Кишечная микрофлора тормозит старение

04.11.2017 13:15

БАКТЕРИИ КИШЕЧНИКА ВЗАИМОСВЯЗАНЫ С ВОЗРАСТНЫМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ

На рисунке художник изобразил свое видение борьбы “хороших” и “плохих” бактерий

Исследование предполагает, что хронические воспаления у пожилых людей, как считается, вовлеченные во многие возрастные заболевания, возникают из-за дисбаланса бактерий в кишечнике.

Новое исследование впервые показывает, что дисбаланс хороших и плохих бактерий в кишечнике старых мышей после пересадки вызывает воспалительные реакции у молодых мышей. Эти реакции связаны с возрастными нарушениями, такими как инсульт, слабоумие (деменция) и сердечно-сосудистые заболевания. Терапии, нацеленные на бактериальный состав кишечника у пожилых людей, путем изменения диеты, а также использования пре – и пробиотических добавок, могут привести к более здоровому старению населения.

Микрофлора кишечника – это весьма сложные и разнообразные сообщества бактерий, которые тесно взаимодействуют с эпителием и базовыми иммунными клетками в кишечнике. Бактериальные виды, которые доминируют в микробиоте человеческого кишечника это обычно Фирмикуты, Бактероиды, Актинобактерии и Протеобактерии. Доминирование этих бактериальных видов сохраняется эволюционно и подтверждается у различных видов млекопитающих.

В последние годы стало ясно, что кишечная микрофлора оказывает значительное влияние на иммунную систему, метаболизм, и даже поведение хозяина. Кроме того, дисбаланс в составе микрофлоры кишечника (дисбактериоз) был связан с несколькими иммунологическими, метаболическими, и психическими расстройствами. Однако, для большинства этих заболеваний остается неясным, является ли дисбактериоз причиной или следствием заболевания.

У взрослых людей микробные сообщества в кишечнике остаются относительно стабильными. Тем не менее, ряд исследований показали, что состав микробиоты кишечника у пожилых людей немного отличается. Например, было показано, что Фирмикуты  (Firmicutes) были доминирующими в кишечнике у людей молодого возраста, в то время как Бактероиды (Bacteroidetes) были более распространенными у людей пожилого возраста. Другие исследования обнаружили снижение анаэробов, таких как Бифидобактерии (Bifidobacteria), но увеличение Энтеробактерий (Enterobacteria), таких как кишечная палочка (Escherichia coli) в пожилом возрасте. У людей, старше 100 лет наблюдался рост Патобионтов (Pathobionts). Также бактерии, обладающие противовоспалительными свойствами, такие как Faecalibacterium prauznitzii были снижены у пожилых людей.

Одновременно с изменениями микробиота, у пожилых становится ослабленным иммунитет. Пожилые люди, как известно, более восприимчивы к инфекциям и имеют менее эффективные иммунные реакции после вакцинации. Более того, гомеостаз между провоспалительными и регуляторными реакциями теряется, что приводит к состоянию т.н. хронического системного воспаления низкой степени. Возрастное хроническое воспаление, которое называется inflammaging, вероятно, способствует патологии ряда заболеваний, обычно связанных с возрастом…

об исследовании:

Микробиота кишечника старых мышей способствует системному воспалению после передачи ее стерильным мышам

Новое исследование впервые показывает, что кишечные бактерии старых мышей вызывают возрастное хроническое воспаление (inflammaging) поле трансплантации данных микроорганизмов молодым особям. Здесь под термином “inflammaging” подразумевают возрастное хроническое воспалительное состояние, которое связано с такими ограничивающими жизнь заболеваниями, как инсульт, слабоумие и болезни сердца. Исследование, опубликованное в свободном доступе в журнале Frontiers in Immunology, дает надежду на потенциально простые стратегии, которые будут способствовать здоровому старению, так как состав бактерий в кишечнике, по крайней мере частично, контролируется с помощью диеты.

“Поскольку inflammaging, как полагают, способствует многим заболеваниям, связанным со старением, и теперь мы обнаружили, что кишечная микрофлора играет важную роль в этом процессе, то стратегии, которые изменяют состав микрофлоры кишечника у лиц пожилого возраста могут снижать воспаление (далее inflammaging – воспаление) и способствовать здоровому старению”, – объясняет д-р Флорис Франсен, который проводил исследование в университете медицинского центра Гронингена, Нидерланды. “Стратегии, которые, как известно, изменяют состав кишечной микробиоты, включают изменения в рационе питания, а также пробиотики, и пребиотики.”

Предыдущие исследования показывают, что пожилые люди, как правило, имеют другой состав кишечных бактерий, чем молодые люди. Иммунные реакции, как правило, у пожилых людей также нарушены, что приводит к воспалению. Зная это, Франсен и его команда решили исследовать потенциальную связь.

Ученые пересадили микробиоту кишечника от старых и молодых обычных мышей к молодым стерильным мышам, проанализировали иммунные реакции селезенки, лимфатических узлов и тканей в тонком кишечнике. Они также провели полногеномный анализ экспрессии генов в тонком кишечнике. Все результаты показали иммунную реакцию на бактерии, перенесенные от старых мышей, но не от молодых мышей.

Графическое изображение состава кишечной микробиоты обычных и стерильных (с пересаженными бактериями) мышей

Рис. 1. Состав микробиоты кишечника обычных и стерильных мышей. Фекальные образцы были собраны из обычных (Conv) старых (old) и молодых (young) мышей в момент передачи стерильной группе мышей (GF). Показан состав микрофлоры у GF мышей на 1 и 4 неделе после переноса. Данные представлены в виде относительного обилия различных бактериальных групп, для каждой отдельной мыши.

Результаты показывают, что дисбаланс бактериального состава в кишечнике может быть причиной воспаления у пожилых людей. Дисбактериоз кишечника приводит к тому, что “плохие” бактерии являются более доминирующими, чем “хорошие” бактерии. Избыточный рост вредных бактерий может заставить слизистую оболочку кишечника сделаться более проницаемой, что позволит токсинам попасть в кровоток, где они смогут путешествовать по всему организму, вызывая различные негативные последствия. Дисбиоз может иметь серьезные последствия для здоровья: несколько расстройств, таких как воспалительные заболевания кишечника, ожирение, диабет, рак, тревожные расстройства и аутизм уже связаны с данным состоянием.

“Наш кишечник населен огромным количеством бактерий, – объясняет Франсен. “Кроме того, существует большое разнообразие бактериальных видов, и бактерии, которые присутствуют могут сильно варьироваться от человека к человеку.”

Поддержание здоровой кишечной микробиоты явно важно для здорового организма и здорового старения, но почему кишечная микробиота отличается у пожилых людей не до конца понятно. Многие люди, например, знают о влиянии курса антибиотиков на пищеварительную систему, но как объясняет Франсен, это может быть не единственная проблема: “Скорее всего, здесь имеет место сочетание таких факторов, как снижение физической активности, изменения в рационе питания, а также изменения в рамках естественного процесса.”

Большинство, если не все, возрастные заболевания могут быть связаны с воспалением. Несмотря на то, что именно это исследование проводилось на мышах, очевидно, что поддержание здоровой кишечной микробиоты является ключом к здоровому образу жизни. Однако для подтверждения того, что человеческое тело отражает мышей в этом исследовании, необходимо провести дополнительные исследования.

“Как у человека, так и у мышей существует корреляция (взаимосвязь) между измененным составом микробиоты кишечника и хроническим возрастным воспалением, но связь между ними еще не была доказана на людях”, – заключает Франсен.

Прим. ред.: Так или иначе, но с возрастом действительно происходит определенный дисбаланс в кишечной микрофлоре, который негативно сказывается на здоровье. В начале XX века известный русский биолог Илья Мечников изучая вопросы долголетия установил, что самое большое количество «столетников» проживало в Болгарии, где традиционно употребляли кисломолочные продукты. Но тоже самое можно сказать и о кавказских долгожителях, и о народах монгольской группы. Поэтому поддержание микрофлоры кишечника с помощью специальных диет, куда можно включить различные про- и пребиотические продукты, всевозможные кисломолочные продукты, является весьма актуальной стратегией применительно к вопросу здорового долголетия.

Источник: ScienceDaily

Научная статья в журнале:

Floris Fransen, et al. Aged Gut Microbiota Contributes to Systemical Inflammaging after Transfer to Germ-Free Mice. Frontiers in Immunology, 2017

Статья является частью большой Темы исследования границ иммуномодулирующих функций пищевых ингредиентов в здоровье и болезни

По теме бактерий и долголетия: Витаминсинтезирующая способность бифидобактерий

Старение — это естественный процесс, от которого, к сожалению, никуда не уйти. Все живые организмы устроены таким образом, что рано или поздно они начинают «исчерпывать свой ресурс и увядать». Но это не значит, что не нужно бороться или хотя бы изучать подобные механизмы. И порой открытия в этой области способны не на шутку удивить. Например, не так давно группа исследователей из Сингапура нашла связь между скоростью старения и состоянием кишечной микрофлоры.

Как микрофлора связана со старением?

Международная исследовательская группа, возглавляемая Наньянским технологическим университетом, Сингапур (NTU Singapore), обнаружила, что микроорганизмы, живущие в кишечнике, могут влиять на процессы старения, что может привести к разработке методов лечения на основе пищевых продуктов. Все живые организмы, включая человека, сосуществуют с миллиардами микробов, живущих как снаружи, так и внутри. Исследование, которое заняло 20 лет, установило, что кишечные бактерии играют важную роль в питании, физиологии, метаболизме и даже в процессах старения. Используя лабораторных мышей, команда, возглавляемая профессором Свеном Петтерссоном, пересадила кишечные микробы старых мышей (им было 24 месяца) молодым (возрастом в 6 недель), у которых микрофлора была не такой «старой».

Это интересно: Синий свет вызывает старение

Команда ученых показала, что деятельность нервной системы обусловлена обогащением кишечных микробов, которые вырабатывают специфическую короткоцепочечную кислоту, относящуюся к классу бутиратов (которые ничего общего с «тем самым» бутиратом не имеют). Бутираты производятся путем микробного брожения пищевых волокон в нижнем отделе кишечника и стимулируют выработку гормона долголетия FGF21, который играет важную роль в регуляции энергии и метаболизме организма. С возрастом его производство снижается.

Выяснилось, что бактерии старых мышей оказались способны поддерживать развитие нервной системы у молодых. И теперь мы можем имитировать нейростимулирующий эффект, всего лишь используя аналог бутиратов. — сказал профессор Петтерссон. Это удивительное и очень интересное наблюдение. Эти результаты приведут нас к изучению того, может ли микрофлора опосредованно поддерживать восстановление в таких ситуациях, как инсульт, повреждения спинного мозга и старение.

Команда также исследовала влияние пересадки кишечных микробов от старых к молодым мышам на функции пищеварительной системы. С возрастом жизнеспособность клеток тонкого кишечника снижается, и это связано с уменьшением выработки слизи, что делает клетки кишечника более уязвимыми к повреждению. Однако, добавление бутирата помогает лучше регулировать функцию кишечного барьера и снизить риск воспаления.

Ученые обнаружили, что мыши, получавшие микрофлору от старых доноров, имели более длинные ворсинки кишечника. Открытие показывает, что кишечные микробы могут компенсировать и поддерживать стареющее тело с помощью положительной стимуляции. Это указывает на новый потенциальный метод борьбы с негативными последствиями старения путем имитации обогащения и активации бутиратов. Хотите узнать больше? Подписывайтесь на нашу страничку в Яндекс.Дзен.

Мы можем представить себе будущие исследования на людях, где мы будем проверять способность пищевых продуктов предотвращать старение.

Интересно, что микробы пожилого животного лучше чувствуют себя у молодых особей. Это говорит о том, что микрофлора в процессе старения модифицируется для того, чтобы компенсировать накапливающийся дефицит в теле хозяина. Полученные результаты способствуют пониманию взаимосвязи между микробиомом и его хозяином, и закладывают основу для разработки методик и лекарств, связанных с поддержанием верной работы микрофлоры и борьбы со стрением.