Bolehkah mikrobioma usus membuka rahsia penuaan?
Satu kajian baru menunjukkan bagaimana mikrobiota usus tikus yang lebih tua dapat mendorong pertumbuhan saraf pada tikus muda, yang menyebabkan perkembangan yang menjanjikan dalam rawatan masa depan.
Kumpulan penyelidikan, yang berpusat di Universiti Teknologi Nanyang (NTU) di Singapura, memindahkan mikrobiota usus tikus yang lebih tua ke dalam usus tikus yang lebih muda dengan fauna usus yang kurang berkembang.
Ini mengakibatkan peningkatan neurogenesis (pertumbuhan neuron) di otak dan perubahan penuaan, menunjukkan bahawa hubungan simbiotik antara bakteria dan inangnya dapat memberi manfaat yang signifikan bagi kesihatan.
20 tahun kebelakangan ini telah menyaksikan peningkatan yang signifikan dalam jumlah penyelidikan hubungan antara tuan rumah dan bakteria yang tinggal di dalamnya. Hasil kajian ini telah menentukan peranan penting dalam hubungan ini dalam pemakanan, metabolisme, dan tingkah laku.
Komuniti perubatan berharap hasil terbaru ini dapat membawa kepada pengembangan rawatan berasaskan makanan untuk membantu melambatkan proses penuaan.
Dalam kajian ini, pasukan penyelidik berusaha untuk mengungkap ciri-ciri fungsional mikrobiota usus dari penuaan host. Para penyelidik memindahkan mikrobiota usus dari tikus tua atau muda menjadi penerima tikus muda, bebas kuman.
Penemuan itu muncul dalam jurnal Perubatan Translasional Sains.
Apa yang melibatkan kajian ini?
Mikrobioma usus berubah seiring bertambahnya usia inang, dan untuk menyiasat bagaimana ia berkembang, pasukan penyelidik memindahkan mikrobioma usus dari tikus berusia 24 bulan menjadi tikus muda berusia 6 minggu, bebas kuman.
Profesor Sven Pettersson di Sekolah Perubatan NTU Lee Kong Chian mengetuai pasukan.
Selepas 8 minggu, Prof Pettersson dan rakan sekerja memerhatikan peningkatan pertumbuhan usus dan peningkatan neurogenesis di otak tikus.
Untuk mengawal percubaan, pasukan memindahkan mikrobioma usus tikus muda ke tikus bebas kuman pada usia yang sama. Para penyelidik tidak melihat kesan yang sama seperti yang mereka lihat pada tikus yang menerima mikrobioma usus dari tikus yang lebih tua.
Pasukan itu juga melakukan analisis molekul pada tikus dan mendapati mereka telah meningkatkan kadar butirat. Butyrate adalah asid lemak rantai pendek yang dihasilkan mikroba usus.
Butyrate bermanfaat untuk kesihatan dan dapat melindungi dari penyakit, seperti penyakit radang usus, barah kolorektal, obesiti, dan diabetes.
Pengayaan mikroba usus tertentu dan peningkatan fermentasi bakteria dari serat makanan di usus besar menyebabkan peningkatan kadar butirat. Pada gilirannya, peningkatan tahap butirat mendorong pengeluaran hormon pro-panjang umur FGF21.
FGF21 adalah faktor pertumbuhan fibroblas yang memainkan peranan penting dalam mengatur metabolisme. Peningkatan tahap FGF21 juga dikaitkan dengan peningkatan aktiviti AMPK dan SIRT-1 dan pengurangan isyarat mTOR.
Ini penting kerana peningkatan AMPK menyebabkan peningkatan pengambilan asid lemak rantai pendek semasa metabolisme sel. SIRT-1 juga mengatur homeostasis dan dapat melindungi dari pelbagai gangguan manusia.
MTOR yang dikurangkan dapat melindungi daripada barah manusia dan pelbagai penyakit radang.
Para penyelidik terus meneroka kesan pemindahan mikrobioma usus pada saluran pencernaan tikus.
Penuaan normal tisu usus mengurangkan daya maju sel usus. Ini mempunyai kaitan dengan pengeluaran lendir yang berkurang, yang boleh menyebabkan peningkatan kerosakan dan kematian sel.
Para penyelidik mendapati pemindahan mikrobioma tikus yang lebih tua ke tikus yang lebih muda menyebabkan peningkatan panjang dan lebar vili, yang merupakan struktur kecil yang membentuk dinding usus.
Tikus yang telah menerima mikrobioma dari tikus yang lebih tua juga mempunyai usus besar dan usus kecil yang lebih panjang daripada kumpulan kawalan yang telah menerima mikrobioma dari tikus muda yang lain.
Para penyelidik juga memberi tikus bebas kuman butirat dengan sendirinya dan memerhatikan bahawa ia menyebabkan peningkatan serupa dalam neurogenesis dan pertumbuhan usus.
Bagaimana hasil ini diterima?
Para saintis dari seluruh dunia telah memberi reaksi terhadap hasil ini. Dr. Dario Riccardo Valenzano, ketua kumpulan di Institut Biologi Penuaan Max Planck di Jerman, mengatakan, "Hasil ini menarik dan menimbulkan beberapa pertanyaan terbuka baru untuk kedua-dua biologi penuaan dan penyelidikan mikrobioma."
Beberapa soalan ini, kata Dr. Valenzano, termasuk "adakah terdapat pemerolehan aktif mikroba penghasil butirat semasa hidup tikus dan adakah penuaan yang melampau menyebabkan kehilangan komuniti mikroba yang mendasar ini, yang mungkin akhirnya bertanggungjawab untuk dysbiosis dan usia- disfungsi yang berkaitan. "
Di samping itu, Profesor Brian Kennedy, Pengarah Pusat Penuaan Sihat di Universiti Nasional Singapura, mengatakan, "Menariknya mikrobioma haiwan tua dapat mempromosikan fenotip muda pada penerima muda."
"Ini menunjukkan bahawa mikrobiota dengan penuaan telah dimodifikasi untuk mengimbangi defisit host yang terkumpul dan mengarah ke pertanyaan apakah mikrobioma dari binatang muda akan memberi kesan yang lebih besar atau lebih kecil pada inang muda."
"Penemuan ini memajukan pemahaman kami mengenai hubungan antara mikrobioma dan inangnya semasa penuaan dan menetapkan tahap untuk pengembangan intervensi yang berkaitan dengan mikrobioma untuk mempromosikan umur panjang yang sihat."
Prof Brian Kennedy
Implikasi untuk rawatan masa depan
Hasil ini sangat menjanjikan untuk kemajuan masa depan dalam rawatan penyakit yang berkaitan dengan penuaan, seperti gangguan neurogeneratif.
Mereka menunjukkan bahawa komposisi mikrobiota usus dan dinamika sensitif terhadap usia dan bahawa tindak balas terhadap isyarat mikroba pada kehidupan awal berbeza jauh daripada yang di kemudian hari.
Hasilnya menunjukkan bahawa mikrobiota usus host yang lebih tua dengan homeostasis metabolik dapat menyokong kesihatan inang. Sebaliknya, pada orang dewasa dengan diabetes jenis 2, mikrobioma usus boleh menyebabkan laluan keradangan.
Batasan untuk kajian ini merangkumi fakta bahawa mikrobiom mungkin berubah sepanjang kajian dijalankan, bahkan di bawah eksperimen terkawal, seperti yang ditunjukkan di sini.
Ada kemungkinan juga metabolit mikroba dan jalur selular berperanan, tetapi penyelidik tidak menyiasatnya dalam kajian ini.
