Замедление процесса старения однажды станет возможным благодаря добавкам, полученным из кишечных бактерий. Ученые из Медицинского колледжа Бейлора и Центра медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне идентифицировали бактериальные гены и соединения, которые продлевают жизнь, а также замедляют прогрессирование опухолей и накопление бета-амилоида, соединения, связанного с болезнью Альцгеймера. в лаборатории червь C. elegans. Исследование опубликовано в журнале Cell.
«Научное сообщество все больше осознает, что взаимодействие нашего тела с миллионами микробов в нашем теле, микробиомом, может влиять на многие наши функции, такие как когнитивная и метаболическая деятельность и старение», - сказал корреспондент доктор. Мэн Ван, адъюнкт-профессор молекулярной генетики и генетики человека в Бэйлоре и Центре старения Хаффингтона. «В этой работе мы исследовали, может ли генетический состав микробиома быть важным для долголетия».
Этот вопрос трудно исследовать у млекопитающих из-за технических проблем, поэтому исследователи обратились к лабораторному червю C. elegans, прозрачному, простому организму длиной с булавочную головку, обладающему общими характеристиками с человеческой биологией. В течение своей двух-трехнедельной жизни червь питается бактериями, развивается во взрослую особь, размножается и постепенно стареет, теряет силу и здоровье и умирает. Многие исследовательские лаборатории по всему миру, в том числе лаборатория Ванга, работают с C. elegans, чтобы узнать об основных биологических процессах.
Мы думаем, что C. elegans - замечательная система для изучения связи между бактериальными генами и старением, потому что мы можем очень точно настроить генетику микробов и протестировать многие гены червя за относительно короткое время, - сказал Ван.
Тестирование тысяч генов, по одному за раз
Чтобы изучить влияние отдельных бактериальных генов на продолжительность жизни C. elegans, Ван объединил усилия с доктором Кристофом Херманом, адъюнкт-профессором молекулярной и человеческой генетики, молекулярной вирусологии и микробиологии в Бэйлоре, и другими коллегами, которые специалисты в области бактериальной генетики. Они использовали библиотеку полных делеций генов бактерий E. coli; коллекция кишечной палочки, в каждой из которых отсутствует один из почти 4000 генов. «Мы кормили C. elegans каждой отдельной мутантной бактерией, а затем смотрели на продолжительность жизни червей», - сказал Ван. «Из почти 4000 бактериальных генов, которые мы протестировали, 29 при удалении увеличивали продолжительность жизни червей. Двенадцать из этих бактериальных мутантов также защищали червей от роста опухолей и накопления бета-амилоида, что характерно для болезни Альцгеймера у людей."
Дальнейшие эксперименты показали, что некоторые из бактериальных мутантов увеличили продолжительность жизни, воздействуя на некоторые из известных процессов червя, связанных со старением. Другие мутанты стимулировали долголетие за счет чрезмерного производства полисахарида колановой кислоты. Когда ученые предоставили C. elegans очищенную колановую кислоту, черви также стали жить дольше. Колановая кислота также показала аналогичные эффекты в лабораторных условиях плодовых мушек и в клетках млекопитающих, культивируемых в лаборатории.
Исследователи предполагают, что, основываясь на этих результатах, в будущем можно будет разработать препараты бактерий или их соединений, которые могли бы помочь замедлить процесс старения.
Колановая кислота обеспечивает взаимодействие между бактериями и митохондриями
Интересно, что ученые обнаружили, что колановая кислота регулирует динамику слияния-деления митохондрий, структур, которые обеспечивают энергию для функций клетки.
«Эти результаты также интересны и имеют значение с биологической точки зрения в том, как мы понимаем общение между хозяином и микробом», - сказал Ван. «Похоже, митохондрии произошли от бактерий, которые миллионы лет назад проникли в примитивные клетки. Наше открытие предполагает, что продукты бактерий сегодня все еще могут участвовать в коммуникации между митохондриями в наших клетках. Мы считаем, что этот тип общения очень важен, и здесь мы представили первое доказательство этого. Полное понимание взаимодействия между микробами и митохондриями может помочь нам понять на более глубоком уровне взаимодействие между микробами и их хозяевами».