chìa khóa để lão hóa khỏe mạnh 1 7

Bạn nhìn thấy nó trong các quảng cáo hàng ngày: các loại kem và nước thơm để giảm nếp nhăn, thuốc nhuộm để loại bỏ tóc bạc và các biện pháp giảm đau nhức cơ và khớp. Cùng với những thay đổi ở mức độ bề mặt này, tuổi già cũng ảnh hưởng đến sinh lý bên trong cơ thể, bao gồm tăng tình trạng viêm trong não (Czirr & Wyss-Coray, 2012), thoái hóa ở võng mạc (Hoh Kam và cộng sự, 2010) và tính thấm của võng mạc. thành ruột (Ma et al, 1992). Nhiều ngành công nghiệp được xây dựng với mục tiêu đảo ngược các dấu hiệu lão hóa. Nhưng có cách nào để chống lại tác động của lão hóa trong cơ thể ở mức độ sâu hơn là nhuộm tóc không? Một nhóm các nhà khoa học đề xuất một cách độc đáo để quay ngược thời gian đối với các hậu quả liên quan đến lão hóa trong não bằng cách sử dụng phương pháp chuyển hệ vi sinh vật trong phân (FMT; Parker et al., 2022).

FMT sử dụng các nguyên tắc của parabiosis (Xem bài viết về Các tế bào thần kinh có thật Ở đây!) để trao đổi hệ vi sinh vật đường ruột, được định nghĩa là toàn bộ vi khuẩn và vi sinh vật sống trong đường ruột khỏe mạnh (Sommer et al, 2013), giữa chuột già và chuột non. Để kiểm tra giả thuyết của họ rằng việc sử dụng FMT để thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột sẽ làm thay đổi tình trạng viêm trong não và cơ thể, Parker và các đồng nghiệp đã sử dụng mô hình chuột với chuột 3 tháng tuổi (chuột non) và chuột 24 tháng tuổi (chuột già). ). Trước khi thí nghiệm bắt đầu, đầu tiên các nhà nghiên cứu đã thu thập chất phân để thiết lập cơ sở cho hệ vi sinh vật của chuột già và chuột non. Sau đó, những con chuột được cho uống thuốc kháng sinh trong ba ngày để giảm vi khuẩn có trong ruột của chúng. Sau khi điều trị bằng kháng sinh, các nhà nghiên cứu đã thu thập một mẫu phân khác. Theo các bước ban đầu này, hai vòng FMT đã được thực hiện, trong đó phân hóa lỏng được đưa vào mũi và chuột được đặt trong lồng chứa phân theo nhóm thử nghiệm của chúng. Các nhóm thử nghiệm trong nghiên cứu này là những con chuột già nhận FMT từ chuột non và chuột non nhận FMT từ chuột già, trong khi nhóm đối chứng là những con chuột non nhận FMT từ những con chuột non khác hoặc dung dịch kiểm soát không có phân (được gọi là chuột đối chứng trẻ) và chuột già nhận FMT từ những con chuột già khác hoặc dung dịch kiểm soát không có phân (được gọi là chuột kiểm soát già). Sau FMT, phân được thu thập năm ngày và hai tuần sau đó. Thiết kế thử nghiệm này cho phép các nhà điều tra nghiên cứu tuổi tác của hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng đến các quá trình trong não, võng mạc và ruột như thế nào.

chìa khóa để lão hóa khỏe mạnh2 1 7
Tóm tắt đồ họa từ Parker et al., 2022

…truyền cho một con chuột già một hệ vi sinh vật trẻ sẽ loại bỏ phản ứng miễn dịch được thấy theo tuổi tác.

Trước tiên, các nhà nghiên cứu đã điều tra xem FMT ảnh hưởng như thế nào đến phản ứng viêm của microglia, tế bào miễn dịch thường trú của não, trong vỏ não và thể chai (một bó tế bào thần kinh khổng lồ cho phép hai bên não giao tiếp với nhau) (Heneka và cộng sự, 2019 ; Erny và cộng sự, 2015). Những con chuột điều khiển già có nhiều microglia được kích hoạt hơn những con chuột điều khiển trẻ, điều này phản ánh quá trình lão hóa bình thường. Tuy nhiên, những con chuột già có hệ vi sinh vật trẻ có kích hoạt microglia ít hơn nhiều so với những con chuột đối chứng già. Đáng ngạc nhiên, phản ứng microglia khá giống với những gì được quan sát thấy ở những con chuột điều khiển trẻ. Mô hình tương tự này cũng được thể hiện theo hướng ngược lại, vì những con chuột non có hệ vi sinh vật già có khả năng kích hoạt microglia nhiều hơn so với chuột điều khiển trẻ, tương tự như mức độ kích hoạt được thấy ở chuột điều khiển già. Điều này cho thấy tuổi của hệ vi sinh vật ảnh hưởng đến phản ứng miễn dịch trong não và việc truyền cho một con chuột già một hệ vi sinh vật trẻ sẽ loại bỏ phản ứng miễn dịch được thấy theo tuổi tác. Tương tự như vậy, cho một con chuột non một hệ vi sinh vật già cỗi sẽ đẩy nhanh tác động của tuổi tác đối với các tế bào miễn dịch của não.

…hệ vi sinh vật tác động đến các quá trình liên quan đến tuổi tác ở võng mạc…

Ngoài việc kiểm tra não bộ, các nhà nghiên cứu cũng tìm hiểu xem tuổi tác của hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng đến võng mạc như thế nào. Nhìn chung, người ta thấy rằng so với chuột non, chuột già bị viêm võng mạc nhiều hơn. Tuy nhiên, sau FMT, những con chuột già có hệ vi sinh vật trẻ có mức độ viêm võng mạc tương tự như ở những con chuột đối chứng trẻ. Phù hợp với những phát hiện trong não, điều ngược lại cũng đúng. Những con chuột non có hệ vi sinh vật già bị viêm võng mạc giống như những con chuột đối chứng già. Hệ vi sinh vật đường ruột cũng ảnh hưởng đến một phần khác của hệ thống thị giác: khả năng tái tạo võng mạc của tế bào cảm quang với sự trợ giúp của protein RPE65, loại protein này cũng được biết là giảm theo tuổi tác (Cai et al, 2009). Ở những con chuột già có hệ vi sinh vật trẻ, lượng protein RPE65 tăng lên so với những con chuột đối chứng già. Trên thực tế, các mức protein này tương tự như mức ở những con chuột non. Hơn nữa, những con chuột non có hệ vi sinh vật già có RPE65 ít hơn nhiều so với những con chuột đối chứng trẻ, với mức protein tương đương với mức được thấy ở những con chuột già. Nhìn chung, điều này cho thấy hệ vi sinh vật tác động đến các quá trình liên quan đến tuổi tác ở võng mạc, với hệ vi sinh vật trẻ đảo ngược và hệ vi sinh vật già thúc đẩy các quá trình liên quan đến lão hóa.


đồ họa đăng ký nội tâm


Một cơ quan quan trọng khác, ruột, cũng không thoát khỏi tác động của quá trình lão hóa: lớp tế bào tạo nên thành ruột bị rò rỉ theo thời gian (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Trong quá trình lão hóa, tính ổn định của thành ruột giảm đi và trở nên dễ thấm hơn, điều này cho phép vi khuẩn xâm nhập ra ngoại vi, từ đó làm tăng tình trạng viêm nhiễm tổng thể (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng tuổi của hệ vi sinh vật ảnh hưởng đến sự ổn định của thành ruột. Ở những con chuột già có hệ vi sinh vật trẻ, ruột ít bị rò rỉ hơn so với những con chuột đối chứng già. Trên thực tế, tính thấm của ruột ở chuột già có hệ vi sinh vật trẻ tương tự như tính thấm ở chuột non. Những con chuột già có hệ vi sinh vật trẻ cũng có mức độ viêm nhiễm và bằng chứng về vi khuẩn trong máu tương tự như những con chuột non. Một lần nữa, ruột của những con chuột non có hệ vi sinh vật già hoạt động tương tự như những con chuột già có hệ vi sinh vật già do ruột bị rò rỉ và viêm nhiều hơn so với những con chuột non có hệ vi sinh vật non. Những kết quả này ủng hộ giả thuyết rằng hệ vi sinh vật lâu năm góp phần làm tăng tính thấm của ruột, tạo điều kiện cho tình trạng viêm nhiễm gia tăng bằng cách cho phép vi khuẩn xâm nhập vào dòng máu. Điều quan trọng là việc giới thiệu một hệ vi sinh vật trẻ thông qua FMT sẽ đảo ngược các tác động liên quan đến tuổi tác này.

…tuổi hệ vi sinh vật đường ruột tác động đến các chức năng của não, võng mạc và ruột.

Kết quả của nghiên cứu cho thấy tuổi tác của hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng đến các chức năng của não, võng mạc và ruột. Nhưng làm thế nào để microbiome trẻ và già khác nhau? Để trả lời câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã giải trình tự DNA của hệ vi sinh vật được tìm thấy trong các mẫu phân được thu thập trong quá trình thí nghiệm. Hệ vi sinh vật trẻ và già đã có cấu trúc di truyền khác nhau trước khi FMT xảy ra, nhưng FMT đã thay đổi đáng kể thành phần di truyền của cả hai hệ vi sinh vật. Những con chuột non có hệ vi sinh vật già có thành phần rất giống với chuột đối chứng già, trong khi thành phần di truyền ở chuột già có hệ vi sinh vật trẻ khác với chuột đối chứng già và cũng khác với chuột non có hệ vi sinh vật trẻ – chúng ở đâu đó ở giữa. Chuột đối chứng già và chuột non có hệ vi sinh vật già có vi khuẩn chủ yếu từ vi khuẩn dao độngPrevotella chi, Firmicutes ngành, và Lactobacillus johnsonii loài, trong khi chuột đối chứng trẻ và chuột già có hệ vi sinh vật trẻ có vi khuẩn chủ yếu từ Bifidobacterium, Ackermansia, Parabacteroides, ClostridiumNhiễm khuẩn huyết các nhóm. Khi điều tra nguyên nhân tiềm ẩn của những thay đổi liên quan đến tuổi tác này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các con đường liên quan đến sản xuất lipid và vitamin (dựa vào các chất chuyển hóa do vi khuẩn tạo ra), khác nhau giữa hệ vi sinh vật già và trẻ. Có một nhược điểm đối với quan sát này - những thay đổi về sự phong phú của các loại vi khuẩn khác nhau và chức năng tiềm ẩn của chúng trong ruột không kéo dài lâu, vì không có sự khác biệt lớn giữa thành phần hệ vi sinh vật hai tuần sau FMT.

Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng đến các quá trình liên quan đến tuổi tác trong não, mắt và ruột. Hệ vi sinh vật già đi, không phụ thuộc vào tuổi của chuột nhận, dẫn đến tình trạng viêm não, võng mạc và ruột nhiều hơn, khả năng tái tạo kém hơn ở các tế bào cảm quang ở võng mạc và nhiều vi khuẩn rò rỉ ra khỏi ruột hơn. Mặt khác, việc đưa hệ vi sinh vật trẻ vào chuột già đã đảo ngược những tác động lão hóa này. Điều này có thể là do sự khác biệt về thành phần vi khuẩn của hệ vi sinh vật già và trẻ, và ảnh hưởng của những thay đổi này đối với các con đường chịu trách nhiệm sản xuất lipid và vitamin. Một câu hỏi chưa được giải quyết trong nghiên cứu này là độ tuổi của hệ vi sinh vật ảnh hưởng đến hiệu suất nhận thức như thế nào, vì cả chuột điều khiển và chuột FMT đều không hoạt động khác nhau trong các bài kiểm tra trí nhớ hành vi. Nghiên cứu trong tương lai cũng nên tập trung vào câu hỏi này vì nhận thức và trí nhớ được biết là giảm dần theo tuổi tác và hiểu được vai trò của hệ vi sinh vật trong sự suy giảm nhận thức liên quan đến tuổi tác có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc quan trọng về nền tảng sinh học có thể có. Một hướng khác mà các câu hỏi nghiên cứu trong tương lai nên theo đuổi là tác động của chế độ ăn uống đối với thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các chế độ ăn khác nhau làm thay đổi các loại vi khuẩn trong ruột cả trong ngắn hạn (David và cộng sự, 2014) và dài hạn (Wu và cộng sự, 2011). Nếu những thay đổi trong chế độ ăn uống có thể làm thay đổi thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột, thì điều gì sẽ xảy ra nếu nó có thể làm giảm các dấu hiệu lão hóa ở não, võng mạc và ruột?

Nếu những thay đổi trong chế độ ăn uống có thể làm thay đổi thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột, thì điều gì sẽ xảy ra nếu nó có thể làm giảm các dấu hiệu lão hóa ở não, võng mạc và ruột?

Giới thiệu về tác giả

Được viết bởi Holly Korthas, Minh họa bằng Federica Raguseo, Sửa bởi Johanna Popp, Sarah WadeLauren Wagner

dự án

Cai, X., Conley, SM, & Naash, MI (2009). RPE65: vai trò trong chu kỳ thị giác, bệnh võng mạc ở người và liệu pháp gen. di truyền nhãn khoa, 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). Tín hiệu Wnt làm trung gian cho sự suy giảm khả năng biệt hóa do lão hóa của các tế bào gốc đường ruột. Đánh giá và báo cáo về tế bào gốc, 15(3), 448 – 455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012). Miễn dịch học của thoái hóa thần kinh. Tạp chí điều tra lâm sàng, 122(4), 1156 – 1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

David, L., Maurice, C., Carmody, R. et al. Chế độ ăn kiêng làm thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột của con người một cách nhanh chóng và có thể tái sản xuất. Thiên nhiên 505, 559 tầm 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). Hệ vi sinh vật chủ liên tục kiểm soát sự trưởng thành và chức năng của microglia trong hệ thần kinh trung ương. Nature Neuroscience, 18(7), 965 – 977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). Microglia chiếm vị trí trung tâm trong bệnh thoái hóa thần kinh Nhận xét tự nhiên. Miễn dịch học, 19(2), 79 – 80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Hoh Kam, J., Lenassi, E., & Jeffery, G. (2010). Quan sát đôi mắt lão hóa: các vị trí đa dạng của sự tích tụ amyloid Beta trong võng mạc chuột lão hóa và sự điều chỉnh tăng của các đại thực bào. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992). Ảnh hưởng của lão hóa và hạn chế calo đối với tính thấm của ruột. Thực nghiệm học Gerontology, 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). Sự chuyển giao hệ vi sinh vật trong phân giữa chuột non và chuột già giúp đảo ngược các dấu hiệu lão hóa của ruột, mắt và não. Vi sinh vật, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Sommer, F., & Bäckhed, F. (2013). Hệ vi sinh vật đường ruột—bậc thầy về sinh lý và phát triển của vật chủ. Nhận xét về thiên nhiên. Vi trùng học, 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, & Bowdish, DME (2017). Rối loạn vi sinh vật liên quan đến tuổi thúc đẩy tính thấm của ruột, viêm hệ thống và rối loạn chức năng đại thực bào. Máy chủ Tế bào & Vi khuẩn, 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). Liên kết các mô hình chế độ ăn uống dài hạn với các kiểu vi khuẩn đường ruột. Khoa học (New York, NY), 334(6052), 105 – 108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Biết thần kinh