nøkkelen til sunn aldring 1 7

Du ser det i reklamer hver dag: kremer og lotioner for å redusere rynker, fargestoffer for å eliminere grått hår, og midler for å redusere muskel- og leddsmerter. Sammen med disse overflatenivåendringene, påvirker det å bli eldre også den indre fysiologien i kroppen, inkludert økende betennelse i hjernen (Czirr & Wyss-Coray, 2012), degenerasjon i netthinnen (Hoh Kam et al, 2010) og permeabilitet av tarmveggene (Ma et al, 1992). Mange bransjer er bygget med mål om å snu aldringstegnene. Men er det en måte å motvirke effekten av aldring i kroppen på et dypere nivå enn å farge håret? En gruppe forskere foreslår en unik måte å skru klokken tilbake på aldringsrelaterte konsekvenser i hjernen ved å bruke fekal mikrobiotaoverføring (FMT; Parker et al., 2022).

FMT bruker prinsippene for parabiose (Se en kjent Knowing Neurons-artikkel her.!) for å bytte tarmmikrobiomer, definert som helheten av bakterier og mikroorganismer som lever i den friske tarmen (Sommer et al, 2013), mellom gamle og unge mus. For å teste hypotesen deres om at bruk av FMT for å endre tarmmikrobiomet endrer betennelse i hjernen og kroppen, brukte Parker og kolleger en musemodell med 3 måneder gamle mus (unge mus) og 24 måneder gamle mus (gamle mus) ). Før eksperimentet startet, samlet forskerne først fekalt materiale for å etablere grunnlinjen for unge og gamle musemikrobiomer. Etterpå fikk mus antibiotika i tre dager for å redusere bakteriene som var i tarmene. Etter antibiotikabehandlingen tok forskerne nok en avføringsprøve. Etter disse innledende trinnene ble det utført to runder med FMT, hvor flytende avføring ble gitt nasalt og mus ble plassert i bur som inneholdt avføring i henhold til deres eksperimentelle gruppe. Eksperimentgruppene i denne studien var gamle mus som fikk FMT fra unge mus og unge mus som fikk FMT fra gamle mus, mens kontrollgruppene var unge mus som fikk FMT fra andre unge mus eller en ikke-fekal kontrollløsning (kalt unge kontrollmus) og gamle mus som mottar FMT fra andre gamle mus eller en ikke-fekal kontrollløsning (kalt gamle kontrollmus). Etter FMT ble avføring samlet fem dager og to uker senere. Dette eksperimentelle designet gjorde det mulig for etterforskerne å studere hvordan alderen til tarmmikrobiomet påvirker prosesser i hjernen, netthinnen og tarmene.

nøkkelen til sunn aldring2 1 7
Grafisk sammendrag fra Parker et al., 2022

…tilførsel av en gammel mus med et ungt mikrobiom opphever immunresponsen som sees med alderen.

Forskere undersøkte først hvordan FMT påvirker den inflammatoriske responsen til mikroglia, hjernens hjemmehørende immunceller, i cortex og corpus callosum (en stor bunt av nevroner som lar de to sidene av hjernen kommunisere med hverandre) (Heneka et al, 2019) ; Erny et al, 2015). Eldre kontrollmus hadde mer aktiverte mikroglia enn unge kontrollmus, noe som gjenspeiler prosessen med normal aldring. Imidlertid hadde gamle mus med unge mikrobiomer mye mindre mikroglia-aktivering enn gamle kontrollmus. Overraskende nok var mikroglia-responsen ganske lik det som ble observert hos unge kontrollmus. Det samme mønsteret ble også vist i motsatt retning, ettersom unge mus med gamle mikrobiomer hadde mye mer mikroglia-aktivering enn unge kontrollmus, tilsvarende nivåene av aktivering sett i gamle kontrollmus. Dette viser at mikrobiomets alder påvirker immunresponsen i hjernen, og at infusjon av en gammel mus med et ungt mikrobiom opphever immunresponsen sett med alderen. På samme måte akselererer å gi en ung mus et gammelt mikrobiom alderens effekt på hjernens immunceller.

... mikrobiomet påvirker aldersrelaterte prosesser i netthinnen ...

I tillegg til å undersøke hjernen, undersøkte forskerne også hvordan tarmmikrobiomets alder påvirker netthinnen. Generelt ble det vist at sammenlignet med unge mus hadde gamle mus økt betennelse i netthinnen. Etter FMT hadde imidlertid gamle mus med unge mikrobiomer netthinnebetennelsesnivåer som ligner på unge kontrollmus. I tråd med funnene i hjernen var det også motsatt. Unge mus med gamle mikrobiomer hadde retinal betennelse som lignet gamle kontrollmus. Tarmmikrobiomet påvirker også en annen del av det visuelle systemet: fotoreseptorenes evne til å regenerere i netthinnen ved hjelp av RPE65-proteinet, hvis produksjon også er kjent for å avta med alderen (Cai et al, 2009). Hos gamle mus med unge mikrobiomer var det en økt mengde av RPE65-proteinet sammenlignet med gamle kontrollmus. Faktisk var disse proteinnivåene lik nivåene hos unge mus. Videre hadde unge mus med gamle mikrobiomer mye mindre RPE65 enn unge kontrollmus, med proteinnivåer sammenlignbare med nivåer sett hos gamle mus. Totalt sett viser dette at mikrobiomet påvirker aldersrelaterte prosesser i netthinnen, med unge mikrobiomer som reverserer og aldrende mikrobiomer akselererer prosesser assosiert med aldring.


innerself abonnere grafikk


Et annet viktig organ, tarmene, er heller ikke spart for virkningene av aldring: cellelaget som danner veggen i tarmen blir utett over tid (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). I løpet av aldring avtar stabiliteten til tarmveggen og blir mer permeabel, noe som gjør at bakterier kan lekke ut i periferien, noe som igjen øker den totale betennelsen (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). I denne studien viste forskerne at mikrobiomets alder påvirker stabiliteten til tarmveggene. Hos gamle mus med et ungt mikrobiom var tarmene mindre lekk enn gamle kontrollmus. Faktisk var intestinal permeabilitet hos gamle mus med et ungt mikrobiom lik permeabiliteten sett hos unge mus. Eldre mus med unge mikrobiomer hadde også nivåer av betennelse og tegn på bakterier i blodet som ligner på unge mus. Nok en gang oppførte tarmene til unge mus med gamle mikrobiomer seg på samme måte som gamle mus med gamle mikrobiomer ved å ha en lekkere tarm og mer betennelse enn unge mus med unge mikrobiomer. Disse resultatene støtter hypotesen om at eldre mikrobiomer bidrar til økningen i tarmpermeabilitet, noe som letter en økning i betennelse ved å la bakterier lekke inn i blodstrømmen. Viktigere, å introdusere et ungt mikrobiom gjennom FMT reverserer disse aldersrelaterte effektene.

…tarmmikrobiomalder påvirker funksjoner i hjernen, netthinnen og tarmen.

Studiens resultater viser at tarmens mikrobiom alder påvirker funksjoner i hjernen, netthinnen og tarmen. Men hvordan skiller unge og gamle mikrobiomer seg fra hverandre? For å svare på dette spørsmålet sekvenserte forskerne DNAet til mikrobiomet som ble funnet i avføringsprøvene samlet i løpet av eksperimentet. Det unge og gamle mikrobiomet hadde allerede forskjellige genetiske sammensetninger før FMT oppstod, men FMT endret den genetiske sammensetningen av begge mikrobiomene betydelig. Unge mus med gamle mikrobiomer hadde en svært lik sammensetning som gamle kontrollmus, mens genetisk sammensetning i gamle mus med unge mikrobiomer var forskjellig fra gamle kontrollmus og skilte seg også fra unge mus med unge mikrobiomer – de var et sted midt i mellom. Eldre kontrollmus og unge mus med gamle mikrobiomer hadde bakterier hovedsakelig fra Oscillibacter og Prevotella slekt, firmicutes fylum, og Lactobacillus johnsonii arter, mens unge kontrollmus og gamle mus med unge mikrobiomer hadde bakterier hovedsakelig fra Bifidobacterium, Ackermansia, Parabacteroides, Clostridiumog Enterococcus grupper. Når de undersøkte den potensielle årsaken til disse aldersrelaterte endringene, fant forskerne at veier involvert i lipid- og vitaminproduksjon (som er avhengig av metabolitter produsert av bakterier), var forskjellige mellom eldre og unge mikrobiomer. Det er en ulempe med denne observasjonen – endringene i mengden av forskjellige typer bakterier og deres potensielle funksjon i tarmen var ikke langvarig, siden det ikke var store forskjeller mellom mikrobiomsammensetningen to uker etter FMT.

Totalt sett viste denne studien at tarmmikrobiomet påvirker aldersrelaterte prosesser i hjernen, øyet og tarmen. Eldrede mikrobiomer, uavhengig av mottakermusens alder, førte til mer betennelse i hjernen, netthinnen og tarmene, mindre regenereringspotensial i fotoreseptorer i netthinnen, og flere bakterier som lekker ut av tarmene. På den annen side reverserte å introdusere unge mikrobiomer til gamle mus disse aldringseffektene. Dette kan skyldes forskjellene i bakteriesammensetningen til eldre og unge mikrobiomer, og effekten disse endringene kan ha på veier som er ansvarlige for lipid- og vitaminproduksjon. Et spørsmål som ikke ble tatt opp i denne studien var hvordan mikrobiomalder påvirker kognitiv ytelse, da verken kontrollmus eller FMT-mus oppførte seg annerledes i atferdsminnetester. Fremtidig forskning bør også fokusere på dette spørsmålet ettersom kognisjon og hukommelse er kjent for å avta med alderen, og forståelsen av mikrobiomets rolle i aldersrelatert kognitiv nedgang kan gi viktig innsikt i mulig biologisk fundament. En annen retning som fremtidige forskningsspørsmål bør forfølge vil være kostholdets innvirkning på sammensetningen av tarmmikrobiomet. Tidligere studier har vist at ulike dietter endrer typene mikrober i tarmen både på kort sikt (David et al., 2014) og langsiktig (Wu et al., 2011). Hvis endringer i kostholdet kan endre sammensetningen av tarmmikrobiomet, hva om det kan redusere disse tegnene på aldring i hjernen, netthinnen og tarmene?

Hvis endringer i kostholdet kan endre sammensetningen av tarmmikrobiomet, hva om det kan redusere disse tegnene på aldring i hjernen, netthinnen og tarmene?

Om forfatterne

Written by Holly Korthas, Illustrert av Federica Raguseo, Redigert av Johanna Popp, Sarah Wadeog Lauren Wagner

Referanser

Cai, X., Conley, SM, & Naash, MI (2009). RPE65: rolle i den visuelle syklusen, human retinal sykdom og genterapi. Oftalmisk genetikk, 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). Wnt-signalering medierer aldringsindusert differensieringssvikt av intestinale stamceller. Stamcelleanmeldelser og rapporter, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012). Immunologien til nevrodegenerasjon. Journal of Clinical Investigation, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

David, L., Maurice, C., Carmody, R. et al. Kostholdet endrer raskt og reproduserbart det menneskelige tarmmikrobiomet. Natur 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). Vertsmikrobiota kontrollerer konstant modning og funksjon av mikroglia i CNS. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). Microglia står sentralt i nevrodegenerativ sykdom. Naturomtaler. immunologi, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Hoh Kam, J., Lenassi, E., & Jeffery, G. (2010). Ser på aldrende øyne: forskjellige steder for amyloid Beta-akkumulering i den aldrende musens netthinnen og oppregulering av makrofager. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992). Effekt av aldring og kalorirestriksjon på tarmpermeabilitet. Eksperimentell Gerontologi, 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). Fekal mikrobiotaoverføring mellom unge og gamle mus reverserer kjennetegnene på aldrende tarm, øye og hjerne. microbiome, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Sommer, F., & Bäckhed, F. (2013). Tarmmikrobiotaen - mestere i vertsutvikling og fysiologi. Naturanmeldelser. 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 og Bowdish, DME (2017). Aldersassosiert mikrobiell dysbiose fremmer intestinal permeabilitet, systemisk betennelse og makrofagdysfunksjon. Cell Host & Microbe, 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). Kobling av langsiktige kostholdsmønstre med tarmmikrobielle enterotyper. Vitenskap (New York, NY), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på Å vite nevroner