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Il microbioma intestinale può svelare i segreti dell'invecchiamento?

Un nuovo studio ha dimostrato come il microbiota intestinale dei topi più anziani possa promuovere la crescita neurale nei topi giovani, portando a promettenti sviluppi nei trattamenti futuri.

Il gruppo di ricerca, con sede presso la Nanyang Technological University (NTU) di Singapore, ha trasferito il microbiota intestinale di topi più anziani nell’intestino di topi più giovani con fauna intestinale meno sviluppata.

Ciò ha comportato un aumento della neurogenesi (crescita dei neuroni) nel cervello e un’alterazione dell’invecchiamento, suggerendo che la relazione simbiotica tra i batteri e il loro ospite può avere significativi benefici per la salute.

Gli ultimi 20 anni hanno visto un significativo aumento della quantità di ricerche sulla relazione tra l’ospite e i batteri che vivono dentro o sopra di esso. I risultati di questi studi hanno stabilito un ruolo importante per questa relazione nella nutrizione, nel metabolismo e nel comportamento.

La comunità medica spera che questi ultimi risultati possano portare allo sviluppo di trattamenti a base alimentare per aiutare a rallentare il processo di invecchiamento.

In questo studio, il team di ricerca ha tentato di scoprire le caratteristiche funzionali del microbiota intestinale di un ospite che invecchia. I ricercatori hanno trapiantato il microbiota intestinale da topi vecchi o giovani in riceventi di topo giovani e privi di germi.

I risultati appaiono sulla rivista Science Translational Medicine.

Cosa ha comportato la ricerca?

Il microbioma intestinale cambia con l’invecchiamento dell’ospite e per studiare come si evolve, il team di ricerca ha trapiantato il microbioma intestinale da topi di 24 mesi in topi giovani di 6 settimane, privi di germi.

Il professor Sven Pettersson alla NTU Lee Kong Chian School of Medicine ha guidato il team.

Dopo 8 settimane, il Prof. Pettersson e colleghi hanno osservato un aumento della crescita intestinale e un aumento della neurogenesi nel cervello dei topi.

Per controllare l’esperimento, il team ha trasferito il microbioma intestinale di giovani topi in topi privi di germi della stessa età. I ricercatori non hanno osservato gli stessi effetti osservati nei topi che hanno ricevuto il microbioma intestinale dai topi più anziani.

Il team ha anche condotto analisi molecolari sui roditori e ha scoperto che avevano livelli aumentati di butirrato. Il butirrato è un acido grasso a catena corta prodotto dai microbi intestinali.

Il butirrato è benefico per la salute e può proteggere da malattie infiammatorie intestinali, cancro del colon-retto, obesità e diabete.

L’arricchimento di alcuni microbi intestinali e l’aumento della fermentazione batterica delle fibre alimentari nel colon hanno portato a questi livelli aumentati di butirrato. A sua volta, l’aumento dei livelli di butirrato ha stimolato la produzione dell’ormone FGF21 a lunga durata.

L’FGF21 è un fattore di crescita dei fibroblasti che svolge un ruolo importante nella regolazione del metabolismo. Livelli aumentati di FGF21 erano anche associati ad un aumento dell’attività AMPK e SIRT-1 e alla riduzione della segnalazione mTOR.

Questo è importante perché un aumento dell’AMPK porta ad un aumento dell’assorbimento di acidi grassi a catena corta durante il metabolismo cellulare. SIRT-1 regola anche l’omeostasi e può proteggere da una varietà di disturbi umani.

Ridotto mTOR può proteggere da tumori umani e varie malattie infiammatorie.

I ricercatori hanno continuato a esplorare l’effetto dei trapianti di microbioma intestinale sui tratti digestivi dei topi.

Il normale invecchiamento del tessuto intestinale riduce la vitalità delle cellule intestinali. Ciò ha associazioni con una ridotta produzione di muco, che può portare a un aumento del danno cellulare e alla morte.

I ricercatori hanno scoperto che il trapianto del microbioma di topi più anziani in topi più giovani ha portato ad un aumento del lunghezza e larghezza dei villi, che sono piccole strutture che compongono la parete dell’intestino.

I topi che avevano ricevuto il microbioma dai topi più anziani avevano anche un colon più lungo e un intestino tenue più lungo rispetto al gruppo di controllo che aveva ricevuto il microbioma da altri giovani topi.

I ricercatori hanno anche somministrato da soli i giovani topi privi di germi butirrato e hanno osservato che ha portato a aumenti simili della neurogenesi e della crescita intestinale.

Come sono stati ricevuti questi risultati?

Gli scienziati di tutto il mondo hanno reagito a questi risultati. Il dott. Dario Riccardo Valenzano, capogruppo dell’Istituto Max Planck per la biologia dell’invecchiamento in Germania, afferma: “Questi risultati sono entusiasmanti e sollevano molte nuove domande aperte sia per la biologia dell’invecchiamento che per la ricerca sul microbioma”.

Alcune di queste domande, afferma la dott.ssa Valenzano, includono “se vi è un’acquisizione attiva di microbi che producono butirrato durante la vita dei topi e se l’invecchiamento estremo porta alla perdita di questa fondamentale comunità microbica, che potrebbe eventualmente essere responsabile della disbiosi e dell’età- disfunzioni correlate. ”

Inoltre, il professor Brian Kennedy, direttore del Center for Healthy Aging della National University of Singapore, afferma: “È interessante che il microbioma di un animale anziano possa promuovere fenotipi giovanili in un giovane ricevente”.

“Ciò suggerisce che il microbiota con l’invecchiamento è stato modificato per compensare l’accumulo di deficit dell’ospite e porta alla questione se il microbioma di un giovane animale avrebbe effetti maggiori o minori su un giovane ospite.”

“I risultati avanzano la nostra comprensione della relazione tra il microbioma e il suo ospite durante l’invecchiamento e gettano le basi per lo sviluppo di interventi correlati al microbioma per promuovere una longevità sana”.

Prof. Brian Kennedy

Implicazioni per trattamenti futuri

Questi risultati sono molto promettenti per la futura progressione nel trattamento delle malattie associate all’invecchiamento, come i disturbi neurogenerativi.

Essi suggeriscono che la composizione del microbiota intestinale e la dinamica sono sensibili all’età e che la risposta ai segnali microbici nella prima infanzia differisce significativamente da quella della vita successiva.

I risultati implicano che il microbiota intestinale degli ospiti più anziani con omeostasi metabolica può supportare la salute dell’ospite. Al contrario, negli adulti con diabete di tipo 2, il microbioma intestinale può indurre vie infiammatorie.

Le limitazioni a questo studio includono il fatto che i microbiomi possono cambiare nel corso dello studio, anche sotto esperimenti controllati, come quelli qui presentati.

È anche possibile che altri metaboliti microbici e vie cellulari abbiano un ruolo da svolgere, ma i ricercatori non hanno studiato questi in questo studio.

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