肠道细菌是健康衰老的关键吗?


时间:2018-10-27 09:27:45  次浏览 )

  越来越多的近期研究提出了一个重要问题:肠道细菌是否是健康老龄化的关键?最近在伦敦微生物组会议上提出的新研究使我们更接近答案。
 

在古老的提索诺斯神话中,同名的主角要求众神永远活着,但忘记要求永恒的青春。

虽然他获得了不朽,但是老年的疾病最终击败了Tithonus,他痛苦地对他的不朽感到遗憾。

虽然实现长寿是一个值得追求的目标,也是人类自古希腊时代以来一直怀有的野心,但提索诺斯的神话提醒我们,如果长期生活充满疾病,那么长寿命就没什么价值。

随着人类预期寿命的增加,世界人口正以更高的速度老龄化。事实上,联合国估计,老年人口 - 即60岁及以上人口 - 正以每年约3%的速度增长。

根据最新的估计,目前全球有60.62亿人口,年龄在60岁以上。到2050年,这一数字预计将增加一倍以上,预计80岁及以上人口将增加两倍。

一系列慢性疾病伴随着衰老。疾病控制和预防中心(CDC)称,到2060年,美国的阿尔茨海默病患病负担将增加一倍。

他们预测到那时将有近1400万人患有阿尔茨海默氏症和其他形式的痴呆症,研究人员正努力尝试预防这种和其他与年龄有关的疾病。
 

那么,问题是“我们怎样才能活得更久生活更健康?” 正在慢慢取代“我们怎样才能活得更久?” 随着科学家开始寻求更长的健康状态,越来越清楚的是,衰老不仅仅是一个简单“发生”的不可避免的过程,而是有精确的分子机制来调节它。
 

Marina Ezcurra,博士 英国伦敦玛丽女王大学生物与化学科学学院神经科学讲师- 致力于理解这些机制。

她的研究重点是老年人及其相关疾病如何在一种名为秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans)的蠕虫中发生最近,Ezcurra和她的团队一直在研究胃肠道衰老以及微生物组在这一过程中的作用。

2018年10月24日,Ezcurra在英国伦敦微生物组会议上展示了她的研究成果。在这个Spotlight专题报道中,我们报告了她的演讲中的主要内容。
 

使用'虫虫'来研究人类衰老

 

在她的演讲题为“虫虫:研究宿主 - 微生物体相互作用的组合模型系统”中 - Ezcurra将秀丽隐杆线虫作为研究衰老的可行模型。秀丽隐杆线虫的寿命仅为2-3周,但随着年龄的增长,它会产生几种病症 - 就像人体一样。

肠道细菌是健康衰老的关键吗?


 

然而,就秀丽隐杆线虫而言,所有的病症都归结为一个:胃肠道衰老。

正如Ezcurra在她的演讲中所解释的那样,科学家应用于秀丽隐杆线虫的所有增加寿命的疗法都是通过抑制肠道衰老起作用的。

使用秀丽隐杆线虫,研究人员可以检查许多与年龄相关的过程,例如对压力,生长,繁殖力和寿命的抵抗力专家还使用秀丽隐杆线虫作为几种人类疾病的模型,如阿尔茨海默氏症。

Ezcurra引用现有的研究结果,看到C. elegans大肠杆菌喂养由于蠕虫以细菌为食,研究人员创造了大约4,000种大肠杆菌突变株,每株都删除了特定基因。然后,研究小组给这些菌株喂食秀丽隐杆线虫并检查其效果。

高级研究作者孟旺 - 他是德克萨斯州休斯顿贝勒医学院分子与人类遗传学副教授 - 报告了这一发现,他说:“我们给秀丽隐杆线虫喂食了每个单独的突变细菌,然后观察了这些蠕虫。 ' 寿命。”
 

在我们测试的近4,000个细菌基因中,29个,当被删除时,增加了蠕虫的寿命。这些细菌突变体中的12个也保护了蠕虫免受肿瘤生长和淀粉样蛋白β的积累,这是人类阿尔茨海默病的特征。”

孟旺


此外,研究人员发现一种细菌突变体过量产生一种叫做荚膜异多糖酸的物质; 这种化合物通过刺激线粒体(即细胞的所谓动力室)的活动来延长寿命,所述线粒体负责将营养物质转化为能量。

 

用糖尿病药物抗衰老

 

在她的演讲中,Ezcurra提到了成功研究秀丽隐杆线虫的另一个例子,它展示了微生物组对衰老过程的影响。该研究涉及常见的糖尿病药物二甲双胍。

二甲双胍目前是世界上使用最广泛的糖尿病药物。以前的研究发现,口服药物不仅可以降低血糖水平,还可以降低患癌症的风险。
 

科学家发现这种药物可以延缓老鼠和秀丽隐杆线虫的衰老二甲双胍目前正在临床试验中作为针对衰老和衰老相关疾病的潜在治疗方法进行测试。
 

正如研究人员在她的演讲中所解释的那样,这意味着二甲双胍可能会同时针对几种与年龄相关的慢性病。二甲双胍可能不仅可以针对糖尿病,还可以针对癌症和阿尔茨海默病的病症。

 

二甲双胍效果的有趣之处在于它们通过细菌延缓衰老Ezcurra引用的秀丽隐杆线虫研究表明,二甲双胍的长寿效应在没有细菌的情况下不起作用。

Ezcurra解释说,具体而言,二甲双胍会影响叶酸细菌的代谢,从而引发连锁反应,这种反应以已知调节衰老的分子途径的激活而告终。
 

结合大肠杆菌秀丽隐杆线虫

 

Ezcurra自己的研究旨在结合两种模式生物 - 大肠杆菌秀丽隐杆线虫 - 来研究细菌如何介导衰老过程。

以前的研究已经梳理了秀丽隐杆线虫的微生物组其他人已经大肠杆菌 OP50 定殖了秀丽隐杆线虫的肠道,并注意到了一些有趣的效果。细菌菌株对繁殖,免疫和机体对压力的反应有积极作用。

因此,Ezcurra和她的同事们想知道OP50是否对老化过程有任何其他影响。在她的实验室进行的实验表明,在大肠杆菌 OP50 定植的蠕虫中添加抗生素可以改善肠道衰老。消除细菌生长延迟了肠道萎缩,这种萎缩往往随着秀丽隐杆线虫的年龄而发生
 

此外,研究人员还发现了两种来自秀丽隐杆线虫微生物组的细菌,可以减少肠道衰老。因此,研究发现,抗衰老效果也可以在不消除细菌生长的情况下实现,但通过恰恰相反:用特定的细菌菌株定殖肠道。
 

在Ezcurra实验室进行的另一项实验使用了先前建立的人类疾病模型,该模型使用秀丽隐杆线虫重建与年龄相关的肌肉麻痹。研究人员分析了构成实验性微生物组的14种不同细菌菌株的“混合物”的影响。

他们发现这种实验鸡尾酒强烈抑制了年龄引起的麻痹。此外,从实验微生物组中提取的培养基具有相同的积极效果。

 

肠道细菌和人类衰老:下一步是什么?

 

在未来,Ezcurra的团队旨在研究它是否可以用人类细菌菌株定殖秀丽隐杆线虫来研究对衰老和健康的影响。


肠道细菌是健康衰老的关键吗?


 

该研究人员最近从Wellcome Trust获得资金,使用简单的人类微生物组 - 例如对健康有益的细菌和对健康产生负面影响的细菌 - 并研究它们对秀丽隐杆线虫的影响

利用实时成像技术,科学家们希望揭示支持宿主和微生物组之间相互作用的分子机制,以及它们对衰老过程的影响。

“我的研究的下一步,”Ezcurra告诉今日医学新闻,“将使用秀丽隐杆线虫提出有关微生物组在人类健康中作用的具体问题。”
 

“有很多很多研究表明微生物组与疾病之间存在联系,如精神疾病,神经退行性疾病,肥胖,糖尿病等,但我们不明白是什么原因和[什么是]效应。”
 

“真正需要弄清楚微生物组成与疾病之间的确切关系,”她接着说道。“哪种微生物菌株有助于健康和疾病,更重要的是,这些菌株如何促进健康?” 

“很明显,微生物组的多样性对人类健康非常重要,”Ezcurra补充道。“许多因素促成了微生物组的多样性,例如饮食和生活方式,随着年龄的增长,我们通常会失去多样性。”
 

通过更好地了解营养,微生物组和健康之间的联系,我们可以了解老年人如何维持他们的微生物组,并通过使用前期和益生菌策略直接帮助他们。这将有助于我们以更好的方式老龄化,在没有药物或手术的情况下保持老年人的健康和生活质量。“

Marina Ezcurra,博士

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