kunci penuaan yang sehat 1 7

Anda melihatnya di iklan setiap hari: krim dan losion untuk mengurangi kerutan, pewarna untuk menghilangkan rambut beruban, dan pengobatan untuk mengurangi nyeri otot dan persendian. Seiring dengan perubahan tingkat permukaan ini, semakin tua juga mempengaruhi fisiologi internal tubuh, termasuk peningkatan peradangan di otak (Czirr & Wyss-Coray, 2012), degenerasi di retina (Hoh Kam et al, 2010), dan permeabilitas retina. dinding usus (Ma et al, 1992). Banyak industri dibangun dengan tujuan membalikkan tanda-tanda penuaan. Tapi adakah cara untuk menangkal efek penuaan pada tubuh pada tingkat yang lebih dalam selain mewarnai rambut? Sekelompok ilmuwan menyarankan cara unik untuk memutar kembali konsekuensi terkait penuaan di otak menggunakan transfer mikrobiota tinja (FMT; Parker et al., 2022).

FMT menggunakan prinsip-prinsip parabiosis (Lihat artikel Neuron Mengetahui realted di sini!) untuk menukar mikrobioma usus, yang didefinisikan sebagai keseluruhan bakteri dan mikroorganisme yang hidup di usus sehat (Sommer et al, 2013), antara tikus tua dan muda. Untuk menguji hipotesis mereka bahwa menggunakan FMT untuk mengubah mikrobioma usus mengubah peradangan di otak dan tubuh, Parker dan rekannya menggunakan model tikus dengan tikus berusia 3 bulan (tikus muda) dan tikus berusia 24 bulan (tikus tua). ). Sebelum percobaan dimulai, para peneliti pertama-tama mengumpulkan kotoran untuk menetapkan garis dasar mikrobioma tikus muda dan tua. Setelah itu, mencit diberi antibiotik selama tiga hari untuk mengurangi bakteri yang ada di ususnya. Setelah pengobatan antibiotik, peneliti mengumpulkan sampel tinja lainnya. Mengikuti langkah-langkah awal ini, dua putaran FMT dilakukan, di mana feses yang dicairkan diberikan melalui hidung dan tikus ditempatkan di kandang yang berisi feses sesuai dengan kelompok eksperimen mereka. Kelompok eksperimen dalam penelitian ini adalah tikus tua yang menerima FMT dari tikus muda dan tikus muda yang menerima FMT dari tikus tua, sedangkan kelompok kontrol adalah tikus muda yang menerima FMT dari tikus muda lainnya atau larutan kontrol non feses (disebut tikus kontrol muda) dan tikus tua yang menerima FMT dari tikus tua lainnya atau larutan kontrol non-feses (disebut tikus kontrol tua). Setelah FMT, feses dikumpulkan lima hari dan dua minggu kemudian. Desain eksperimental ini memungkinkan para peneliti untuk mempelajari bagaimana usia mikrobioma usus memengaruhi proses di otak, retina, dan usus.

kunci penuaan yang sehat2 1 7
Abstrak grafis dari Parker et al., 2022

… menanamkan tikus tua dengan mikrobioma muda membatalkan respons kekebalan yang terlihat seiring bertambahnya usia.

Para peneliti pertama-tama menyelidiki bagaimana FMT memengaruhi respons peradangan mikroglia, sel kekebalan otak, di korteks dan korpus kalosum (kumpulan besar neuron yang memungkinkan kedua sisi otak berkomunikasi satu sama lain) (Heneka et al, 2019 ; Erny et al, 2015). Tikus kontrol tua memiliki lebih banyak mikroglia aktif daripada tikus kontrol muda, yang mencerminkan proses penuaan normal. Namun, tikus tua dengan mikrobioma muda memiliki aktivasi mikroglia yang jauh lebih sedikit daripada tikus kontrol tua. Anehnya, respons mikroglia sangat mirip dengan apa yang diamati pada tikus kontrol muda. Pola yang sama ini juga ditunjukkan dalam arah yang berlawanan, karena tikus muda dengan mikrobioma tua memiliki lebih banyak aktivasi mikroglia daripada tikus kontrol muda, mirip dengan tingkat aktivasi yang terlihat pada tikus kontrol tua. Ini menunjukkan bahwa usia mikrobioma memengaruhi respons kekebalan di otak, dan menanamkan mikrobioma muda pada tikus tua merusak respons kekebalan yang terlihat seiring bertambahnya usia. Demikian pula, memberi tikus muda mikrobioma tua mempercepat efek usia pada sel kekebalan otak.

…mikrobioma berdampak pada proses yang berkaitan dengan usia di retina…

Selain memeriksa otak, para peneliti juga mengeksplorasi bagaimana usia mikrobioma usus mempengaruhi retina. Secara umum, dibandingkan dengan tikus muda, tikus tua mengalami peningkatan peradangan di retina. Namun, setelah FMT, tikus tua dengan mikrobioma muda memiliki tingkat peradangan retina yang mirip dengan tikus kontrol muda. Sejalan dengan temuan di otak, hal sebaliknya juga terjadi. Tikus muda dengan mikrobioma tua mengalami peradangan retina yang menyerupai tikus kontrol tua. Mikrobioma usus juga memengaruhi bagian lain dari sistem visual: kemampuan fotoreseptor untuk beregenerasi di retina dengan bantuan protein RPE65, yang produksinya juga diketahui menurun seiring bertambahnya usia (Cai et al, 2009). Pada tikus tua dengan mikrobioma muda, terjadi peningkatan jumlah protein RPE65 dibandingkan dengan tikus kontrol tua. Faktanya, kadar protein ini mirip dengan kadar pada tikus muda. Selain itu, tikus muda dengan mikrobioma tua memiliki RPE65 jauh lebih sedikit daripada tikus kontrol muda, dengan tingkat protein yang sebanding dengan tingkat yang terlihat pada tikus tua. Secara keseluruhan, ini menunjukkan bahwa mikrobioma memengaruhi proses yang berkaitan dengan usia di retina, dengan mikrobioma muda membalikkan dan mikrobioma tua mempercepat proses yang terkait dengan penuaan.

grafis berlangganan batin

Organ penting lainnya, usus, juga tidak luput dari efek penuaan: lapisan sel yang membentuk dinding usus menjadi bocor seiring waktu (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Selama penuaan, stabilitas dinding usus menurun dan menjadi lebih permeabel, yang memungkinkan bakteri bocor ke perifer, yang pada gilirannya meningkatkan peradangan secara keseluruhan (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). Dalam penelitian ini, para peneliti menunjukkan bahwa usia mikrobioma mempengaruhi kestabilan dinding usus. Pada tikus tua dengan mikrobioma muda, ususnya tidak terlalu bocor dibandingkan tikus kontrol tua. Faktanya, permeabilitas usus pada tikus tua dengan mikrobioma muda serupa dengan permeabilitas yang terlihat pada tikus muda. Tikus tua dengan mikrobioma muda juga memiliki tingkat peradangan dan bukti adanya bakteri dalam darah yang mirip dengan tikus muda. Sekali lagi, usus tikus muda dengan mikrobioma tua berperilaku serupa dengan tikus tua dengan mikrobioma tua dengan memiliki usus yang lebih bocor dan peradangan lebih banyak daripada tikus muda dengan mikrobioma muda. Hasil ini mendukung hipotesis bahwa mikrobioma tua berkontribusi pada peningkatan permeabilitas usus, yang memfasilitasi peningkatan peradangan dengan membiarkan bakteri bocor ke aliran darah. Yang penting, memperkenalkan mikrobioma muda melalui FMT membalikkan efek yang berkaitan dengan usia ini.

… usia mikrobioma usus berdampak pada fungsi otak, retina, dan usus.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa usia mikrobioma usus berdampak pada fungsi otak, retina, dan usus. Tetapi bagaimana mikrobioma muda dan tua berbeda satu sama lain? Untuk menjawab pertanyaan ini, para peneliti mengurutkan DNA mikrobioma yang ditemukan dalam sampel tinja yang dikumpulkan selama percobaan. Mikrobiom muda dan tua sudah memiliki susunan genetik yang berbeda sebelum FMT terjadi, tetapi FMT secara signifikan mengubah komposisi genetik kedua mikrobioma. Tikus muda dengan mikrobioma tua memiliki komposisi yang sangat mirip dengan tikus kontrol tua, sedangkan komposisi genetik pada tikus tua dengan mikrobioma muda berbeda dari tikus kontrol tua dan juga berbeda dari tikus muda dengan mikrobioma muda – mereka berada di antara keduanya. Tikus kontrol tua dan tikus muda dengan mikrobioma tua kebanyakan memiliki bakteri dari Oscillibakter dan Prevotella marga, Firmicutes filum, dan Lactobacillus johnsonii spesies, sedangkan tikus kontrol muda dan tikus tua dengan mikrobioma muda sebagian besar memiliki bakteri dari Bifidobacterium, Ackermansia, Parabakteroid, Clostridium, dan Enterococcus grup. Ketika menyelidiki penyebab potensial dari perubahan terkait usia ini, para peneliti menemukan bahwa jalur yang terlibat dalam produksi lipid dan vitamin (yang bergantung pada metabolit yang diproduksi oleh bakteri), berbeda antara mikrobioma tua dan muda. Ada satu kelemahan dari pengamatan ini – perubahan kelimpahan berbagai jenis bakteri dan fungsi potensialnya di usus tidak bertahan lama, karena tidak ada perbedaan besar antara komposisi mikrobioma dua minggu setelah FMT.

Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa mikrobioma usus memengaruhi proses yang berkaitan dengan usia di otak, mata, dan usus. Mikrobiom yang menua, terlepas dari usia tikus penerima, menyebabkan lebih banyak peradangan di otak, retina, dan usus, lebih sedikit potensi regenerasi pada fotoreseptor di retina, dan lebih banyak bakteri yang keluar dari usus. Di sisi lain, memperkenalkan mikrobioma muda ke tikus tua membalikkan efek penuaan ini. Ini mungkin karena perbedaan komposisi bakteri mikrobioma tua dan muda, dan efek perubahan ini mungkin terjadi pada jalur yang bertanggung jawab untuk produksi lipid dan vitamin. Satu pertanyaan yang tidak dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimana usia microbiome memengaruhi kinerja kognitif, karena baik tikus kontrol maupun tikus FMT tidak berperilaku berbeda dalam tes memori perilaku. Penelitian di masa depan juga harus fokus pada pertanyaan ini karena kognisi dan ingatan diketahui berkurang seiring bertambahnya usia, dan memahami peran mikrobioma dalam penurunan kognitif terkait usia dapat memberikan wawasan penting tentang kemungkinan dasar biologis. Arah lain yang harus dikejar pertanyaan penelitian di masa depan adalah dampak diet pada komposisi mikrobioma usus. Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa pola makan yang berbeda mengubah jenis mikroba di usus baik dalam jangka pendek (David et al., 2014) maupun jangka panjang (Wu et al., 2011). Jika perubahan pola makan dapat mengubah komposisi mikrobioma usus, bagaimana jika hal itu juga dapat mengurangi tanda-tanda penuaan di otak, retina, dan usus?

Jika perubahan pola makan dapat mengubah komposisi mikrobioma usus, bagaimana jika hal itu juga dapat mengurangi tanda-tanda penuaan di otak, retina, dan usus?

Tentang Penulis

Ditulis oleh Holly Kortha, Diilustrasikan oleh Federica Raguseo, Diedit oleh Johanna Pop, Sarah Wade, dan Lauren Wagner

Referensi

Cai, X., Conley, SM, & Naash, MI (2009). RPE65: peran dalam siklus visual, penyakit retina manusia, dan terapi gen. Genetika Mata, 30(2), 57 – 62. https://doi.org/10.1080/13816810802626399

Cui, H., Tang, D., Garside, GB, Zeng, T., Wang, Y., Tao, Z., Zhang, L., & Tao, S. (2019). Pensinyalan Wnt Memediasi Penurunan Diferensiasi yang Diinduksi Penuaan dari Sel Induk Usus. Tinjauan dan Laporan Stem Cell, 15(3), 448 – 455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012). Imunologi neurodegenerasi. Jurnal Investigasi Klinis, 122(4), 1156 – 1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

David, L., Maurice, C., Carmody, R. et al. Diet dengan cepat dan dapat direproduksi mengubah mikrobioma usus manusia. Alam 505, 559 – 563 (2014). https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820

Erny, D., Hrab? de Angelis, AL, Jaitin, D., Wieghofer, P., Staszewski, O., David, E., Keren-Shaul, H., Mahlakoiv, T., Jakobshagen, K., Buch, T., Schwierzeck, V ., Utermöhlen, O., Chun, E., Garrett, WS, McCoy, KD, Diefenbach, A., Staeheli, P., Stecher, B., Amit, I., & Prinz, M. (2015). Mikrobiota inang secara konstan mengontrol pematangan dan fungsi mikroglia di SSP. Nature Neuroscience, 18(7), 965 – 977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). Mikroglia menjadi pusat perhatian dalam penyakit neurodegeneratif. Ulasan Alam. Imunologi, 19(2), 79 – 80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Hoh Kam, J., Lenassi, E., & Jeffery, G. (2010). Melihat mata yang menua: beragam situs akumulasi amiloid Beta di retina tikus yang menua dan pengaturan makrofag. PloS One, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992). Pengaruh penuaan dan pembatasan kalori pada permeabilitas usus. Gerontologi Eksperimental, 27(3), 321 – 333. https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9

Parker, A., Romano, S., Ansorge, R., Aboelnour, A., Le Gall, G., Savva, GM, Pontifex, MG, Telatin, A., Baker, D., Jones, E., Vauzour , D., Rudder, S., Blackshaw, LA, Jeffery, G., & Carding, SR (2022). Transfer mikrobiota tinja antara tikus muda dan tua membalikkan ciri-ciri usus, mata, dan otak yang menua. Microbiome, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Sommer, F., & Backhed, F. (2013). Mikrobiota usus—ahli perkembangan dan fisiologi inang. Ulasan Alam. Mikrobiologi, 11(4), 227 – 238. https://doi.org/10.1038/nrmicro2974

Thevaranjan, N., Puchta, A., Schulz, C., Naidoo, A., Szamosi, JC, Verschoor, CP, Loukov, D., Schenck, LP, Juri, J., Foley, KP, Schertzer, JD, Larché, MJ, Davidson, DJ, Verdú, EF, Surette, MG, & Bowdish, DME (2017). Dysbiosis Mikroba Terkait Usia Meningkatkan Permeabilitas Usus, Peradangan Sistemik, dan Disfungsi Makrofag. Sel Host & Mikroba, 21(4), 455-466.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002

Wu, GD, Chen, J., Hoffmann, C., Bittinger, K., Chen, YY, Keilbaugh, SA, Bewtra, M., Knights, D., Walters, WA, Knight, R., Sinha, R. , Gilroy, E., Gupta, K., Baldassano, R., Nessel, L., Li, H., Bushman, FD, & Lewis, JD (2011). Menghubungkan pola diet jangka panjang dengan enterotipe mikroba usus. Sains (New York, NY), 334(6052), 105 – 108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Artikel ini awalnya muncul di Mengetahui Neuron