Naukowcy z University of Illinois w Urbana-Champaign (USA) przeszczepili bakterie jelitowe starszych myszy młodym myszom „germ free” – urodzonym i wychowanym tak, aby nie miały własnych drobnoustrojów jelitowych. U myszy-biorców wystąpił stan zapalny, który odpowiada procesom zapalnym związanym ze starzeniem się u ludzi. W przypadku młodych myszy germ free, którym przeszczepiono drobnoustroje od innych młodych myszy, nie zaobserwowano takiego wzrostu.

Zdaniem autorów badań odkrycie to sugeruje, że zmiany w mikrobiomie jelitowym odgrywają rolę w ogólnoustrojowym stanie zapalnym, który często pojawia się wraz ze starzeniem się.

Badania wykazały również, że antybiotyki powodują dłużej utrzymujące się zaburzenia w mikrobiomie jelitowym starszych myszy niż u młodych myszy.

„Rośnie konsensus co do tego, że starzenie się jest związane ze stopniowym wzrostem przewlekłego stanu zapalnego o niskim stopniu nasilenia – powiedział prof. Jacob Allen z University of Illinois w Urbana-Champaign, który kierował nowymi badaniami wraz z prof. Thomasem Bufordem z University of Alabama w Birmingham. - Toczy się także debata na temat tego, co za tym stoi, jaka jest główna przyczyna stanu zapalnego wywołanego starzeniem się. Chcieliśmy zrozumieć, czy funkcjonalna zdolność mikrobiomu zmienia się w sposób, który może przyczyniać się do części stanów zapalnych, które widzimy wraz ze starzeniem się.”

Poprzednie badania wykazały powiązanie między związanymi z wiekiem zmianami w składzie mikrobiomu jelit a przewlekłymi chorobami zapalnymi, takimi jak choroba Parkinsona i choroba Alzheimera. Niektóre badania powiązały metabolizm drobnoustrojów z podatnością danej osoby na inne schorzenia, w tym otyłość, zespół jelita drażliwego i choroby serca. Naukowcy twierdzą, że związane z wiekiem zmiany w mikrobiomie jelitowym mogą również przyczyniać się do tak zwanego zespołu nieszczelnego jelita.

„To, co znajduje się w naszych jelitach, powinno być trzymane oddzielnie od reszty naszego organizmu – powiedział Buford. - Jeśli wycieknie, nasz układ odpornościowy to rozpozna. Dlatego pojawiło się pytanie: «Czy to jest źródło stanu zapalnego?»”

W wielu badaniach porównano względną liczebność i różnorodność gatunków drobnoustrojów występujących w jelitach, co dało wgląd w niektóre z głównych grup, które przyczyniają się do zdrowia lub choroby. Jednak sekwencjonowanie nawet części drobnoustrojów w jelitach jest kosztowne, a wyniki mogą być trudne do interpretacji. Dlatego Allen i jego współpracownicy skupili się na funkcjonowaniu drobnoustrojów – w szczególności na tym, jak mikrobiomy jelitowe starzejących się myszy mogą pobudzić odpowiedź immunologiczną.

Zespół skupił się na receptorach Toll-podobnych (TLR) – czyli rodzinie białek odgrywającej kluczową rolę w nieswoistej odpowiedzi odpornościowej, a co za tym idzie - w procesach zapalnych w całym organizmie.

Receptory TLR znajdują się w błonach komórkowych i pobierają próbki środowiska zewnątrzkomórkowego pod kątem oznak uszkodzenia tkanki lub infekcji. Jeśli TLR napotka cząsteczkę powiązaną z potencjalnym patogenem – na przykład lipopolisacharydowy składnik bakterii Gram-ujemnej, aktywuje wrodzoną odpowiedź immunologiczną, wzywając czynniki prozapalne i inne cząsteczki do zwalczania infekcji.

Naukowcy najpierw ocenili, czy treść okrężnicy młodych i starszych myszy może promować sygnalizację TLR. Odkryli, że drobnoustroje pochodzące od starszych myszy częściej niż te od młodych myszy aktywowały receptor TLR4, który wykrywa lipopolisacharydowe składniki ścian komórkowych bakterii. W przypadku innego receptora, TLR5, nie obserwowano różnic w reakcjach u starszych i młodych myszy. TLR5 wykrywa inny składnik bakteryjny - białko budujące wić bakteryjną, znane jako flagelina.

U młodych myszy germ free, którym przeszczepiono drobnoustroje starszych myszy, po przeszczepie zaobserwowano również bardziej nasiloną sygnalizację zapalną i zwiększony poziom lipopolisacharydów we krwi. Odkrycie to wskazuje na „bezpośredni związek między wywołanymi starzeniem zmianami immunogenności mikroflory a stanem zapalnym gospodarza” – napisali autorzy.

W innych eksperymentach zespół leczył myszy antybiotykami o szerokim spektrum działania i śledził zmiany w mikrobiomach w trakcie leczenia i przez siedem dni po nim. U myszy ze starzejącą się mikrobiotą w jelitach wcześniejsze oportunistyczne patogeny powracały najszybciej.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ bar/