Химические вещества от кишечных бактерий поддерживают жизнеспособность стареющих животных
Ученые обнаружили, что класс химических веществ, производимых кишечными бактериями, известный как индолы, помогает червям, мухам и мышам дольше сохранять подвижность и устойчивость в течение жизни.
Результаты запланированы к публикации 21 августа в PNAS.
«Это прямой путь к препарату, который может позволить людям жить лучше и дольше», — говорит старший автор Дэниел Калман, профессор патологии и лабораторной медицины в Медицинской школе Университета Эмори.
Калман и его коллеги используют термин «healthspan» (период здоровой жизни) для описания времени, в течение которого человек или животное, старея, остается активным и устойчивым к стрессу. В этом исследовании фокус — на том, живут ли животные здоровее, но не обязательно дольше.
«Нам нужно лучшее понимание периода здоровой жизни. С развитием медицины люди живут дольше; но вы, возможно, не захотите жить дольше, если это означает проведение этих дополнительных лет в немощности и слабости», — добавляет он.
Интерес к влиянию микробов, живущих в нашем теле, на здоровье резко вырос в последние годы. У людей и мышей некоторые исследования показали, что спектр бактерий в нашем организме сужается с возрастом.
«Мы не всегда знаем, как различные микробиоты оказывают свое воздействие. Но теперь у нас есть большая подсказка к одному из механизмов», — говорит Калман.
Индол, производимый многими типами бактерий при расщеплении аминокислоты триптофана, может пахнуть отвратительно или цветочно в зависимости от концентрации. Индол и его химические родственники встречаются в растениях, особенно в овощах, таких как брокколи и капуста. Один из таких родственников также известен как ауксин — гормон роста растений.
Лаборатория Калмана ранее идентифицировала индол и родственные молекулы как соединения, выделяемые бактериями E. coli, которые делают червя C. elegans и мышей более устойчивыми к инфекциям и другим стрессам.
Круглый червь C. elegans — один из основных организмов для изучения старения. Исследования на C. elegans привели к открытию набора генов, контролирующих продолжительность жизни червей. Несколько из этих генов являются компонентами инсулинового сигнального пути и влияют на продолжительность жизни также у мух и мышей.
Черви обычно питаются бактериями. Исследователи кормили их E. coli, производящими индолы, и сравнивали с червями, которых кормили E. coli, неспособными производить индолы.
С возрастом старые черви меньше двигаются, хуже глотают и более чувствительны к стрессорам. Хотя индолы не изменили максимальную продолжительность жизни, они значительно увеличили время, в течение которого черви оставались подвижными после 15 дней, а также усилили их глотательную способность и устойчивость к тепловому стрессу, даже у молодых животных.
Кроме того, черви обычно прекращают размножение в возрасте 5 дней, но диетический индол более чем удвоил их репродуктивный период, позволив оставаться фертильными до 12 дней.
Индол оказывал схожее влияние на подвижность и устойчивость к теплу у плодовых мушек Drosophila, а у мышей наблюдалась сопоставимая картина. Исследователи обрабатывали мышей антибиотиками, чтобы устранить существующую флору, а затем заселяли их либо нормальной E. coli, либо, в качестве контроля, бактериями, неспособными производить индол. У очень старых мышей (28 месяцев) индолы помогали животным поддерживать вес, подвижность и уровень активности. У молодых мышей индолы увеличивали выживаемость после воздействия летальной радиации.
Исследователи также проанализировали паттерны активности генов, на которые влияют индолы. Гены, регулируемые индолами, отличались от других генов C. elegans, ранее связанных с долголетием.
«Это как "Портрет Дориана Грея" с точки зрения задействованных генов. Индолы заставляют старых животных выглядеть больше похожими на молодых», — говорит Калман.
Индолы могут поддерживать целостность кишечного барьера и/или ограничивать системные воспалительные эффекты. Лаборатория Калмана сейчас исследует, как индолы оказывают свое воздействие на стареющих животных, как нарушение регуляции индолов, производимых микробиотой, способствует слабости и как индолы можно использовать для обращения этих эффектов вспять.
«Индол — такой древний сигнальный мессенджер. Это то, как растения управляют своим ростом, как бактерии общаются друг с другом, и как растения и бактерии разговаривают с нами и обеспечивают правильный гомеостаз с нашей иммунной системой. Возможно, неудивительно, что эти молекулы помогают поддерживать нашу жизнеспособность».