Zijn darmbacteriën de sleutel tot gezond ouder worden?
Een toenemend aantal recente onderzoeken stelt een belangrijke vraag: hebben darmbacteriën de sleutel tot gezond ouder worden? Nieuw onderzoek, onlangs gepresenteerd op de London Microbiome Meeting, brengt ons dichter bij het antwoord.
In de oude mythe van Tithonus vraagt de gelijknamige hoofdpersoon de goden om voor altijd te leven, maar vergeet hij de eeuwige jeugd te eisen.
Hoewel hij onsterfelijkheid verwierf, verslaan de ziekten van de ouderdom Tithonus uiteindelijk, en hij betreurt zijn onsterfelijkheid ten zeerste.
Hoewel het bereiken van een lang leven een doel is dat de moeite waard is om na te streven en een ambitie die de mensheid koestert sinds de tijd van het oude Griekenland, herinnert de mythe van Tithonus ons eraan dat een lang leven weinig waarde heeft als het doorzeefd wordt met ziekten.
Naarmate de levensverwachting van de mens toeneemt, vergrijst de wereldbevolking veel sneller. In feite schatten de Verenigde Naties dat de seniorenpopulatie - dat wil zeggen het aantal mensen van 60 jaar en ouder - met ongeveer 3 procent per jaar toeneemt.
Volgens de meest recente schattingen zijn er momenteel wereldwijd 962 miljoen mensen van 60 jaar en ouder. Tegen het jaar 2050 zal dit aantal naar verwachting meer dan verdubbelen, en het aantal mensen van 80 jaar en ouder zal naar verwachting verdrievoudigen.
Een reeks chronische ziekten gaat gepaard met veroudering. Tegen het jaar 2060 zal de ziektelast van Alzheimer in de Verenigde Staten bijvoorbeeld verdubbeld zijn, zeggen de Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Ze voorspellen dat tegen die tijd bijna 14 miljoen mensen de ziekte van Alzheimer en andere vormen van dementie zullen hebben, en onderzoekers zijn hard aan het werk om deze en andere ouderdomsziekten te voorkomen.
Dus de vraag “Hoe kunnen we langer leven en gezonder levens? " vervangt langzaam dat van "Hoe kunnen we langer leven?" Terwijl wetenschappers op zoek gaan naar een langere gezondheid, wordt het steeds duidelijker dat veroudering niet alleen een onvermijdelijk proces is dat gewoon 'gebeurt', maar dat er precieze moleculaire mechanismen zijn die het reguleren.
Marina Ezcurra, Ph.D. - docent neurowetenschappen aan de School of Biological & Chemical Sciences aan de Queen Mary University of London in het Verenigd Koninkrijk - besteedt haar tijd aan het begrijpen van deze mechanismen.
Haar onderzoek richt zich op hoe veroudering en aanverwante ziekten optreden in een worm genaamd Caenorhabditis elegansMeer recent hebben Ezcurra en haar team de gastro-intestinale veroudering en de rol van het microbioom in dit proces onderzocht.
Op 24 oktober 2018 presenteerde Ezcurra haar onderzoek tijdens de London Microbiome Meeting in het Verenigd Koninkrijk. In deze Spotlight-functie brengen we verslag uit over de belangrijkste afhaalrestaurants van haar presentatie.
Een ‘worm-bug’ gebruiken om de veroudering van mensen te bestuderen
In haar presentatie - getiteld "The worm-bug: a combined modelsystem to study host-microbiome interactions" - introduceerde Ezcurra C. elegans als een levensvatbaar model voor het bestuderen van veroudering. C. elegans heeft een levensduur van slechts 2-3 weken, maar naarmate het ouder wordt, ontwikkelt het verschillende pathologieën - net als het menselijk organisme.
In het geval van C. eleganskomen alle pathologieën neer op één: gastro-intestinale veroudering.
Zoals Ezcurra in haar lezing uitlegde, alle levensverlengende behandelingen die wetenschappers hebben toegepast C. elegans werken door darmveroudering te onderdrukken.
Gebruik makend van C. elegans, onderzoekers kunnen tal van leeftijdgerelateerde processen onderzoeken, zoals stressbestendigheid, groei, vruchtbaarheid en levensduur. Deskundigen hebben ook gebruik gemaakt C. elegans als model voor verschillende ziekten bij de mens, zoals de ziekte van Alzheimer.
Ezcurra citeert bestaand onderzoek dat zag C. elegans gevoed met Escherichia coliOmdat de worm zich voedt met bacteriën, creëerden de onderzoekers ongeveer 4.000 mutante stammen van E coli, elk met een specifiek gen verwijderd. Toen voedde het team C. elegans elk van deze stammen en onderzochten de effecten.
Senior studie auteur Meng Wang - die universitair hoofddocent moleculaire en menselijke genetica is aan het Baylor College of Medicine in Houston, TX - rapporteerde over de bevindingen en zei: C. elegans elke individuele mutante bacterie en vervolgens gekeken naar de levensduur van de wormen. "
"Van de bijna 4.000 bacteriële genen die we hebben getest, verlengden 29, wanneer ze werden verwijderd, de levensduur van de wormen. Twaalf van deze bacteriële mutanten beschermden de wormen ook tegen tumorgroei en ophoping van amyloïde-bèta, een kenmerk van de ziekte van Alzheimer bij mensen. ''
Meng Wang
Ook ontdekten de onderzoekers dat een bacteriële mutant een stof genaamd kolanzuur overmatig produceerde; deze verbinding verlengde de levensduur door activiteit te stimuleren in de mitochondriën, de zogenaamde krachtpatsers van de cel, die verantwoordelijk zijn voor het omzetten van voedingsstoffen in energie.
Veroudering bestrijden met een diabetesmedicijn
In haar toespraak noemde Ezcurra nog een voorbeeld van succesvol onderzoek naar C. elegans die de effecten van het microbioom op het verouderingsproces aantoonden. Bij deze studie was het veel voorkomende diabetesgeneesmiddel metformine betrokken.
Metformine is momenteel 's werelds meest voorgeschreven diabetesmedicijn. Uit eerder onderzoek is gebleken dat de orale medicatie niet alleen de bloedsuikerspiegel verlaagt, maar ook het risico op kanker verlaagt.
Wetenschappers ontdekten dat het medicijn de veroudering bij muizen kan vertragen en C. elegans. Metformine wordt momenteel in klinische onderzoeken getest als een mogelijke behandeling tegen veroudering en aan veroudering gerelateerde ziekten.
Zoals de onderzoeker in haar toespraak uitlegde, betekent dit dat metformine mogelijk meerdere aan leeftijd gerelateerde chronische ziekten tegelijk kan aanpakken. Metformine kan mogelijk niet alleen op diabetes gericht zijn, maar ook op kanker en de ziekte van Alzheimer.
Het interessante van de effecten van metformine is dat ze veroudering vertragen door bacteriën. Studies in C. elegans die Ezcurra heeft aangehaald, hebben aangetoond dat de langetermijneffecten van metformine niet werken in afwezigheid van bacteriën.
Metformine beïnvloedt specifiek het metabolisme van folaatbacteriën, legde Ezcurra uit, wat op zijn beurt een kettingreactie veroorzaakt die eindigt met de activering van een moleculaire route waarvan bekend is dat deze de veroudering reguleert.
Combineren E coli met C. elegans
Ezcurra's eigen onderzoek tracht twee modelorganismen te combineren - E coli en C. elegans - bestuderen hoe bacteriën het verouderingsproces bemiddelen.
Eerdere studies hebben het microbioom van C. elegans, en anderen hebben de darm van gekoloniseerd C. elegans met E coli OP50 en merkte een aantal interessante effecten op. De bacteriestam had positieve effecten op de voortplanting, immuniteit en de reactie van het organisme op stress.
Dus vroegen Ezcurra en haar collega's zich af of er nog andere aanvullende effecten zijn die OP50 heeft op het verouderingsproces. Experimenten uitgevoerd in haar laboratorium onthulden dat het toevoegen van antibiotica aan gekoloniseerde wormen E coli OP50 verbetert de darmveroudering. Het wegvagen van bacteriegroei vertraagde de atrofie van de darm die meestal optreedt bij het ouder worden C. elegans.
Ook vonden de onderzoekers twee bacteriestammen uit de C. elegans microbioom die darmveroudering verminderen. Daarom, zo bleek uit het onderzoek, kunnen anti-verouderingseffecten ook worden bereikt zonder de bacteriegroei uit te roeien, maar door precies het tegenovergestelde te doen: de darm koloniseren met specifieke bacteriestammen.
Een ander experiment dat in het laboratorium van Ezcurra werd uitgevoerd, gebruikte een eerder vastgesteld ziektemodel bij de mens dat werd gebruikt C. elegans om leeftijdsgebonden spierverlamming opnieuw te creëren. De onderzoekers analyseerden de effecten van een 'cocktail' van 14 verschillende bacteriestammen die het experimentele microbioom vormen.
Ze ontdekten dat deze experimentele cocktail door leeftijd veroorzaakte verlamming sterk onderdrukte. Ook hadden de media die uit het experimentele microbioom werden geëxtraheerd hetzelfde positieve effect.
Darmbacteriën en veroudering van de mens: wat is het volgende?
In de toekomst wil het team van Ezcurra kijken of het kan koloniseren C. elegans met menselijke bacteriestammen om de effecten op veroudering en gezondheid te bestuderen.
De onderzoeker ontving onlangs financiering van de Wellcome Trust om eenvoudige menselijke microbiomen te gebruiken - zoals bacteriën die een gunstig effect hebben op de gezondheid en bacteriën die een negatieve invloed hebben op de gezondheid - en hun effecten te bestuderen in C. elegans.
Met behulp van realtime beeldvorming hopen de wetenschappers de moleculaire mechanismen te ontrafelen die de interacties tussen de gastheer en het microbioom ondersteunen, evenals hun effecten op het verouderingsproces.
"De volgende stap voor mijn onderzoek", vertelde Ezcurra Medisch nieuws vandaag, “Is te gebruiken C. elegans om specifieke vragen te stellen over de rol van het microbioom in de menselijke gezondheid. "
"Er zijn heel veel onderzoeken die aantonen dat er verbanden zijn tussen het microbioom en ziekten, zoals psychiatrische ziekten, neurodegeneratieve ziekten, zwaarlijvigheid, diabetes enz., Maar we begrijpen niet wat oorzaak en [wat is] gevolg is."
"Het is echt nodig om de exacte relatie tussen de samenstelling van het microbioom en de ziekte te achterhalen", vervolgde ze. "Welke microbiële stammen dragen bij aan gezondheid en ziekte, en nog belangrijker, hoe dragen deze stammen bij aan de gezondheid?"
"Het wordt duidelijk dat microbioomdiversiteit belangrijk is voor de menselijke gezondheid", voegde Ezcurra toe. "Veel factoren dragen bij aan de diversiteit van het microbioom, zoals voeding en levensstijl, en naarmate we oud worden, ervaren we doorgaans een verlies aan diversiteit."
“Door de verbanden tussen voeding, microbioom en gezondheid beter te begrijpen, kunnen we begrijpen hoe ouderen hun microbioom in stand kunnen houden, en ze ook direct kunnen helpen door pre- en probiotische strategieën te gebruiken. Dit zou ons helpen op een [een] betere manier ouder te worden en de gezondheid en kwaliteit van leven op oudere leeftijd te behouden zonder medicijnen of chirurgie. "
Marina Ezcurra, Ph.D.
