هل يمكن أن يكشف ميكروبيوم الأمعاء عن أسرار الشيخوخة؟

أظهرت دراسة جديدة كيف يمكن للجراثيم المعوية للفئران الأكبر سناً أن تعزز النمو العصبي في الفئران الصغيرة ، مما يؤدي إلى تطورات واعدة في العلاجات المستقبلية.

يقترح العلماء أن بكتيريا الأمعاء قد تقود عملية الشيخوخة العصبية.

قامت مجموعة البحث ، ومقرها جامعة نانيانغ التكنولوجية (NTU) في سنغافورة ، بنقل الميكروبات المعوية للفئران الأكبر سنًا إلى أمعاء الفئران الأصغر سنًا مع حيوانات الأمعاء الأقل تطورًا.

أدى ذلك إلى تعزيز تكوين الخلايا العصبية (نمو الخلايا العصبية) في الدماغ وتغيير الشيخوخة ، مما يشير إلى أن العلاقة التكافلية بين البكتيريا ومضيفها يمكن أن يكون لها فوائد كبيرة على الصحة.

شهدت السنوات العشرين الماضية زيادة كبيرة في كمية الأبحاث حول العلاقة بين المضيف والبكتيريا التي تعيش فيه أو عليه. أثبتت نتائج هذه الدراسات دورًا مهمًا لهذه العلاقة في التغذية والتمثيل الغذائي والسلوك.

يأمل المجتمع الطبي أن تؤدي هذه النتائج الأخيرة إلى تطوير العلاج القائم على الغذاء للمساعدة في إبطاء عملية الشيخوخة.

في هذه الدراسة ، حاول فريق البحث الكشف عن الخصائص الوظيفية للميكروبات المعوية لمضيف متقدم في السن. زرع الباحثون مجهريات البقعة المعوية من فئران كبيرة أو شابة في الفئران الصغيرة الخالية من الجراثيم.

تظهر النتائج في المجلة علوم الطب الانتقالي.

عم احتوى البحث؟

يتغير ميكروبيوم الأمعاء مع تقدم عمر المضيف ، وللتحقق من كيفية تطوره ، زرع فريق البحث ميكروبيوم الأمعاء من فئران عمرها 24 شهرًا إلى فئران صغيرة عمرها 6 أسابيع خالية من الجراثيم.

قاد البروفيسور سفين بيترسون في كلية الطب بجامعة NTU Lee Kong Chian الفريق.

بعد 8 أسابيع ، لاحظ البروفيسور بيترسون وزملاؤه زيادة في نمو الأمعاء وزيادة في تكوين الخلايا العصبية في دماغ الفئران.

للتحكم في التجربة ، نقل الفريق ميكروبيوم أمعاء الفئران الصغيرة إلى فئران خالية من الجراثيم من نفس العمر. لم يلاحظ الباحثون نفس التأثيرات التي رأوها في الفئران التي تلقت ميكروبيوم الأمعاء من الفئران الأكبر سنًا.

أجرى الفريق أيضًا تحليلًا جزيئيًا على القوارض ووجدوا أن لديهم مستويات متزايدة من مادة الزبدات. الزبدات هو حمض دهني قصير السلسلة تنتجه ميكروبات الأمعاء.

يعتبر الزبدات مفيدًا للصحة ويمكن أن يحمي من الأمراض ، مثل مرض التهاب الأمعاء وسرطان القولون والمستقيم والسمنة ومرض السكري.

أدى إثراء بعض ميكروبات الأمعاء وزيادة التخمر البكتيري للألياف الغذائية في القولون إلى زيادة مستويات الزبدات. في المقابل ، أدت زيادة مستويات الزبدات إلى تحفيز إنتاج هرمون FGF21 المؤيد لطول العمر.

FGF21 هو عامل نمو للأرومة الليفية يلعب دورًا مهمًا في تنظيم عملية التمثيل الغذائي. ارتبطت المستويات المتزايدة من FGF21 أيضًا بزيادة نشاط AMPK و SIRT-1 وتقليل إشارات mTOR.

هذا مهم لأن زيادة AMPK تؤدي إلى زيادة امتصاص الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة أثناء التمثيل الغذائي الخلوي. ينظم SIRT-1 أيضًا التوازن ويمكن أن يحمي من مجموعة متنوعة من الاضطرابات البشرية.

يمكن أن يحمي mTOR المنخفض من السرطانات البشرية والأمراض الالتهابية المختلفة.

واصل الباحثون استكشاف تأثير عمليات زرع ميكروبيوم الأمعاء على الجهاز الهضمي للفئران.

تقلل الشيخوخة الطبيعية لأنسجة الأمعاء من حيوية خلايا الأمعاء. هذا له ارتباط مع انخفاض إنتاج المخاط ، مما قد يؤدي إلى زيادة تلف الخلايا وموتها.

وجد الباحثون أن نقل ميكروبيوم الفئران الأكبر سنًا إلى فئران أصغر سنًا أدى إلى زيادة طول وعرض الزغابات ، وهي هياكل صغيرة تشكل جدار الأمعاء.

الفئران التي تلقت الميكروبيوم من الفئران الأكبر سنًا كان لديها أيضًا قولون أطول وأمعاء دقيقة أطول من المجموعة الضابطة التي تلقت الميكروبيوم من الفئران الصغيرة الأخرى.

كما أعطى الباحثون الفئران الشابة الخالية من الجراثيم الزبدات من تلقاء نفسها ولاحظوا أنها أدت إلى زيادات مماثلة في تكوين الخلايا العصبية ونمو الأمعاء.

كيف تم تلقي هذه النتائج؟

استجاب العلماء من جميع أنحاء العالم لهذه النتائج. يقول الدكتور داريو ريكاردو فالينزانو ، رئيس المجموعة في معهد ماكس بلانك لبيولوجيا الشيخوخة في ألمانيا ، "هذه النتائج مثيرة وتثير العديد من الأسئلة المفتوحة الجديدة لكل من بيولوجيا الشيخوخة وأبحاث الميكروبيوم".

بعض هذه الأسئلة ، كما يقول الدكتور فالينزانو ، تشمل "ما إذا كان هناك اكتساب نشط للميكروبات المنتجة للزبدات أثناء حياة الفئران وما إذا كانت الشيخوخة الشديدة تؤدي إلى فقدان هذا المجتمع الميكروبي الأساسي ، والذي قد يكون في النهاية مسؤولاً عن دسباقتريوزيس والعمر- الاختلالات ذات الصلة. "

بالإضافة إلى ذلك ، يقول البروفيسور بريان كينيدي ، مدير مركز الشيخوخة الصحية في جامعة سنغافورة الوطنية ، "من المثير للاهتمام أن الميكروبيوم للحيوان المسن يمكن أن يعزز أنماطًا ظاهرية للشباب في المتلقي الصغير."

"يشير هذا إلى أن الكائنات الحية الدقيقة مع الشيخوخة قد تم تعديلها للتعويض عن العجز المتراكم للمضيف ويؤدي إلى السؤال عما إذا كان الميكروبيوم من حيوان صغير سيكون له تأثيرات أكبر أو أقل على مضيف صغير."

"تعمل النتائج على المضي قدمًا في فهمنا للعلاقة بين الميكروبيوم ومضيفه أثناء الشيخوخة وتمهيد الطريق لتطوير التدخلات المتعلقة بالميكروبيوم لتعزيز طول العمر الصحي."

البروفيسور بريان كينيدي

الآثار المترتبة على العلاجات المستقبلية

هذه النتائج واعدة للغاية للتقدم المستقبلي في علاج الأمراض المرتبطة بالشيخوخة ، مثل الاضطرابات العصبية التوليدية.

يقترحون أن تكوين الجراثيم والديناميكيات في الأمعاء حساس للعمر وأن الاستجابة للإشارات الميكروبية في الحياة المبكرة تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك في الحياة اللاحقة.

تشير النتائج إلى أن الميكروبات المعوية للمضيفين الأكبر سنًا الذين لديهم توازن استقلابي قد يدعم صحة المضيف. في المقابل ، في البالغين المصابين بداء السكري من النوع 2 ، قد تحفز ميكروبيوم الأمعاء مسارات التهابية.

تشمل القيود المفروضة على هذه الدراسة حقيقة أن الميكروبيومات قد تتغير على مدار الدراسة ، حتى في ظل التجارب الخاضعة للرقابة ، مثل تلك المعروضة هنا.

من الممكن أيضًا أن تلعب المستقلبات الميكروبية والمسارات الخلوية الأخرى دورًا ، لكن الباحثين لم يتحققوا من ذلك في هذه الدراسة.