Il microbioma intestinale può svelare i segreti dell'invecchiamento?
Un nuovo studio ha dimostrato come il microbiota intestinale dei topi più anziani possa promuovere la crescita neurale nei topi giovani, portando a sviluppi promettenti nei trattamenti futuri.
Il gruppo di ricerca, con sede presso la Nanyang Technological University (NTU) a Singapore, ha trasferito il microbiota intestinale di topi più anziani nell'intestino di topi più giovani con fauna intestinale meno sviluppata.
Ciò ha comportato una neurogenesi potenziata (crescita dei neuroni) nel cervello e un invecchiamento alterato, suggerendo che la relazione simbiotica tra i batteri e il loro ospite può avere benefici significativi per la salute.
Gli ultimi 20 anni hanno visto un aumento significativo della quantità di ricerche sulla relazione tra l'ospite e i batteri che vivono in esso o su di esso. I risultati di questi studi hanno stabilito un ruolo importante per questa relazione nella nutrizione, nel metabolismo e nel comportamento.
La comunità medica spera che questi ultimi risultati possano portare allo sviluppo di trattamenti a base alimentare per aiutare a rallentare il processo di invecchiamento.
In questo studio, il team di ricerca ha tentato di scoprire le caratteristiche funzionali del microbiota intestinale di un ospite che invecchia. I ricercatori hanno trapiantato il microbiota intestinale da topi vecchi o giovani in topi giovani e privi di germi.
I risultati appaiono sulla rivista Medicina traslazionale scientifica.
Cosa ha comportato la ricerca?
Il microbioma intestinale cambia con l'invecchiamento dell'ospite e per indagare su come si evolve, il team di ricerca ha trapiantato il microbioma intestinale da topi di 24 mesi in topi giovani di 6 settimane, privi di germi.
Il professor Sven Pettersson presso la NTU Lee Kong Chian School of Medicine ha guidato il team.
Dopo 8 settimane, il Prof. Pettersson e colleghi hanno osservato un aumento della crescita intestinale e una maggiore neurogenesi nel cervello dei topi.
Per controllare l'esperimento, il team ha trasferito il microbioma intestinale di topi giovani in topi della stessa età privi di germi. I ricercatori non hanno osservato gli stessi effetti che hanno visto nei topi che hanno ricevuto il microbioma intestinale da topi più anziani.
Il team ha anche condotto analisi molecolari sui roditori e ha scoperto che avevano livelli aumentati di butirrato. Il butirrato è un acido grasso a catena corta prodotto dai microbi intestinali.
Il butirrato è benefico per la salute e può proteggere da malattie come malattie infiammatorie intestinali, cancro del colon-retto, obesità e diabete.
L'arricchimento di alcuni microbi intestinali e l'aumento della fermentazione batterica delle fibre alimentari nel colon hanno portato a questi livelli aumentati di butirrato. A sua volta, l'aumento dei livelli di butirrato ha stimolato la produzione dell'ormone pro-longevità FGF21.
FGF21 è un fattore di crescita dei fibroblasti che svolge un ruolo importante nella regolazione del metabolismo. Livelli aumentati di FGF21 erano anche associati a una maggiore attività di AMPK e SIRT-1 e a una ridotta segnalazione di mTOR.
Questo è importante perché l'aumento dell'AMPK porta a un maggiore assorbimento di acidi grassi a catena corta durante il metabolismo cellulare. SIRT-1 regola anche l'omeostasi e può proteggere da una varietà di disturbi umani.
L'mTOR ridotto può proteggere dai tumori umani e da varie malattie infiammatorie.
I ricercatori hanno proseguito esplorando l'effetto dei trapianti di microbioma intestinale sui tratti digestivi dei topi.
Il normale invecchiamento del tessuto intestinale riduce la vitalità delle cellule intestinali. Questo ha associazioni con una ridotta produzione di muco, che può portare a un aumento del danno cellulare e della morte.
I ricercatori hanno scoperto che il trapianto del microbioma di topi più anziani su topi più giovani ha portato ad un aumento della lunghezza e della larghezza dei villi, che sono piccole strutture che compongono la parete dell'intestino.
I topi che avevano ricevuto il microbioma dai topi più anziani avevano anche un colon più lungo e un intestino tenue più lungo rispetto al gruppo di controllo che aveva ricevuto il microbioma da altri topi giovani.
I ricercatori hanno anche somministrato ai giovani topi privi di germi butirrato da solo e hanno osservato che portava ad aumenti simili nella neurogenesi e nella crescita intestinale.
Come sono stati ricevuti questi risultati?
Scienziati di tutto il mondo hanno reagito a questi risultati. Il dott. Dario Riccardo Valenzano, capogruppo presso l'Istituto Max Planck per la biologia dell'invecchiamento in Germania, afferma: "Questi risultati sono entusiasmanti e sollevano diverse nuove domande aperte sia per la biologia dell'invecchiamento che per la ricerca sul microbioma".
Alcune di queste domande, afferma il dott. Valenzano, includono "se vi sia un'acquisizione attiva di microbi produttori di butirrato durante la vita dei topi e se l'invecchiamento estremo porti a una perdita di questa comunità microbica fondamentale, che potrebbe essere alla fine responsabile della disbiosi e dell'età- disfunzioni correlate. "
Inoltre, il professor Brian Kennedy, direttore del Center for Healthy Ageing presso l'Università Nazionale di Singapore, afferma: "È interessante che il microbioma di un animale anziano possa promuovere fenotipi giovanili in un giovane ricevente".
"Questo suggerisce che il microbiota con l'invecchiamento è stato modificato per compensare i deficit accumulati dell'ospite e porta alla domanda se il microbioma di un giovane animale avrebbe maggiori o minori effetti su un giovane ospite".
"I risultati fanno avanzare la nostra comprensione della relazione tra il microbioma e il suo ospite durante l'invecchiamento e gettano le basi per lo sviluppo di interventi relativi al microbioma per promuovere una sana longevità".
Prof. Brian Kennedy
Implicazioni per trattamenti futuri
Questi risultati sono molto promettenti per la futura progressione nel trattamento delle malattie associate all'invecchiamento, come i disturbi neurogenerativi.
Suggeriscono che la composizione del microbiota intestinale e delle dinamiche è sensibile all'età e che la risposta ai segnali microbici nei primi anni di vita differisce in modo significativo da quella in età avanzata.
I risultati implicano che il microbiota intestinale degli ospiti più anziani con omeostasi metabolica possa supportare la salute dell'ospite. Al contrario, negli adulti con diabete di tipo 2, il microbioma intestinale può indurre vie infiammatorie.
Le limitazioni a questo studio includono il fatto che i microbiomi possono cambiare nel corso dello studio, anche sotto esperimenti controllati, come quelli presentati qui.
È anche possibile che altri metaboliti microbici e vie cellulari abbiano un ruolo da svolgere, ma i ricercatori non hanno indagato su questi in questo studio.
