I batteri intestinali sono la chiave per un invecchiamento sano?
Un numero crescente di studi recenti pone una domanda importante: i batteri intestinali sono la chiave per un invecchiamento sano? Una nuova ricerca, recentemente presentata al London Microbiome Meeting, ci avvicina alla risposta.
Nell'antico mito di Tithonus, l'omonimo protagonista chiede agli dei di vivere per sempre ma si dimentica di esigere l'eterna giovinezza.
Sebbene abbia ottenuto l'immortalità, le malattie della vecchiaia alla fine sconfiggono Tithonus e si rammarica amaramente della sua immortalità.
Mentre raggiungere la longevità è un obiettivo che vale la pena perseguire e un'ambizione che l'umanità ha covato sin dai tempi dell'antica Grecia, il mito di Tithonus ci ricorda che una lunga vita ha poco valore se crivellata di malattie.
Con l'aumentare dell'aspettativa di vita umana, la popolazione mondiale sta invecchiando a tassi molto più elevati. In effetti, le Nazioni Unite stimano che la popolazione anziana, ovvero il numero di persone di età pari o superiore a 60 anni, aumenti a un tasso di circa il 3% all'anno.
Attualmente ci sono 962 milioni di persone di età pari o superiore a 60 anni in tutto il mondo, secondo le stime più recenti. Entro il 2050, questo numero dovrebbe più che raddoppiare e il numero di persone di età pari o superiore a 80 anni dovrebbe triplicare.
Una serie di malattie croniche accompagna l'invecchiamento. Entro il 2060, ad esempio, il peso del morbo di Alzheimer negli Stati Uniti sarà raddoppiato, affermano i Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Prevedono che a quel punto quasi 14 milioni di persone avranno l'Alzheimer e altre forme di demenza, e i ricercatori stanno lavorando sodo cercando di prevenire questa e altre malattie legate all'età.
Quindi, la domanda "Come possiamo vivere più a lungo e più sano vite?" sta lentamente sostituendo quella di "Come possiamo vivere più a lungo?" Mentre gli scienziati intraprendono la ricerca di un periodo di salute più lungo, diventa più chiaro che l'invecchiamento non è solo un processo inevitabile che semplicemente "accade", ma che ci sono precisi meccanismi molecolari che lo regolano.
Marina Ezcurra, Ph.D. - docente di neuroscienze presso la School of Biological & Chemical Sciences della Queen Mary University of London nel Regno Unito - dedica il suo tempo alla comprensione di questi meccanismi.
La sua ricerca si concentra su come l'invecchiamento e le malattie correlate si verificano in un verme chiamato Caenorhabditis elegans. Più recentemente, Ezcurra e il suo team hanno esaminato l'invecchiamento gastrointestinale e il ruolo del microbioma in questo processo.
Il 24 ottobre 2018, Ezcurra ha presentato la sua ricerca al London Microbiome Meeting nel Regno Unito.In questo articolo Spotlight, riportiamo i punti chiave della sua presentazione.
Utilizzo di un "worm-bug" per studiare l'invecchiamento umano
Nella sua presentazione - intitolata "Il worm-bug: un sistema modello combinato per studiare le interazioni ospite-microbioma" - Ezcurra ha introdotto C. elegans come modello praticabile per lo studio dell'invecchiamento. C. elegans ha una durata di vita di sole 2-3 settimane, ma con l'invecchiamento sviluppa diverse patologie, proprio come l'organismo umano.
Tuttavia, nel caso di C. elegans, tutte le patologie si riducono ad una sola: l'invecchiamento gastrointestinale.
Come ha spiegato Ezcurra nel suo discorso, tutti i trattamenti che aumentano la durata della vita a cui gli scienziati hanno applicato C. elegans agiscono sopprimendo l'invecchiamento intestinale.
Utilizzando C. elegans, i ricercatori possono esaminare una serie di processi legati all'età, come la resistenza allo stress, la crescita, la fecondità e la durata della vita. Anche gli esperti hanno usato C. elegans come modello per diverse malattie umane, come l'Alzheimer.
Ezcurra cita la ricerca esistente che ha visto C. elegans nutrito con Escherichia coli. Mentre il verme si nutre di batteri, i ricercatori hanno creato circa 4.000 ceppi mutanti di E. coli, ciascuno con un gene specifico cancellato. Quindi, la squadra si è nutrita C. elegans ciascuno di questi ceppi e ne ha esaminato gli effetti.
L'autore senior dello studio Meng Wang - che è professore associato di genetica molecolare e umana presso il Baylor College of Medicine di Houston, TX - ha riferito sui risultati, dicendo: "Abbiamo nutrito C. elegans ogni singolo batterio mutante e poi ha esaminato la durata della vita dei vermi ".
"Dei quasi 4.000 geni batterici che abbiamo testato, 29, una volta eliminati, hanno aumentato la durata della vita dei vermi. Dodici di questi mutanti batterici hanno anche protetto i vermi dalla crescita del tumore e dall'accumulo di beta-amiloide, una caratteristica della malattia di Alzheimer negli esseri umani ".
Meng Wang
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che un mutante batterico produceva in eccesso una sostanza chiamata acido colanico; questo composto ha aumentato la longevità stimolando l'attività nei mitocondri, le cosiddette centrali elettriche della cellula, responsabili della trasformazione dei nutrienti in energia.
Combattere l'invecchiamento con un farmaco per il diabete
Nel suo discorso, Ezcurra ha menzionato un altro esempio di ricerca di successo su C. elegans che ha mostrato gli effetti del microbioma sul processo di invecchiamento. Questo studio ha coinvolto il comune farmaco per il diabete metformina.
La metformina è attualmente il farmaco per il diabete più prescritto al mondo. Ricerche precedenti hanno scoperto che il farmaco orale non solo riduce i livelli di zucchero nel sangue, ma riduce anche il rischio di cancro.
Gli scienziati hanno scoperto che il farmaco può ritardare l'invecchiamento nei topi e C. elegans. La metformina è attualmente in fase di sperimentazione in studi clinici come potenziale trattamento contro l'invecchiamento e le malattie legate all'invecchiamento.
Come ha spiegato la ricercatrice nel suo intervento, ciò significa che la metformina potrebbe potenzialmente colpire contemporaneamente diverse malattie croniche legate all'età. La metformina potrebbe essere in grado di colpire non solo il diabete, ma anche il cancro e le patologie dell'Alzheimer.
La cosa interessante degli effetti della metformina è che ritardano l'invecchiamento attraverso batteri. Studi in C. elegans che Ezcurra ha citato hanno dimostrato che gli effetti sulla longevità della metformina non funzionano in assenza di batteri.
In particolare, la metformina influenza il metabolismo batterico dei folati, ha spiegato Ezcurra, che a sua volta innesca una reazione a catena che termina con l'attivazione di una via molecolare nota per regolare l'invecchiamento.
Combinando E.coli con C. elegans
La ricerca di Ezcurra cerca di combinare due organismi modello: E. coli e C. elegans - studiare come i batteri mediano il processo di invecchiamento.
Studi precedenti hanno scoperto il microbioma di C. elegans, e altri hanno colonizzato l'intestino di C. elegans con E. coli OP50 e ho notato alcuni effetti interessanti. Il ceppo batterico ha avuto effetti positivi sulla riproduzione, sull'immunità e sulla risposta dell'organismo allo stress.
Quindi, Ezcurra ei suoi colleghi si sono chiesti se ci fossero altri effetti aggiuntivi che OP50 ha sul processo di invecchiamento. Esperimenti condotti nel suo laboratorio hanno rivelato che l'aggiunta di antibiotici ai vermi colonizzati con E. coli OP50 migliora l'invecchiamento intestinale. L'eliminazione della crescita batterica ha ritardato l'atrofia dell'intestino che tende a manifestarsi con l'età C. elegans.
Inoltre, i ricercatori hanno trovato due ceppi di batteri del C. elegans microbioma che riduce l'invecchiamento intestinale. Pertanto, la ricerca ha scoperto che gli effetti anti-invecchiamento possono essere ottenuti anche senza spazzare via la crescita batterica, ma facendo tutto il contrario: colonizzando l'intestino con ceppi specifici di batteri.
Un altro esperimento condotto nel laboratorio di Ezcurra ha utilizzato un modello di malattia umana precedentemente stabilito che ha utilizzato C. elegans per ricreare la paralisi muscolare legata all'età. I ricercatori hanno analizzato gli effetti di un "cocktail" di 14 diversi ceppi batterici che compongono il microbioma sperimentale.
Hanno scoperto che questo cocktail sperimentale sopprimeva fortemente la paralisi indotta dall'età. Inoltre, il supporto estratto dal microbioma sperimentale ha avuto lo stesso effetto positivo.
Batteri intestinali e invecchiamento umano: qual è il passo successivo?
In futuro, la squadra di Ezcurra punta a vedere se riuscirà a colonizzare C. elegans con ceppi batterici umani per studiare gli effetti sull'invecchiamento e sulla durata della salute.
Il ricercatore ha recentemente ricevuto finanziamenti dal Wellcome Trust per utilizzare microbiomi umani semplici - come batteri che hanno un effetto benefico sulla salute e batteri che hanno un impatto negativo sulla salute - e studiarne gli effetti in C. elegans.
Utilizzando l'imaging in tempo reale, gli scienziati sperano di svelare i meccanismi molecolari che sono alla base delle interazioni tra l'ospite e il microbioma, nonché i loro effetti sul processo di invecchiamento.
"Il prossimo passo per la mia ricerca", ha detto Ezcurra Notizie mediche oggi, "È usare C. elegans porre domande specifiche sul ruolo del microbioma nella salute umana ".
"Ci sono molti, molti studi che dimostrano che ci sono collegamenti tra il microbioma e malattie, come malattie psichiatriche, malattie neurodegenerative, obesità, diabete, ecc., Ma non capiamo quale sia la causa e [cosa sia] l'effetto".
"C'è una reale necessità di capire l'esatta relazione tra la composizione del microbioma e la malattia", ha continuato. "Quali ceppi microbici contribuiscono alla salute e alla malattia e, cosa più importante, in che modo questi ceppi contribuiscono alla salute?"
"Sta diventando chiaro che la diversità del microbioma è importante per la salute umana", ha aggiunto Ezcurra. "Molti fattori contribuiscono alla diversità del microbioma, come la dieta e lo stile di vita, e quando invecchiamo di solito sperimentiamo una perdita di diversità".
“Comprendendo meglio i legami tra nutrizione, microbioma e salute, possiamo capire come gli anziani possono mantenere il loro microbioma e anche aiutarli direttamente utilizzando strategie pre e probiotiche. Questo ci aiuterebbe a invecchiare in [un] modo migliore, mantenendo la salute e la qualità della vita nella vecchiaia senza farmaci o interventi chirurgici ".
Marina Ezcurra, Ph.D.
