Hệ vi sinh vật đường ruột có thể mở ra bí mật của sự lão hóa?

Một nghiên cứu mới đã chỉ ra cách hệ vi sinh vật đường ruột của chuột già có thể thúc đẩy sự phát triển thần kinh ở chuột non, dẫn đến những phát triển đầy hứa hẹn trong các phương pháp điều trị trong tương lai.

Các nhà khoa học cho rằng vi khuẩn đường ruột có thể thúc đẩy quá trình lão hóa thần kinh.

Nhóm nghiên cứu có trụ sở tại Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) ở Singapore, đã chuyển hệ vi sinh vật đường ruột của những con chuột già vào ruột của những con chuột non có hệ đường ruột kém phát triển hơn.

Điều này dẫn đến tăng cường sự hình thành thần kinh (tăng trưởng tế bào thần kinh) trong não và làm thay đổi quá trình lão hóa, cho thấy rằng mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và vật chủ của chúng có thể mang lại những lợi ích đáng kể cho sức khỏe.

20 năm qua đã chứng kiến ​​sự gia tăng đáng kể số lượng nghiên cứu về mối quan hệ giữa vật chủ và vi khuẩn sống trong hoặc trên đó. Kết quả của những nghiên cứu này đã thiết lập một vai trò quan trọng đối với mối quan hệ này trong dinh dưỡng, chuyển hóa và hành vi.

Cộng đồng y tế hy vọng rằng những kết quả mới nhất này có thể dẫn đến sự phát triển của phương pháp điều trị dựa trên thực phẩm để giúp làm chậm quá trình lão hóa.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã cố gắng khám phá các đặc điểm chức năng của hệ vi sinh vật đường ruột của một vật chủ già cỗi. Các nhà nghiên cứu đã cấy hệ vi sinh vật đường ruột từ chuột già hoặc chuột non sang chuột non, không có mầm bệnh.

Các phát hiện xuất hiện trong tạp chí Khoa học dịch thuật y học.

Nghiên cứu bao gồm những gì?

Hệ vi sinh vật đường ruột thay đổi khi vật chủ già đi, và để điều tra xem nó tiến hóa như thế nào, nhóm nghiên cứu đã cấy hệ vi sinh vật đường ruột từ những con chuột 24 tháng tuổi vào những con chuột non 6 tuần tuổi, không có mầm bệnh.

Giáo sư Sven Pettersson tại Trường Y khoa NTU Lee Kong Chian dẫn đầu nhóm nghiên cứu.

Sau 8 tuần, Giáo sư Pettersson và các đồng nghiệp đã quan sát thấy sự phát triển của ruột tăng lên và sự hình thành thần kinh trong não chuột tăng lên.

Để kiểm soát thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chuyển hệ vi sinh vật đường ruột của chuột non vào những con chuột cùng độ tuổi không có mầm bệnh. Các nhà nghiên cứu đã không quan sát thấy những tác động tương tự như họ thấy ở những con chuột nhận hệ vi sinh vật đường ruột từ những con chuột già hơn.

Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành phân tích phân tử trên các loài gặm nhấm và nhận thấy chúng có mức butyrate tăng lên. Butyrate là một axit béo chuỗi ngắn mà vi khuẩn đường ruột sản xuất.

Butyrate có lợi cho sức khỏe và có thể bảo vệ chống lại các bệnh, chẳng hạn như bệnh viêm ruột, ung thư đại trực tràng, béo phì và tiểu đường.

Sự phong phú của một số vi khuẩn đường ruột và sự gia tăng lên men vi khuẩn đối với các chất xơ trong ruột kết đã dẫn đến sự gia tăng nồng độ butyrate này. Đổi lại, nồng độ butyrate tăng lên kích thích sản xuất hormone tăng tuổi thọ FGF21.

FGF21 là một yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa sự trao đổi chất. Mức độ FGF21 tăng lên cũng liên quan đến việc tăng hoạt động AMPK và SIRT-1 và giảm tín hiệu mTOR.

Điều này rất quan trọng vì AMPK tăng dẫn đến tăng hấp thu các axit béo chuỗi ngắn trong quá trình trao đổi chất của tế bào. SIRT-1 cũng điều chỉnh cân bằng nội môi và có thể bảo vệ chống lại nhiều loại rối loạn ở người.

MTOR giảm có thể bảo vệ chống lại bệnh ung thư ở người và các bệnh viêm nhiễm khác nhau.

Các nhà nghiên cứu tiếp tục tìm hiểu tác động của việc cấy ghép hệ vi sinh vật đường ruột lên hệ tiêu hóa của chuột.

Sự lão hóa bình thường của mô ruột làm giảm khả năng sống của các tế bào ruột. Điều này có liên quan đến việc giảm sản xuất chất nhờn, có thể dẫn đến gia tăng tổn thương và chết tế bào.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy việc cấy ghép hệ vi sinh vật của chuột già sang chuột trẻ hơn dẫn đến sự gia tăng chiều dài và chiều rộng của nhung mao, là những cấu trúc nhỏ tạo nên thành ruột.

Những con chuột nhận được hệ vi sinh vật từ những con chuột già hơn cũng có ruột già và ruột non dài hơn so với nhóm đối chứng nhận được hệ vi sinh vật từ những con chuột non khác.

Các nhà nghiên cứu cũng cho những con chuột non không có mầm bệnh tự uống butyrate và quan sát thấy rằng nó dẫn đến sự gia tăng tương tự trong quá trình hình thành thần kinh và sự phát triển đường ruột.

Những kết quả này đã được nhận như thế nào?

Các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đã phản ứng với những kết quả này. Tiến sĩ Dario Riccardo Valenzano, trưởng nhóm tại Viện Sinh học về Lão hóa Max Planck ở Đức, cho biết, “Những kết quả này rất thú vị và đặt ra một số câu hỏi mở mới cho cả nghiên cứu sinh học về lão hóa và vi sinh vật”.

Tiến sĩ Valenzano cho biết một số câu hỏi trong số này bao gồm “liệu ​​có sự tiếp thu tích cực các vi khuẩn sản xuất butyrate trong thời gian sống của chuột hay không và liệu quá trình lão hóa có dẫn đến mất đi cộng đồng vi sinh vật cơ bản này, mà cuối cùng có thể gây ra chứng loạn khuẩn và tuổi tác các chức năng liên quan. ”

Ngoài ra, Giáo sư Brian Kennedy, Giám đốc Trung tâm Lão hóa Khỏe mạnh tại Đại học Quốc gia Singapore, cho biết, “Thật hấp dẫn khi hệ vi sinh vật của một động vật già có thể thúc đẩy kiểu hình trẻ trung ở người nhận trẻ”.

“Điều này cho thấy rằng hệ vi sinh vật bị lão hóa đã được sửa đổi để bù đắp cho sự thiếu hụt tích lũy của vật chủ và dẫn đến câu hỏi liệu hệ vi sinh vật từ động vật non sẽ có tác động lớn hơn hay ít hơn đối với vật chủ non”.

“Những phát hiện này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa hệ vi sinh vật và vật chủ của nó trong quá trình lão hóa và tạo tiền đề cho sự phát triển của các biện pháp can thiệp liên quan đến hệ vi sinh vật nhằm tăng cường tuổi thọ khỏe mạnh”.

Giáo sư Brian Kennedy

Hàm ý cho các phương pháp điều trị trong tương lai

Những kết quả này rất hứa hẹn cho sự tiến bộ trong tương lai trong việc điều trị các bệnh liên quan đến lão hóa, chẳng hạn như rối loạn thoái hóa thần kinh.

Họ gợi ý rằng thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột và động lực học nhạy cảm với tuổi tác và phản ứng đối với các tín hiệu của vi sinh vật trong giai đoạn đầu đời khác biệt đáng kể so với phản ứng ở giai đoạn sau này.

Kết quả ngụ ý rằng hệ vi sinh vật đường ruột của vật chủ già có cân bằng nội môi chuyển hóa có thể hỗ trợ sức khỏe vật chủ. Ngược lại, ở người lớn mắc bệnh tiểu đường loại 2, hệ vi sinh vật đường ruột có thể gây ra các con đường viêm.

Các hạn chế đối với nghiên cứu này bao gồm thực tế là các vi sinh vật có thể thay đổi trong quá trình nghiên cứu, ngay cả trong các thí nghiệm được kiểm soát, chẳng hạn như các thí nghiệm được trình bày ở đây.

Cũng có thể các chất chuyển hóa khác của vi sinh vật và các con đường tế bào có vai trò nhất định, nhưng các nhà nghiên cứu đã không điều tra những điều này trong nghiên cứu này.