Er tarmbakterier nøglen til sund aldring?
Et stigende antal nylige undersøgelser stiller et vigtigt spørgsmål: Har tarmbakterier nøglen til sund aldring? Ny forskning, der for nylig blev præsenteret på London Microbiome Meeting, bringer os tættere på svaret.
I den gamle myte om Tithonus beder den eponyme hovedperson guderne om at leve for evigt, men glemmer at kræve evig ungdom.
Selvom han fik udødelighed, besejrer sygdommen i alderdommen til sidst Tithonus, og han beklager bittert sin udødelighed.
Mens opnåelse af levetid er et mål, der er værd at forfølge, og en ambition, som menneskeheden har haft siden det antikke Grækenlands tid, minder myten om Tithonus os om, at et langt liv har ringe værdi, hvis det er fyldt med sygdom.
Efterhånden som den forventede menneskelige forventede levetid stiger, aldrer verdensbefolkningen meget højere. Faktisk anslår FN, at den ældre befolkning - dvs. antallet af personer i alderen 60 år og derover - stiger med en hastighed på ca. 3 procent om året.
I øjeblikket er der 962 millioner mennesker i alderen 60 år og derover over hele kloden, ifølge de seneste skøn. I år 2050 forventes dette antal at blive mere end det dobbelte, og antallet af personer over 80 år forventes at tredobles.
En række kroniske sygdomme ledsager aldring. I år 2060 vil for eksempel Alzheimers sygdomsbyrde i USA være fordoblet, siger Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
De forudsiger, at næsten 14 millioner mennesker vil have Alzheimers og andre former for demens inden da, og forskere arbejder hårdt på at forsøge at forhindre denne og andre aldersrelaterede sygdomme.
Så spørgsmålet ”Hvordan kan vi leve længere og sundere lever? ” erstatter langsomt den af "Hvordan kan vi leve længere?" Efterhånden som forskere påbegynder søgen efter en længere sundhedsspænding, bliver det tydeligere, at aldring ikke kun er en uundgåelig proces, der simpelthen ”sker”, men at der er præcise molekylære mekanismer, der regulerer den.
Marina Ezcurra, Ph.D. - en lektor i neurovidenskab ved School of Biological & Chemical Sciences ved Queen Mary University of London i Storbritannien - bruger sin tid på at forstå disse mekanismer.
Hendes forskning fokuserer på, hvordan aldring og dens relaterede sygdomme forekommer i en kaldet orm Caenorhabditis elegans. For nylig har Ezcurra og hendes team undersøgt gastrointestinal aldring og mikrobiomets rolle i denne proces.
Den 24. oktober 2018 præsenterede Ezcurra sin forskning på London Microbiome Meeting i Storbritannien. I denne Spotlight-funktion rapporterer vi om de vigtigste afhentninger fra hendes præsentation.
Brug af en 'orm-bug' til at studere menneskers aldring
I sin præsentation - med titlen “Ormen-bug: et kombineret modelsystem til at studere værts-mikrobiom-interaktioner” - introducerede Ezcurra C. elegans som en levedygtig model til at studere aldring. C. elegans har en levetid på kun 2-3 uger, men når den bliver ældre, udvikler den flere patologier - ligesom den menneskelige organisme.
I tilfælde af C. elegans, alle patologier kommer ned til en enkelt: gastrointestinal aldring.
Som Ezcurra forklarede i sin tale, alle de levetidsforøgende behandlinger, som forskere har anvendt til C. elegans arbejde ved at undertrykke tarmens aldring.
Ved brug af C. elegans, forskere kan undersøge en række aldersrelaterede processer, såsom modstandsdygtighed over for stress, vækst, frugtbarhed og levetid. Eksperter har også brugt C. elegans som en model for flere menneskelige sygdomme, såsom Alzheimers.
Ezcurra citerer eksisterende forskning, der så C. elegans fodret med Escherichia coli. Da ormen lever af bakterier, skabte forskerne omkring 4.000 mutantstammer af E colihver med et specifikt gen slettet. Derefter fodrede holdet C. elegans hver af disse stammer og undersøgte virkningerne.
Seniorstudieforfatter Meng Wang - der er lektor i molekylær og human genetik ved Baylor College of Medicine i Houston, TX - rapporterede om resultaterne og sagde: ”Vi fodrede C. elegans hver enkelt mutant bakterie og så på ormenes levetid. ”
”Af de næsten 4.000 bakteriegener, vi testede, øgede 29, når de blev slettet, ormenes levetid. Tolv af disse bakteriemutanter beskyttede også ormene mod tumorvækst og ophobning af amyloid-beta, et kendetegn ved Alzheimers sygdom hos mennesker. ”
Meng Wang
Forskerne fandt også, at en bakteriemutant overproducerede et stof kaldet colansyre; denne forbindelse øgede levetiden ved at stimulere aktivitet i mitokondrier, de såkaldte kraftcentre i cellen, som er ansvarlige for at omdanne næringsstoffer til energi.
Bekæmpelse af aldring med et diabeteslægemiddel
I sin tale nævnte Ezcurra et andet eksempel på vellykket forskning i C. elegans der viste effekterne af mikrobiomet på aldringsprocessen. Denne undersøgelse involverede det almindelige diabetesmedicin metformin.
Metformin er i øjeblikket verdens mest ordinerede diabetesmedicin. Tidligere undersøgelser har vist, at oral medicin ikke kun reducerer blodsukkerniveauet, men at det også reducerer risikoen for kræft.
Forskere fandt ud af, at stoffet kan forsinke ældning hos mus og C. elegans. Metformin testes i øjeblikket i kliniske forsøg som en potentiel behandling mod aldring og aldringsrelaterede sygdomme.
Som forskeren forklarede i sin tale, betyder det, at metformin potentielt kan målrette mod flere aldersrelaterede kroniske sygdomme på én gang. Metformin er muligvis ikke kun målrettet mod diabetes, men også kræft og Alzheimers patologier.
Det interessante ved metformins virkninger er, at de forsinker aldring igennem bakterie. Undersøgelser i C. elegans som Ezcurra har citeret har vist, at metformins levetid ikke virker i fravær af bakterier.
Specifikt påvirker metformin folatbakteriemetabolismen, forklarede Ezcurra, som igen udløser en kædereaktion, der slutter med aktivering af en molekylær vej, der vides at regulere aldring.
Kombinerer E coli med C. elegans
Ezcurras egen forskning søger at kombinere to modelorganismer - E coli og C. elegans - at undersøge, hvordan bakterier formidler aldringsprocessen.
Tidligere undersøgelser har dræbt mikrobiomet af C. elegans, og andre har koloniseret tarmen af C. elegans med E coli OP50 og bemærkede nogle interessante effekter. Bakteriestammen havde positive virkninger på reproduktion, immunitet og organismens reaktion på stress.
Så Ezcurra og hendes kolleger spekulerede på, om der er andre yderligere effekter, som OP50 har på aldringsprocessen. Eksperimenter udført i hendes laboratorium afslørede, at tilsætning af antibiotika til orme koloniseret med E coli OP50 forbedrer tarmens aldring. At udslette bakterievækst forsinkede tarmens atrofi, der har tendens til at ske med alderen i C. elegans.
Desuden fandt forskerne to stammer af bakterier fra C. elegans mikrobiom, der reducerer tarmens aldring. Derfor fandt forskningen, at anti-aging-effekter også kan opnås uden at udslette bakterievækst, men ved at gøre det modsatte: kolonisering af tarmen med specifikke bakteriestammer.
Et andet eksperiment udført i Ezcurras laboratorium anvendte en tidligere etableret human sygdomsmodel, der blev brugt C. elegans at genskabe aldersrelateret muskellammelse. Forskerne analyserede virkningerne af en "cocktail" af 14 forskellige bakteriestammer, der udgør det eksperimentelle mikrobiom.
De fandt ud af, at denne eksperimentelle cocktail stærkt undertrykte aldersinduceret lammelse. Medierne ekstraheret fra det eksperimentelle mikrobiom havde også den samme positive effekt.
Tarmbakterier og aldring af mennesker: Hvad er det næste?
I fremtiden sigter Ezcurras hold mod at se, om det kan kolonisere C. elegans med humane bakteriestammer for at undersøge virkningerne på aldring og sundhedspan.
Forskeren modtog for nylig finansiering fra Wellcome Trust til at bruge enkle humane mikrobiomer - såsom bakterier, der har en gavnlig effekt på helbredet og bakterier, der påvirker sundheden negativt - og studerer deres virkninger C. elegans.
Ved hjælp af billeddannelse i realtid håber forskerne at opklare de molekylære mekanismer, der understøtter interaktionerne mellem værten og mikrobiomet samt deres virkninger på aldringsprocessen.
”Det næste skridt for min forskning,” fortalte Ezcurra Medicinske nyheder i dag, “Er at bruge C. elegans at stille specifikke spørgsmål om mikrobiomets rolle i menneskers sundhed. ”
"Der er mange, mange undersøgelser, der viser, at der er forbindelser mellem mikrobiomet og sygdomme, såsom psykiatriske sygdomme, neurodegenerative sygdomme, fedme, diabetes osv., Men vi forstår ikke, hvad der er årsag og [hvad er] effekt."
”Der er et reelt behov for at finde ud af det nøjagtige forhold mellem mikrobiomsammensætningen og sygdommen,” fortsatte hun. "Hvilke mikrobielle stammer bidrager til sundhed og sygdom, og vigtigere, hvordan bidrager disse stammer til helbredet?"
”Det bliver tydeligt, at mikrobiomdiversitet er vigtig for menneskers sundhed,” tilføjede Ezcurra. "Mange faktorer bidrager til mikrobiomdiversitet, såsom kost og livsstil, og når vi bliver gamle, oplever vi typisk et tab i mangfoldighed."
”Ved bedre at forstå forbindelserne mellem ernæring, mikrobiom og sundhed kan vi forstå, hvordan de ældre kan opretholde deres mikrobiom og også hjælpe dem direkte ved hjælp af præ- og probiotiske strategier. Dette ville hjælpe os med at ældes på en bedre måde ved at opretholde sundhed og livskvalitet i alderdommen uden medicin eller operation. ”
Marina Ezcurra, Ph.D.
