Ученые нашли эликсир молодости в кишечнике

Исследования показывают, что кишечные бактерии способны производить метаболиты, которые непосредственно влияют на продолжительность жизни их хозяев. Это открытие было сделано группой японских ученых из Университета Киндай и Университета Канадзавы, и результаты их работы были опубликованы в научном журнале mBio.

Микробиота кишечника играет важную роль в различных аспектах физиологии организма, включая метаболические и иммунные функции. Метаболиты, вырабатываемые кишечными бактериями, могут проходить через кишечный эпителий и попадать в ткани хозяина. Однако до недавнего времени было сложно определить, как именно отдельные бактериальные метаболиты влияют на продолжительность жизни.

Для устранения этого пробела исследовательская команда применила гнотобиотических мух дрозофил, которые были колонизированы генетически модифицированными штаммами кишечной палочки (E. coli). Это позволило им сравнить мух, содержащих бактерии, способные производить полиамины, и мух, в которых гены, отвечающие за производство полиаминов, были отключены.

«Полиамины, такие как путресцин и спермидин, — это известные метаболиты кишечных микробов, которые связаны с улучшением биологических функций и продлением жизни. Мы стремились выяснить, могут ли полиамины, производимые конкретно кишечными бактериями, напрямую влиять на продолжительность жизни хозяев, независимо от полиаминов, полученных из пищи», — объяснил доктор Син Курихара, руководитель исследования.

Вначале ученые исследовали влияние диетических полиаминов на стерильных мух, которых кормили строго определенной химической диетой без полиаминов, с добавлением путресцина или спермидина. Обе группы мух, получавших добавленные полиамины, показали значительно большую продолжительность жизни по сравнению с контрольной группой, на диете без полиаминов. Средняя продолжительность жизни составила 20,8 дня для мух, получавших путресцин, и 21,1 дня для тех, кто получал спермидин, против 18,2 дня в контрольной группе.

Затем исследователи проверили, могут ли полиамины, вырабатываемые именно кишечными бактериями, способствовать продлению жизни. Мух колонизировали одним из трех генетически различных штаммов E. coli: SK929 (дикий тип, производящий путресцин), SK930 (мутант с отключенными тремя генами биосинтеза путресцина) и SK931 (комплементированный штамм, способный производить путресцин). Все группы содержались на модифицированной диете без полиаминов.

Путресцин был обнаружен в гомогенатах целых мух, колонизированных штаммами SK929 и SK931, на уровне около 1,2 и 1,3 нмоль/мг соответственно. У мух со штаммом SK930 он оказался ниже предела обнаружения. Спермидин был детектирован во всех трех группах, что согласуется с тем, что мухи могут самостоятельно синтезировать полиамины. Более высокие уровни путресцина у мух с производящими штаммами указывают на поглощение бактериального путресцина хозяином и его превращение в спермидин.

Результаты, касающиеся продолжительности жизни, продемонстрировали полозависимые различия. У самцов, колонизированных производящими путресцин штаммами SK929 и SK931, средняя продолжительность жизни составила 13,8 и 12,6 дня соответственно, по сравнению с 11,0 днями у мух со штаммом SK930, не производящим полиамины. Обе группы с производящими штаммами жили значительно дольше.

У самок эффект был менее однозначным между штаммами. Самки, колонизированные SK929, жили в среднем 14,9 дня, что значительно превышает 11,0 дня контрольной группы со штаммом SK930, однако комплементированный штамм SK931 продемонстрировал среднюю продолжительность жизни всего 10,7 дня. Таким образом, средний эффект продления жизни составил от 14 до 35% в зависимости от штамма и пола особи.

Исследователи также изучили молекулярные механизмы, лежащие в основе продления жизни. В сравнении с контрольной группой без полиаминов взаимодействие хозяев с производящими полиамины бактериями коррелировало со значительным снижением экспрессии TotM и Halo. Поскольку TotM связан с иммунным и стрессовым сигнальным путем JAK/STAT, активируемым с возрастом, его снижение может способствовать продлению жизни, хотя точный механизм еще требует дальнейшего изучения.

Читайте также: