Ученые обнаружили, что класс химических веществ, вырабатываемых кишечными бактериями, известных как индолы, помогает червям, мухам и мышам сохранять подвижность и устойчивость на протяжении большей части их жизни.
Выводы планируется опубликовать 21 августа в PNAS.
«Это прямой путь к лекарству, которое могло бы помочь людям жить дольше», - говорит старший автор Дэниел Калман, доктор медицинских наук, профессор патологии и лабораторной медицины Медицинской школы Университета Эмори.
Кальман и его коллеги используют термин «продолжительность жизни» для описания периода времени, в течение которого человек или животное в процессе старения могут оставаться активными и противостоять стрессу. В этом исследовании основное внимание уделяется тому, живут ли животные здоровее, но не обязательно дольше.
«Нам нужно лучше понять продолжительность жизни», - говорит он. «Благодаря медицинским достижениям люди живут дольше, но вы, возможно, на самом деле не хотите жить дольше, если это означает провести эти дополнительные годы слабыми и немощными». Ожидается, что в ближайшие десятилетия бремя болезней старения на систему здравоохранения резко возрастет, добавляет он.
В последние годы резко возрос интерес к влиянию на здоровье микробов, живущих в нашем организме. Некоторые исследования показали, что у людей и мышей спектры бактерий в нашем организме с возрастом сужаются.
«Мы не всегда знаем, как различные микробиоты оказывают свое влияние», - говорит Калман. «Но теперь у нас есть ключ к разгадке одного механизма».
Индол, вырабатываемый многими видами бактерий в результате распада аминокислоты триптофана, может иметь неприятный или цветочный запах в зависимости от концентрации. Индол и его химические родственники можно найти в растениях, особенно в овощах, таких как брокколи и капуста. Один из таких родственников также известен как ауксин, гормон роста растений, необходимый для поиска света и развития корневой системы.
Лаборатория Калмана ранее идентифицировала индол и родственные молекулы как соединения, выделяемые бактериями E. coli, которые делают червей C. elegans и мышей более устойчивыми к инфекциям и другим стрессам.
Аскарида C. elegans является одним из основных организмов, у которых можно изучать старение. Исследования C. elegans привели к открытию набора генов, контролирующих продолжительность жизни червей. Некоторые гены являются компонентами сигнального пути инсулина и также влияют на продолжительность жизни мух и мышей.
Черви обычно питаются бактериями. Поэтому исследователи кормили их бактериями E. coli, которые производят индолы, и сравнивали их с червями, которых кормили E. coli, которые не могут производить индолы.
С возрастом старые черви проводят меньше времени в движении, не могут глотать и становятся более чувствительными к стрессовым факторам. Хотя индолы не изменили максимальную продолжительность жизни, они заметно увеличили время, в течение которого черви были подвижны после 15-дневного возраста, а также повысили их силу глотания и устойчивость к тепловому стрессу даже у молодых животных.
Кроме того, черви обычно прекращают размножение в возрасте 5 дней, но диетический индол более чем удвоил их репродуктивный период, позволяя им оставаться фертильными до 12 дней.
Индол оказывал сходное влияние на подвижность и устойчивость к теплу у плодовых мух дрозофилы, а у мышей была очевидна аналогичная закономерность. Исследователи лечили мышей антибиотиками, чтобы уничтожить существующую флору, а затем повторно колонизировали их либо обычной кишечной палочкой, либо, в качестве контроля, бактериями, которые не могут производить индол. У очень старых мышей (28 месяцев) индолы помогали животным поддерживать свой вес, подвижность и уровень активности. У молодых мышей индолы продлевали выживание после воздействия смертельной радиации.
Исследователи также проанализировали модели генной активности, на которую влияют индолы: гены, регулируемые индолами, отличались от других генов C. elegans, ранее связанных с долголетием.
«Это похоже на «Портрет Дориана Грея» с точки зрения задействованных генов», - говорит Калман. «Индолы делают старых животных более похожими на молодых».
Индолы могут сохранять целостность кишечного барьера и/или ограничивать системные воспалительные эффекты. Лаборатория Калмана в настоящее время исследует, как индолы влияют на старение животных, как нарушение регуляции индолов, вырабатываемых микробиотой, способствует слабости, и как индолы могут быть использованы для устранения этих эффектов..
«Индол - такой древний посланник», - говорит Калман. «Это то, как растения управляют своим ростом, как бактерии разговаривают друг с другом, и так растения и бактерии разговаривают с нами и обеспечивают надлежащий гомеостаз с нашей иммунной системой. Возможно, неудивительно, что эти молекулы помогают поддерживать нашу жизненную силу».
Первым автором статьи является доктор наук Роберт Соновал. Соавторами являются профессор патологии Гай Бениан, доктор философии, доцент кафедры педиатрии Рейналт Джонс, доктор философии, и профессор гериатрии Джонатан Флакер, доктор медицины.
Исследование проводилось при поддержке Фонда Bio-Merieux, Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек (DK074731) и Национального института старения (AG054903).