Sind Darmbakterien der Schlüssel zu gesundem Altern?
Immer mehr neuere Studien stellen eine wichtige Frage: Halten Darmbakterien den Schlüssel zu gesundem Altern? Neue Forschungsergebnisse, die kürzlich auf dem London Microbiome Meeting vorgestellt wurden, bringen uns der Antwort näher.
Im alten Mythos des Tithonus bittet der gleichnamige Protagonist die Götter, für immer zu leben, vergisst jedoch, ewige Jugend zu fordern.
Obwohl er Unsterblichkeit erlangte, besiegten die Alterskrankheiten schließlich Tithonus und er bedauerte seine Unsterblichkeit bitterlich.
Während das Erreichen von Langlebigkeit ein Ziel ist, das es wert ist, verfolgt zu werden, und ein Ehrgeiz, den die Menschheit seit den Zeiten des antiken Griechenland hat, erinnert uns der Mythos des Tithonus daran, dass ein langes Leben wenig Wert hat, wenn es von Krankheiten durchsetzt ist.
Mit steigender Lebenserwartung des Menschen altert die Weltbevölkerung viel schneller. Tatsächlich schätzen die Vereinten Nationen, dass die Seniorenbevölkerung - dh die Zahl der Menschen ab 60 Jahren - jährlich um etwa 3 Prozent zunimmt.
Derzeit gibt es nach jüngsten Schätzungen weltweit 962 Millionen Menschen ab 60 Jahren. Bis zum Jahr 2050 wird sich diese Zahl voraussichtlich mehr als verdoppeln, und die Zahl der Menschen ab 80 Jahren wird sich voraussichtlich verdreifachen.
Eine Reihe chronischer Krankheiten begleitet das Altern. Bis zum Jahr 2060 wird sich beispielsweise die Alzheimer-Belastung in den USA verdoppelt haben, so die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC).
Sie sagen voraus, dass bis dahin fast 14 Millionen Menschen an Alzheimer und anderen Formen von Demenz leiden werden, und Forscher arbeiten hart daran, diese und andere altersbedingte Krankheiten zu verhindern.
Also die Frage „Wie können wir länger leben? und gesünder Leben?" ersetzt langsam das von "Wie können wir länger leben?" Während sich Wissenschaftler auf die Suche nach einer längeren Gesundheitsspanne begeben, wird immer deutlicher, dass Altern nicht nur ein unvermeidlicher Prozess ist, der einfach „passiert“, sondern dass es präzise molekulare Mechanismen gibt, die ihn regulieren.
Marina Ezcurra, Ph.D. - Dozentin für Neurowissenschaften an der School of Biological & Chemical Sciences der Queen Mary University in London (Großbritannien) - widmet sich dem Verständnis dieser Mechanismen.
Ihre Forschung konzentriert sich darauf, wie das Altern und die damit verbundenen Krankheiten bei einem Wurm namens auftreten Caenorhabditis elegans. In jüngerer Zeit haben Ezcurra und ihr Team die Alterung des Magen-Darm-Trakts und die Rolle des Mikrobioms in diesem Prozess untersucht.
Am 24. Oktober 2018 präsentierte Ezcurra ihre Forschungsergebnisse auf dem London Microbiome Meeting in Großbritannien. In diesem Spotlight-Feature berichten wir über die wichtigsten Erkenntnisse aus ihrer Präsentation.
Verwendung eines „Wurm-Bugs“ zur Untersuchung des Alterns des Menschen
In ihrem Vortrag mit dem Titel „Der Wurm-Bug: Ein kombiniertes Modellsystem zur Untersuchung von Wirt-Mikrobiom-Wechselwirkungen“ stellte Ezcurra vor C. elegans als tragfähiges Modell für das Studium des Alterns. C. elegans hat eine Lebensdauer von nur 2–3 Wochen, aber mit zunehmendem Alter entwickelt es mehrere Pathologien - genau wie der menschliche Organismus.
Im Fall von C. elegansAlle Pathologien sind auf eine einzige zurückzuführen: das Altern des Magen-Darm-Trakts.
Wie Ezcurra in ihrem Vortrag erklärte, all die lebensverlängernden Behandlungen, die Wissenschaftler angewendet haben C. elegans Arbeit durch Unterdrückung der Darmalterung.
Verwenden von C. elegans, Forscher können eine Vielzahl von altersbedingten Prozessen untersuchen, z. B. Widerstand gegen Stress, Wachstum, Fruchtbarkeit und Lebensdauer. Experten haben auch verwendet C. elegans als Modell für verschiedene menschliche Krankheiten wie Alzheimer.
Ezcurra zitiert bestehende Forschungsergebnisse C. elegans gefüttert mit Escherichia coli. Während sich der Wurm von Bakterien ernährt, schufen die Forscher etwa 4.000 Mutantenstämme von E coli, jeweils mit einem bestimmten Gen gelöscht. Dann fütterte das Team C. elegans jeder dieser Stämme und untersuchte die Auswirkungen.
Der leitende Studienautor Meng Wang, außerordentlicher Professor für Molekular- und Humangenetik am Baylor College of Medicine in Houston, TX, berichtete über die Ergebnisse und sagte: „Wir haben gefüttert C. elegans jedes einzelne mutierte Bakterium und dann die Lebensdauer der Würmer. "
„Von den fast 4.000 Bakteriengenen, die wir getestet haben, haben 29, wenn sie gelöscht wurden, die Lebensdauer der Würmer verlängert. Zwölf dieser Bakterienmutanten schützten die Würmer auch vor Tumorwachstum und Akkumulation von Amyloid-Beta, einem Merkmal der Alzheimer-Krankheit beim Menschen. “
Meng Wang
Außerdem fanden die Forscher heraus, dass eine Bakterienmutante eine Substanz namens Colansäure überproduzierte; Diese Verbindung erhöhte die Lebenserwartung durch Stimulierung der Aktivität in den Mitochondrien, den sogenannten Kraftwerken der Zelle, die für die Umwandlung von Nährstoffen in Energie verantwortlich sind.
Bekämpfung des Alterns mit einem Diabetes-Medikament
In ihrem Vortrag erwähnte Ezcurra ein weiteres Beispiel für eine erfolgreiche Erforschung von C. elegans das zeigte die Auswirkungen des Mikrobioms auf den Alterungsprozess. Diese Studie umfasste das gängige Diabetes-Medikament Metformin.
Metformin ist derzeit das weltweit am häufigsten verschriebene Diabetes-Medikament. Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass das orale Medikament nicht nur den Blutzuckerspiegel senkt, sondern auch das Krebsrisiko senkt.
Wissenschaftler fanden heraus, dass das Medikament das Altern bei Mäusen und Mäusen verzögern kann C. elegans. Metformin wird derzeit in klinischen Studien als potenzielle Behandlung gegen Alterung und altersbedingte Krankheiten getestet.
Wie die Forscherin in ihrem Vortrag erklärte, bedeutet dies, dass Metformin möglicherweise mehrere altersbedingte chronische Krankheiten gleichzeitig behandeln kann. Metformin kann möglicherweise nicht nur gegen Diabetes, sondern auch gegen Krebs und Alzheimer wirken.
Das Interessante an den Wirkungen von Metformin ist, dass sie das Altern verzögern durch Bakterien. Studien in C. elegans Die von Ezcurra zitierten haben gezeigt, dass die Langlebigkeitseffekte von Metformin in Abwesenheit von Bakterien nicht wirken.
Insbesondere beeinflusst Metformin den Folat-Bakterienstoffwechsel, erklärte Ezcurra, was wiederum eine Kettenreaktion auslöst, die mit der Aktivierung eines molekularen Weges endet, von dem bekannt ist, dass er das Altern reguliert.
Kombinieren E coli mit C. elegans
Ezcurras eigene Forschung versucht, zwei Modellorganismen zu kombinieren - E coli und C. elegans - zu untersuchen, wie Bakterien den Alterungsprozess vermitteln.
Frühere Studien haben das Mikrobiom von herausgeputzt C. elegans, und andere haben den Darm von kolonisiert C. elegans mit E coli OP50 und bemerkte einige interessante Effekte. Der Bakterienstamm hatte positive Auswirkungen auf die Fortpflanzung, die Immunität und die Reaktion des Organismus auf Stress.
Daher fragten sich Ezcurra und ihre Kollegen, ob OP50 noch weitere zusätzliche Auswirkungen auf den Alterungsprozess hat. In ihrem Labor durchgeführte Experimente ergaben, dass Würmern, die mit Kolonien besiedelt waren, Antibiotika zugesetzt wurden E coli OP50 verbessert die Darmalterung. Das Auslöschen des Bakterienwachstums verzögerte die Atrophie des Darms, die mit zunehmendem Alter auftritt C. elegans.
Außerdem fanden die Forscher zwei Bakterienstämme aus der C. elegans Mikrobiom, das die Darmalterung reduziert. Die Forschung ergab daher, dass Anti-Aging-Effekte auch erzielt werden können, ohne das Bakterienwachstum auszulöschen, aber im Gegenteil: Besiedlung des Darms mit bestimmten Bakterienstämmen.
Ein anderes Experiment, das in Ezcurras Labor durchgeführt wurde, verwendete ein zuvor etabliertes menschliches Krankheitsmodell, das verwendet wurde C. elegans altersbedingte Muskelparalyse wiederherzustellen. Die Forscher analysierten die Auswirkungen eines „Cocktails“ aus 14 verschiedenen Bakterienstämmen, aus denen das experimentelle Mikrobiom besteht.
Sie fanden heraus, dass dieser experimentelle Cocktail die altersbedingte Lähmung stark unterdrückte. Auch das aus dem experimentellen Mikrobiom extrahierte Medium hatte den gleichen positiven Effekt.
Darmbakterien und Altern des Menschen: Wie geht es weiter?
In Zukunft will das Team von Ezcurra sehen, ob es sich kolonisieren kann C. elegans mit menschlichen Bakterienstämmen, um die Auswirkungen auf Alterung und Gesundheit zu untersuchen.
Der Forscher erhielt kürzlich vom Wellcome Trust eine Finanzierung für die Verwendung einfacher menschlicher Mikrobiome - wie Bakterien, die sich positiv auf die Gesundheit auswirken, und Bakterien, die sich negativ auf die Gesundheit auswirken - und die Untersuchung ihrer Auswirkungen in C. elegans.
Mithilfe der Echtzeit-Bildgebung hoffen die Wissenschaftler, die molekularen Mechanismen aufzudecken, die die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Mikrobiom sowie deren Auswirkungen auf den Alterungsprozess unterstützen.
"Der nächste Schritt für meine Forschung", sagte Ezcurra Medizinische Nachrichten heute, “Ist zu verwenden C. elegans spezifische Fragen zur Rolle des Mikrobioms für die menschliche Gesundheit zu stellen. “
"Es gibt viele, viele Studien, die zeigen, dass es Zusammenhänge zwischen dem Mikrobiom und Krankheiten wie psychiatrischen Erkrankungen, neurodegenerativen Erkrankungen, Fettleibigkeit, Diabetes usw. gibt, aber wir verstehen nicht, was Ursache und [was] Wirkung ist."
"Es ist wirklich notwendig, die genaue Beziehung zwischen der Zusammensetzung des Mikrobioms und der Krankheit herauszufinden", fuhr sie fort. "Welche mikrobiellen Stämme tragen zu Gesundheit und Krankheit bei, und was noch wichtiger ist, wie tragen diese Stämme zur Gesundheit bei?"
"Es wird deutlich, dass die Vielfalt der Mikrobiome für die menschliche Gesundheit wichtig ist", fügte Ezcurra hinzu. "Viele Faktoren wie Ernährung und Lebensstil tragen zur Vielfalt der Mikrobiome bei, und wenn wir älter werden, erleben wir normalerweise einen Verlust an Vielfalt."
„Durch ein besseres Verständnis der Zusammenhänge zwischen Ernährung, Mikrobiom und Gesundheit können wir verstehen, wie ältere Menschen ihr Mikrobiom erhalten können, und ihnen auch direkt helfen, indem sie prä- und probiotische Strategien anwenden. Dies würde uns helfen, besser zu altern und die Gesundheit und Lebensqualität im Alter ohne Medikamente oder Operationen zu erhalten. “
Marina Ezcurra, Ph.D.
