Kan het darmmicrobioom de geheimen van veroudering ontsluiten?
Een nieuwe studie heeft aangetoond hoe de darmmicrobiota van oudere muizen neurale groei bij jonge muizen kan bevorderen, wat leidt tot veelbelovende ontwikkelingen in toekomstige behandelingen.
De onderzoeksgroep, gevestigd aan de Nanyang Technological University (NTU) in Singapore, bracht de darmmicrobiota van oudere muizen over naar de darm van jongere muizen met een minder ontwikkelde darmfauna.
Dit resulteerde in verbeterde neurogenese (neurongroei) in de hersenen en veranderde veroudering, wat suggereert dat de symbiotische relatie tussen bacteriën en hun gastheer aanzienlijke voordelen kan hebben voor de gezondheid.
De afgelopen 20 jaar is het onderzoek naar de relatie tussen de gastheer en de bacteriën die erin of erop leven aanzienlijk toegenomen. De resultaten van deze onderzoeken hebben aangetoond dat deze relatie een belangrijke rol speelt in voeding, metabolisme en gedrag.
De medische gemeenschap hoopt dat deze laatste resultaten kunnen leiden tot de ontwikkeling van op voedsel gebaseerde behandelingen om het verouderingsproces te vertragen.
In deze studie probeerde het onderzoeksteam de functionele kenmerken van de darmmicrobiota van een ouder wordende gastheer bloot te leggen. De onderzoekers transplanteerden darmmicrobiota van oude of jonge muizen in jonge, kiemvrije muizenontvangers.
De bevindingen verschijnen in het tijdschrift Science translationele geneeskunde.
Wat hield het onderzoek in?
Het darmmicrobioom verandert naarmate de gastheer ouder wordt, en om te onderzoeken hoe het evolueert, heeft het onderzoeksteam het darmmicrobioom van 24 maanden oude muizen getransplanteerd in jonge 6 weken oude, kiemvrije muizen.
Professor Sven Pettersson van de NTU Lee Kong Chian School of Medicine leidde het team.
Na 8 weken observeerden prof.Pettersson en collega's een verhoogde darmgroei en verhoogde neurogenese in de hersenen van de muizen.
Om het experiment te controleren, bracht het team het darmmicrobioom van jonge muizen over in kiemvrije muizen van dezelfde leeftijd. De onderzoekers zagen niet dezelfde effecten als bij de muizen die het darmmicrobioom van oudere muizen kregen.
Het team voerde ook moleculaire analyses uit op de knaagdieren en ontdekte dat ze een verhoogd butyraatgehalte hadden. Butyraat is een vetzuur met een korte keten dat door darmmicroben wordt geproduceerd.
Butyraat is gunstig voor de gezondheid en kan beschermen tegen ziekten, zoals inflammatoire darmaandoeningen, colorectale kanker, obesitas en diabetes.
De verrijking van bepaalde darmmicroben en verhoogde bacteriële fermentatie van voedingsvezels in de dikke darm leidden tot deze verhoogde niveaus van butyraat. Op hun beurt stimuleerden verhoogde butyraatspiegels de productie van het pro-longevity hormoon FGF21.
FGF21 is een fibroblastgroeifactor die een belangrijke rol speelt bij het reguleren van het metabolisme. Verhoogde niveaus van FGF21 waren ook geassocieerd met verhoogde AMPK- en SIRT-1-activiteit en verminderde mTOR-signalering.
Dit is belangrijk omdat een verhoogde AMPK leidt tot een verhoogde opname van vetzuren met een korte keten tijdens het celmetabolisme. SIRT-1 reguleert ook de homeostase en kan bescherming bieden tegen een verscheidenheid aan menselijke aandoeningen.
Verminderde mTOR kan beschermen tegen menselijke kankers en verschillende ontstekingsziekten.
De onderzoekers gingen verder met het onderzoeken van het effect van darmmicrobioomtransplantaties op het spijsverteringskanaal van de muizen.
Normale veroudering van darmweefsel vermindert de levensvatbaarheid van darmcellen. Dit heeft associaties met een verminderde slijmproductie, wat kan leiden tot verhoogde celbeschadiging en sterfte.
De onderzoekers ontdekten dat het transplanteren van het microbioom van oudere muizen naar jongere muizen leidde tot een toename van de lengte en breedte van de villi, kleine structuren die de darmwand vormen.
De muizen die het microbioom van de oudere muizen hadden gekregen, hadden ook een langere dikke darm en een langere dunne darm dan de controlegroep die het microbioom van andere jonge muizen had gekregen.
De onderzoekers gaven de jonge kiemvrije muizen ook zelf butyraat en zagen dat dit leidde tot een vergelijkbare toename van neurogenese en darmgroei.
Hoe zijn deze resultaten ontvangen?
Wetenschappers van over de hele wereld hebben op deze resultaten gereageerd. Dr. Dario Riccardo Valenzano, groepsleider bij het Max Planck Instituut voor Biologie van Veroudering in Duitsland, zegt: "Deze resultaten zijn opwindend en roepen verschillende nieuwe open vragen op voor zowel de biologie van veroudering als het microbioomonderzoek."
Enkele van deze vragen, zegt dr. Valenzano, zijn onder meer: 'of er een actieve verwerving van butyraatproducerende microben plaatsvindt tijdens het leven van muizen en of extreme veroudering leidt tot het verlies van deze fundamentele microbiële gemeenschap, die uiteindelijk verantwoordelijk kan zijn voor dysbiose en ouderdomsverschijnselen. gerelateerde disfuncties. "
Bovendien zegt professor Brian Kennedy, directeur van het Center for Healthy Ageing aan de National University of Singapore: "Het is intrigerend dat het microbioom van een oud dier jeugdige fenotypes bij een jonge ontvanger kan bevorderen."
"Dit suggereert dat de microbiota met veroudering zijn aangepast om de opeenstapelende tekorten van de gastheer te compenseren en leidt tot de vraag of het microbioom van een jong dier meer of minder effecten zou hebben op een jonge gastheer."
"De bevindingen bevorderen ons begrip van de relatie tussen het microbioom en zijn gastheer tijdens het ouder worden en vormen de basis voor de ontwikkeling van microbioomgerelateerde interventies om een gezonde levensduur te bevorderen."
Prof. Brian Kennedy
Implicaties voor toekomstige behandelingen
Deze resultaten zijn veelbelovend voor toekomstige vooruitgang bij de behandeling van ziekten die verband houden met veroudering, zoals neurogeneratieve aandoeningen.
Ze suggereren dat de samenstelling van darmmicrobiota en dynamiek leeftijdsgevoelig is en dat de reactie op microbiële signalen in het vroege leven aanzienlijk verschilt van die in het latere leven.
De resultaten impliceren dat de darmmicrobiota van oudere gastheren met metabole homeostase de gezondheid van de gastheer kan ondersteunen. Bij volwassenen met diabetes type 2 daarentegen kan het darmmicrobioom ontstekingsroutes induceren.
Beperkingen aan deze studie omvatten het feit dat microbiomen in de loop van de studie kunnen veranderen, zelfs onder gecontroleerde experimenten, zoals degene die hier worden gepresenteerd.
Het is ook mogelijk dat andere microbiële metabolieten en cellulaire routes een rol spelen, maar onderzoekers hebben deze in deze studie niet onderzocht.
