коре и мозолистом теле (огромный пучок нейронов, который позволяет двум сторонам мозга общаться друг с другом) (Heneka et al, 2019). ; Эрни и др., 2015). Старые контрольные мыши имели более активную микроглию, чем молодые контрольные мыши, что отражает процесс нормального старения. Однако у старых мышей с молодыми микробиомами активация микроглии была гораздо меньше, чем у старых контрольных мышей. Удивительно, но реакция микроглии была очень похожа на ту, что наблюдалась у молодых контрольных мышей. Та же картина была показана и в обратном направлении, поскольку у молодых мышей с престарелыми микробиомами была гораздо более активная микроглия, чем у молодых контрольных мышей, вместо этого аналогичная уровням активации, наблюдаемым у пожилых контрольных мышей. Это показывает, что возраст микробиома влияет на иммунный ответ в мозге, и что введение стареющей мыши молодого микробиома отменяет иммунный ответ, наблюдаемый с возрастом. Точно так же, если дать молодой мыши состарившийся микробиом, это ускорит влияние возраста на иммунные клетки мозга.

…микробиом влияет на возрастные процессы в сетчатке…

Помимо изучения мозга, исследователи также изучили, как возраст кишечного микробиома влияет на сетчатку. В целом было показано, что по сравнению с молодыми мышами у старых мышей наблюдалось усиление воспаления в сетчатке. Однако после ТФМ у старых мышей с молодым микробиомом уровни воспаления сетчатки были аналогичны таковым у молодых контрольных мышей. В соответствии с выводами в мозге, верно и обратное. У молодых мышей с престарелыми микробиомами наблюдалось воспаление сетчатки, которое напоминало контрольных мышей. Микробиом кишечника также влияет на другую часть зрительной системы: способность фоторецепторов регенерировать в сетчатке с помощью белка RPE65, производство которого, как известно, снижается с возрастом (Cai et al, 2009). У старых мышей с молодым микробиомом было повышенное количество белка RPE65 по сравнению с пожилыми контрольными мышами. Фактически, эти уровни белка были аналогичны уровням у молодых мышей. Кроме того, у молодых мышей со старыми микробиомами RPE65 был гораздо ниже, чем у молодых контрольных мышей, при этом уровни белка были сопоставимы с уровнями, наблюдаемыми у старых мышей. В целом это показывает, что микробиом влияет на возрастные процессы в сетчатке, при этом молодые микробиомы обращают вспять, а пожилые микробиомы ускоряют процессы, связанные со старением.


графика подписки внутри себя


Другой важный орган, кишечник, также не избавлен от последствий старения: клеточный слой, образующий стенку кишечника, со временем становится негерметичным (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). С возрастом стабильность кишечной стенки снижается и она становится более проницаемой, что позволяет бактериям просачиваться на периферию, что, в свою очередь, усиливает общее воспаление (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). В этом исследовании исследователи показали, что возраст микробиома влияет на стабильность стенок кишечника. У старых мышей с молодым микробиомом кишечник был менее негерметичным, чем у старых контрольных мышей. Фактически, кишечная проницаемость у старых мышей с молодым микробиомом была аналогична проницаемости, наблюдаемой у молодых мышей. Старые мыши с молодым микробиомом также имели уровни воспаления и признаки бактерий в крови, аналогичные молодым мышам. Опять же, кишечник молодых мышей с престарелыми микробиомами вел себя аналогично старым мышам с престарелыми микробиомами, имея более дырявый кишечник и большее воспаление, чем у молодых мышей с молодыми микробиомами. Эти результаты подтверждают гипотезу о том, что состарившиеся микробиомы способствуют увеличению проницаемости кишечника, что способствует усилению воспаления, позволяя бактериям проникать в кровоток. Важно отметить, что введение молодого микробиома с помощью ТФМ обращает вспять эти возрастные эффекты.

… возраст кишечного микробиома влияет на функции мозга, сетчатки и кишечника.

Результаты исследования показывают, что возраст микробиома кишечника влияет на функции мозга, сетчатки и кишечника. Но чем молодые и пожилые микробиомы отличаются друг от друга? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи секвенировали ДНК микробиома, обнаруженного в образцах фекалий, собранных в ходе эксперимента. Молодой и пожилой микробиомы уже имели различный генетический состав до того, как произошла ТФМ, но ТФМ значительно изменила генетический состав обоих микробиомов. Молодые мыши со старыми микробиомами имели очень похожий состав на пожилых контрольных мышей, в то время как генетический состав у старых мышей с молодыми микробиомами отличался от стареющих контрольных мышей, а также отличался от молодых мышей с молодыми микробиомами — они были где-то посередине. Старые контрольные мыши и молодые мыши со старыми микробиомами имели бактерии в основном из Осциллибактер и Prevotella род, Firmicutes тип и Лактобацилла джонсонии видов, в то время как у молодых контрольных мышей и старых мышей с молодыми микробиомами бактерии были в основном из Bifidobacterium, Аккермансия, Парабактериоиды, Clostridiumкачества энтерококк группы. При изучении потенциальной причины этих возрастных изменений исследователи обнаружили, что пути, участвующие в производстве липидов и витаминов (которые зависят от метаболитов, вырабатываемых бактериями), различаются между пожилыми и молодыми микробиомами. У этого наблюдения есть один недостаток — изменения численности разных видов бактерий и их потенциальной функции в кишечнике не были длительными, так как не было больших различий между составом микробиома через две недели после ТФМ.

В целом, это исследование показало, что микробиом кишечника влияет на возрастные процессы в головном мозге, глазах и кишечнике. Возрастные микробиомы, независимо от возраста мыши-реципиента, приводили к усилению воспаления в головном мозге, сетчатке и кишечнике, снижению потенциала регенерации фоторецепторов в сетчатке и увеличению количества бактерий, вытекающих из кишечника. С другой стороны, введение молодых микробиомов старым мышам обратило вспять эти эффекты старения. Это может быть связано с различиями в бактериальном составе старых и молодых микробиомов, а также с влиянием, которое эти изменения могут оказывать на пути, ответственные за выработку липидов и витаминов. Один вопрос, который не был затронут в этом исследовании, заключался в том, как возраст микробиома влияет на когнитивные способности, поскольку ни контрольные мыши, ни мыши FMT не вели себя по-разному в тестах на поведенческую память. Будущие исследования также должны быть сосредоточены на этом вопросе, поскольку известно, что когнитивные способности и память ухудшаются с возрастом, и понимание роли микробиома в возрастном снижении когнитивных функций может дать важное понимание возможных биологических основ. Другим направлением, которому должны следовать вопросы будущих исследований, будет влияние диеты на состав кишечного микробиома. Предыдущие исследования показали, что различные диеты изменяют типы микробов в кишечнике как в краткосрочной (David et al., 2014), так и в долгосрочной перспективе (Wu et al., 2011). Если изменения в диете могут изменить состав микробиома кишечника, что, если они также могут уменьшить эти признаки старения в мозге, сетчатке и кишечнике?

Если изменения в диете могут изменить состав микробиома кишечника, что, если они также могут уменьшить эти признаки старения в мозге, сетчатке и кишечнике?

Об авторах

Написано Холли Кортас, Иллюстрировано Федерика Рагузео, Под редакцией Джоанна Попп, Сара Уэйдкачества Лорен Вагнер

Рекомендации

Кай, X., Конли, С.М., и Нааш, М.И. (2009). RPE65: роль в зрительном цикле, болезни сетчатки человека и генная терапия. Офтальмологическая генетика, 30(2), 57-62. https://doi.org/10.1080/13816810802626399

Цуй, Х., Тан, Д., Гарсайд, ГБ, Цзэн, Т., Ван, Ю., Тао, З., Чжан, Л., и Тао, С. (2019). Передача сигналов Wnt опосредует индуцированное старением нарушение дифференцировки стволовых клеток кишечника. Обзоры и отчеты о стволовых клетках, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Чирр, Э., и Висс-Корей, Т. (2012). Иммунология нейродегенерации. Журнал клинического исследования, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

Дэвид Л., Морис К., Кармоди Р. и другие Диета быстро и воспроизводимо изменяет микробиом кишечника человека. природа 505, 559-563 (2014). https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820

Эрни, Д., Храб? де Анжелис, А.Л., Джайтин, Д., Вигхофер, П., Сташевский, О., Дэвид, Э., Керен-Шауль, Х., Махлакоив, Т., Якобсхаген, К., Бух, Т., Шверцек, В. ., Утермёлен О., Чун Э., Гарретт В.С., Маккой К.Д., Дифенбах А., Стахели П., Стечер Б., Амит И. и Принц М. (2015). Микробиота хозяина постоянно контролирует созревание и функцию микроглии в ЦНС. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Хенека МТ (2019). Микроглия занимает центральное место в нейродегенеративных заболеваниях. Обзоры природы. иммунология, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Хох Кам, Дж., Ленасси, Э., и Джеффри, Г. (2010). Наблюдение за стареющими глазами: различные участки накопления бета-амилоида в сетчатке стареющих мышей и повышающая регуляция макрофагов. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ма, Т.Ю., Холландер, Д., Дадуфальца, В., и Кругляк, П. (1992). Влияние старения и ограничения калорийности на кишечную проницаемость. Экспериментальная геронтология, 27(3), 321-333. https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9

Паркер А., Романо С., Ансорж Р., Абульнур А., Ле Галль Г., Савва Г.М., Понтифекс М.Г., Телатин А., Бейкер Д., Джонс Э., Возур , Д., Руддер, С., Блэкшоу, Л.А., Джеффри, Г., и Кардинг, С.Р. (2022). Перенос фекальной микробиоты между молодыми и старыми мышами обращает вспять признаки старения кишечника, глаз и мозга. микробиомом, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Соммер, Ф., и Бекхед, Ф. (2013). Кишечная микробиота — хозяева развития хозяина и физиологии. Обзоры природы. микробиология, 11(4), 227-238. https://doi.org/10.1038/nrmicro2974

Теваранджан, Н., Пухта, А., Шульц, К., Найду, А., Самози, Дж. К., Вершур, К.П., Луков, Д., Шенк, Л.П., Юри, Дж., Фоли, К.П., Шерцер, Д.Д., Ларше, MJ, Дэвидсон, DJ, Verdú, EF, Surette, MG, & Bowdish, DME (2017). Возрастной микробный дисбактериоз способствует повышению проницаемости кишечника, системному воспалению и дисфункции макрофагов. Клеточный хозяин и микроб, 21(4), 455–466.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002

Ву, Г.Д., Чен, Дж., Хоффманн, К., Биттингер, К., Чен, Ю.Ю., Кейлбо, С.А., Бьютра, М., Найтс, Д., Уолтерс, В.А., Найт, Р., Синха, Р. , Гилрой Э., Гупта К., Бальдассано Р., Нессель Л., Ли Х., Бушман Ф.Д. и Льюис Д.Д. (2011). Связь долгосрочных моделей питания с кишечными микробными энтеротипами. Наука (Нью-Йорк, Нью-Йорк), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Эта статья первоначально появилась на Зная нейроны