Có phải vi khuẩn đường ruột là chìa khóa cho sự lão hóa khỏe mạnh?
Ngày càng có nhiều nghiên cứu gần đây đang đặt ra một câu hỏi quan trọng: Liệu vi khuẩn đường ruột có giữ chìa khóa cho sự lão hóa khỏe mạnh không? Nghiên cứu mới, gần đây được trình bày tại Cuộc họp Vi sinh vật ở London, đưa chúng ta đến gần hơn với câu trả lời.
Trong thần thoại cổ đại Tithonus, nhân vật chính cùng tên yêu cầu các vị thần sống mãi mãi nhưng quên yêu cầu tuổi trẻ vĩnh cửu.
Mặc dù anh đã có được sự bất tử, nhưng căn bệnh của tuổi già cuối cùng đã đánh bại Tithonus, và anh cay đắng hối tiếc về sự bất tử của mình.
Mặc dù đạt được tuổi thọ là một mục tiêu đáng theo đuổi và là tham vọng mà loài người đã ấp ủ từ thời Hy Lạp Cổ đại, thần thoại về Tithonus nhắc nhở chúng ta rằng một cuộc sống lâu dài chẳng có giá trị gì nếu bị bệnh tật đè nặng.
Khi tuổi thọ con người tăng lên, dân số thế giới đang già đi với tốc độ cao hơn nhiều. Trên thực tế, Liên hợp quốc ước tính rằng dân số cao tuổi - tức là số người từ 60 tuổi trở lên - đang tăng với tốc độ khoảng 3% mỗi năm.
Hiện tại, có 962 triệu người từ 60 tuổi trở lên trên toàn cầu, theo ước tính gần đây nhất. Đến năm 2050, con số này được dự báo sẽ tăng hơn gấp đôi và số người từ 80 tuổi trở lên dự kiến sẽ tăng gấp ba.
Một loạt các bệnh mãn tính đi kèm với quá trình lão hóa. Ví dụ, vào năm 2060, gánh nặng bệnh Alzheimer ở Hoa Kỳ sẽ tăng gấp đôi, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) cho biết.
Họ dự đoán rằng gần 14 triệu người sẽ mắc bệnh Alzheimer và các dạng sa sút trí tuệ khác vào thời điểm đó, và các nhà nghiên cứu đang nỗ lực cố gắng để ngăn ngừa căn bệnh này và các bệnh liên quan đến tuổi tác khác.
Vì vậy, câu hỏi "Làm thế nào chúng ta có thể sống lâu hơn và khỏe mạnh hơn cuộc sống? ” đang dần thay thế câu nói "Làm thế nào chúng ta có thể sống lâu hơn?" Khi các nhà khoa học bắt tay vào công cuộc tìm kiếm sức khỏe dài hơn, người ta càng thấy rõ rằng lão hóa không chỉ là một quá trình không thể tránh khỏi chỉ đơn giản là “xảy ra”, mà còn có các cơ chế phân tử chính xác điều chỉnh nó.
Marina Ezcurra, Ph.D. - một giảng viên khoa học thần kinh tại Trường Khoa học Sinh học & Hóa học thuộc Đại học Queen Mary, London ở Vương quốc Anh - dành thời gian của mình để tìm hiểu các cơ chế này.
Nghiên cứu của cô tập trung vào quá trình lão hóa và các bệnh liên quan xảy ra như thế nào ở một loài sâu có tên là Caenorhabditis elegans. Gần đây hơn, Ezcurra và nhóm của cô đã nghiên cứu quá trình lão hóa đường tiêu hóa và vai trò của hệ vi sinh vật trong quá trình này.
Vào ngày 24 tháng 10 năm 2018, Ezcurra đã trình bày nghiên cứu của mình tại Cuộc họp Vi sinh vật ở London ở Vương quốc Anh. Trong tính năng Tiêu điểm này, chúng tôi báo cáo về những điểm rút ra chính từ bài thuyết trình của cô ấy.
Sử dụng 'sâu bọ' để nghiên cứu quá trình lão hóa của con người
Trong bài thuyết trình của cô ấy - mang tên “Con sâu bọ: một hệ thống mô hình kết hợp để nghiên cứu sự tương tác giữa vật chủ và vi sinh vật” - Ezcurra giới thiệu C. Elegant như một mô hình khả thi để nghiên cứu quá trình lão hóa. C. Elegant có tuổi thọ chỉ 2-3 tuần, nhưng khi già đi, nó phát triển một số bệnh lý - giống như cơ thể người.
Tuy nhiên, trong trường hợp của C. Elegant, tất cả các bệnh lý đều quy về một bệnh lý duy nhất: lão hóa đường tiêu hóa.
Như Ezcurra giải thích trong bài nói chuyện của mình, tất cả các phương pháp điều trị tăng tuổi thọ mà các nhà khoa học đã áp dụng C. Elegant hoạt động bằng cách ngăn chặn quá trình lão hóa đường ruột.
Sử dụng C.elegans, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra một loạt các quá trình liên quan đến tuổi tác, chẳng hạn như khả năng chống lại căng thẳng, tăng trưởng, khả năng sinh sản và tuổi thọ. Các chuyên gia cũng đã sử dụng C. Elegant làm mô hình cho một số bệnh ở người, chẳng hạn như bệnh Alzheimer.
Ezcurra trích dẫn nghiên cứu hiện có đã thấy C. Elegant cho ăn với Escherichia coli. Khi sâu ăn vi khuẩn, các nhà nghiên cứu đã tạo ra khoảng 4.000 chủng đột biến của E coli, mỗi người có một gen cụ thể bị xóa. Sau đó, nhóm đã cho ăn C. Elegant từng chủng loại này và kiểm tra các tác động.
Tác giả nghiên cứu cấp cao Meng Wang - phó giáo sư về di truyền học phân tử và con người tại Đại học Y khoa Baylor ở Houston, TX - đã báo cáo về những phát hiện này, cho biết: “Chúng tôi đã cho C. Elegant từng vi khuẩn đột biến riêng lẻ và sau đó xem xét tuổi thọ của giun. "
“Trong số gần 4.000 gen vi khuẩn mà chúng tôi đã kiểm tra, 29 gen, khi bị xóa, đã làm tăng tuổi thọ của sâu. Mười hai trong số các đột biến vi khuẩn này cũng bảo vệ giun khỏi sự phát triển của khối u và tích tụ amyloid-beta, một đặc điểm của bệnh Alzheimer ở người ”.
Meng Wang
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một vi khuẩn đột biến đã sản xuất quá mức một chất gọi là axit colanic; hợp chất này làm tăng tuổi thọ bằng cách kích thích hoạt động trong ty thể, cái gọi là cơ quan năng lượng của tế bào, chịu trách nhiệm biến chất dinh dưỡng thành năng lượng.
Chống lão hóa bằng thuốc tiểu đường
Trong bài nói chuyện của mình, Ezcurra đã đề cập đến một ví dụ khác về nghiên cứu thành công về C. Elegant cho thấy tác động của hệ vi sinh vật đối với quá trình lão hóa. Nghiên cứu này liên quan đến loại thuốc tiểu đường phổ biến metformin.
Metformin hiện là thuốc tiểu đường được kê đơn rộng rãi nhất trên thế giới. Nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng thuốc uống không chỉ làm giảm lượng đường trong máu mà còn làm giảm nguy cơ ung thư.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng loại thuốc này có thể trì hoãn quá trình lão hóa ở chuột và C. người sang trọng. Metformin hiện đang được thử nghiệm trong các thử nghiệm lâm sàng như một phương pháp điều trị tiềm năng chống lại quá trình lão hóa và các bệnh liên quan đến lão hóa.
Như nhà nghiên cứu đã giải thích trong bài nói chuyện của cô ấy, điều này có nghĩa là metformin có thể nhắm vào một số bệnh mãn tính liên quan đến tuổi tác cùng một lúc. Metformin có thể nhắm mục tiêu không chỉ bệnh tiểu đường mà còn cả bệnh ung thư và bệnh Alzheimer.
Điều thú vị về tác dụng của metformin là chúng làm chậm quá trình lão hóa xuyên qua vi khuẩn. Nghiên cứu trong C. Elegant mà Ezcurra trích dẫn đã chỉ ra rằng tác dụng kéo dài tuổi thọ của metformin không hoạt động khi không có vi khuẩn.
Cụ thể, metformin ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa folate của vi khuẩn, Ezcurra giải thích, do đó, gây ra một phản ứng dây chuyền kết thúc bằng việc kích hoạt một con đường phân tử được biết là điều chỉnh sự lão hóa.
Kết hợp E coli với C. Elegant
Nghiên cứu riêng của Ezcurra tìm cách kết hợp hai mô hình sinh vật - E coli và C. Elegant - để nghiên cứu cách vi khuẩn làm trung gian của quá trình lão hóa.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra hệ vi sinh vật của C.elegans, và những người khác đã xâm chiếm ruột của C. Elegant với E coli OP50 và nhận thấy một số hiệu ứng thú vị. Chủng vi khuẩn có tác động tích cực đến sinh sản, khả năng miễn dịch và phản ứng của sinh vật đối với căng thẳng.
Vì vậy, Ezcurra và các đồng nghiệp của cô đã tự hỏi liệu OP50 có tác dụng bổ sung nào khác đối với quá trình lão hóa hay không. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm của cô ấy cho thấy rằng việc thêm kháng sinh vào những con giun thuộc E coli OP50 cải thiện quá trình lão hóa đường ruột. Loại bỏ sự phát triển của vi khuẩn làm chậm quá trình teo ruột có xu hướng xảy ra theo độ tuổi C. người sang trọng.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hai chủng vi khuẩn từ C. Elegant hệ vi sinh vật giúp giảm lão hóa đường ruột. Do đó, nghiên cứu đã phát hiện ra, tác dụng chống lão hóa cũng có thể đạt được mà không cần xóa sổ sự phát triển của vi khuẩn, mà bằng cách làm hoàn toàn ngược lại: xâm nhập đường ruột bằng các chủng vi khuẩn cụ thể.
Một thử nghiệm khác được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Ezcurra đã sử dụng mô hình bệnh tật ở người đã được thiết lập trước đó đã sử dụng C. Elegant để tái tạo chứng liệt cơ do tuổi tác. Các nhà nghiên cứu đã phân tích tác động của một loại "cocktail" của 14 chủng vi khuẩn khác nhau tạo nên hệ vi sinh vật thí nghiệm.
Họ phát hiện ra rằng loại cocktail thử nghiệm này ngăn chặn mạnh mẽ chứng tê liệt do tuổi tác. Ngoài ra, môi trường chiết xuất từ hệ vi sinh vật thí nghiệm cũng có tác dụng tích cực tương tự.
Vi khuẩn đường ruột và quá trình lão hóa của con người: Tiếp theo là gì?
Trong tương lai, nhóm của Ezcurra đặt mục tiêu xem liệu nó có thể thuộc địa hóa C. Elegant với các chủng vi khuẩn ở người để nghiên cứu tác động lên quá trình lão hóa và sức khỏe.
Nhà nghiên cứu gần đây đã nhận được tài trợ từ Wellcome Trust để sử dụng các vi sinh vật đơn giản của con người - chẳng hạn như vi khuẩn có tác dụng có lợi cho sức khỏe và vi khuẩn có tác động tiêu cực đến sức khỏe - và nghiên cứu ảnh hưởng của chúng trong C. người sang trọng.
Sử dụng hình ảnh thời gian thực, các nhà khoa học hy vọng sẽ làm sáng tỏ các cơ chế phân tử làm cơ sở cho các tương tác giữa vật chủ và hệ vi sinh vật, cũng như tác động của chúng đối với quá trình lão hóa.
“Bước tiếp theo cho nghiên cứu của tôi,” Ezcurra nói Tin tức y tế hôm nay, "là để sử dụng C. Elegant để đặt những câu hỏi cụ thể về vai trò của hệ vi sinh vật đối với sức khỏe con người. "
“Có rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng có mối liên hệ giữa hệ vi sinh vật và các bệnh tật, chẳng hạn như bệnh tâm thần, bệnh thoái hóa thần kinh, béo phì, tiểu đường, v.v., nhưng chúng tôi không hiểu nguyên nhân là gì và tác động [là gì].”
Bà tiếp tục: “Có nhu cầu thực sự để tìm ra mối quan hệ chính xác giữa thành phần hệ vi sinh vật và bệnh tật. "Những chủng vi sinh vật nào đóng góp vào sức khỏe và bệnh tật, và quan trọng hơn, những chủng vi sinh vật này đóng góp như thế nào đối với sức khỏe?"
“Rõ ràng là sự đa dạng của hệ vi sinh vật rất quan trọng đối với sức khỏe con người,” Ezcurra nói thêm. “Nhiều yếu tố góp phần vào sự đa dạng của hệ vi sinh vật, chẳng hạn như chế độ ăn uống và lối sống, và khi chúng ta già đi, chúng ta thường bị mất tính đa dạng”.
“Bằng cách hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa dinh dưỡng, hệ vi sinh vật và sức khỏe, chúng ta có thể hiểu cách người cao tuổi có thể duy trì hệ vi sinh vật của họ, đồng thời giúp họ trực tiếp bằng cách sử dụng các chiến lược tiền và probiotic. Điều này sẽ giúp chúng ta già đi một cách [a] tốt hơn, duy trì sức khỏe và chất lượng cuộc sống khi về già mà không cần dùng thuốc hay phẫu thuật. "
Marina Ezcurra, Ph.D.
