ไมโครไบโอมในลำไส้สามารถไขความลับแห่งวัยได้หรือไม่?

การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ในลำไส้ของหนูที่มีอายุมากสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของระบบประสาทในหนูเล็กได้อย่างไรซึ่งนำไปสู่การพัฒนาที่มีแนวโน้มในการรักษาในอนาคต

นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าแบคทีเรียในลำไส้อาจขับเคลื่อนกระบวนการชราภาพทางระบบประสาท

กลุ่มวิจัยซึ่งตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง (NTU) ในสิงคโปร์ได้ถ่ายโอนจุลินทรีย์ในลำไส้ของหนูที่มีอายุมากไปยังลำไส้ของหนูที่อายุน้อยกว่าที่มีการเจริญเติบโตของสัตว์ในลำไส้น้อย

สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของระบบประสาท (การเจริญเติบโตของเซลล์ประสาท) ในสมองและการเปลี่ยนแปลงของอายุซึ่งบ่งชี้ว่าความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างแบคทีเรียและโฮสต์ของพวกมันสามารถมีประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญต่อสุขภาพ

ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาได้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการวิจัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์และแบคทีเรียที่อาศัยอยู่หรืออยู่บนนั้น ผลการศึกษาเหล่านี้ได้สร้างบทบาทสำคัญสำหรับความสัมพันธ์นี้ในด้านโภชนาการการเผาผลาญและพฤติกรรม

วงการแพทย์หวังว่าผลลัพธ์ล่าสุดเหล่านี้จะนำไปสู่การพัฒนาการรักษาโดยใช้อาหารเพื่อช่วยชะลอกระบวนการชรา

ในการศึกษานี้ทีมวิจัยพยายามที่จะค้นพบลักษณะการทำงานของจุลินทรีย์ในลำไส้ของโฮสต์ที่มีอายุมากขึ้น นักวิจัยได้ปลูกถ่ายไมโครไบโอต้าในกระเพาะอาหารจากหนูตัวแก่หรือหนูตัวน้อยไปยังหนูที่เป็นหนูที่ไม่มีเชื้อโรค

ผลการวิจัยปรากฏในวารสาร เวชศาสตร์การแปลทางวิทยาศาสตร์.

การวิจัยเกี่ยวข้องกับอะไร?

ไมโครไบโอมในลำไส้เปลี่ยนแปลงไปตามอายุของโฮสต์และเพื่อตรวจสอบว่ามันมีวิวัฒนาการอย่างไรทีมวิจัยได้ปลูกถ่ายไมโครไบโอมในลำไส้จากหนูอายุ 24 เดือนไปยังหนูอายุ 6 สัปดาห์ที่ปราศจากเชื้อโรค

ศาสตราจารย์ Sven Pettersson จากโรงเรียนแพทย์ NTU Lee Kong Chian เป็นผู้นำทีม

หลังจากผ่านไป 8 สัปดาห์ศ. Pettersson และเพื่อนร่วมงานสังเกตเห็นการเติบโตของลำไส้ที่เพิ่มขึ้นและการสร้างระบบประสาทในสมองของหนูเพิ่มขึ้น

เพื่อควบคุมการทดลองทีมงานได้ถ่ายโอนไมโครไบโอมในลำไส้ของหนูเล็กไปยังหนูที่ไม่มีเชื้อโรคในวัยเดียวกัน นักวิจัยไม่ได้สังเกตเห็นผลเช่นเดียวกับที่พวกเขาเห็นในหนูที่ได้รับ microbiome ทางเดินอาหารจากหนูที่มีอายุมาก

ทีมวิจัยยังได้ทำการวิเคราะห์ระดับโมเลกุลของสัตว์ฟันแทะและพบว่าพวกมันมีระดับบิวทิเรตเพิ่มขึ้น Butyrate เป็นกรดไขมันสายสั้นที่จุลินทรีย์ในลำไส้ผลิต

Butyrate มีประโยชน์ต่อสุขภาพและสามารถป้องกันโรคต่างๆเช่นโรคลำไส้อักเสบมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักโรคอ้วนและโรคเบาหวาน

การเพิ่มคุณค่าของจุลินทรีย์ในลำไส้บางชนิดและการหมักแบคทีเรียที่เพิ่มขึ้นของเส้นใยอาหารในลำไส้ใหญ่ทำให้ระดับของบิวทิเรตเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันระดับบิวเรตที่เพิ่มขึ้นกระตุ้นการผลิตฮอร์โมนอายุยืนยาว FGF21

FGF21 เป็นปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์ที่มีบทบาทสำคัญในการควบคุมเมตาบอลิซึม ระดับที่เพิ่มขึ้นของ FGF21 ยังสัมพันธ์กับกิจกรรม AMPK และ SIRT-1 ที่เพิ่มขึ้นและการส่งสัญญาณ mTOR ที่ลดลง

สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจาก AMPK ที่เพิ่มขึ้นทำให้การดูดซึมกรดไขมันสายสั้นเพิ่มขึ้นในระหว่างการเผาผลาญของเซลล์ SIRT-1 ยังควบคุมสภาวะสมดุลและสามารถป้องกันความผิดปกติต่างๆของมนุษย์

mTOR ที่ลดลงสามารถป้องกันมะเร็งในมนุษย์และโรคอักเสบต่างๆ

นักวิจัยได้สำรวจผลของการปลูกถ่ายไมโครไบโอมในระบบทางเดินอาหารของหนู

การเสื่อมสภาพของเนื้อเยื่อในลำไส้ตามปกติจะช่วยลดความมีชีวิตของเซลล์ในลำไส้ สิ่งนี้มีความสัมพันธ์กับการผลิตเมือกที่ลดลงซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายและการตายของเซลล์เพิ่มขึ้น

นักวิจัยพบว่าการปลูกถ่ายไมโครไบโอมของหนูที่มีอายุมากให้กับหนูที่อายุน้อยทำให้ความยาวและความกว้างของวิลลี่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่ประกอบเป็นผนังลำไส้

หนูที่ได้รับไมโครไบโอมจากหนูที่มีอายุมากจะมีลำไส้ใหญ่และลำไส้เล็กยาวกว่ากลุ่มควบคุมที่ได้รับไมโครไบโอมจากหนูตัวอื่น ๆ

นักวิจัยยังให้หนูที่ปราศจากเชื้อโรคบิวเทเรตด้วยตัวเองและสังเกตว่ามันนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระบบประสาทและการเจริญเติบโตของลำไส้

ได้รับผลลัพธ์เหล่านี้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อผลลัพธ์เหล่านี้ ดร. Dario Riccardo Valenzano หัวหน้ากลุ่มที่ Max Planck Institute for Biology of Aging ในเยอรมนีกล่าวว่า“ ผลลัพธ์เหล่านี้น่าตื่นเต้นและทำให้เกิดคำถามใหม่ ๆ มากมายสำหรับทั้งชีววิทยาของการแก่ชราและการวิจัยทางจุลชีววิทยา”

คำถามเหล่านี้ดร. วาเลนซาโนกล่าวว่า“ มีการซื้อจุลินทรีย์ที่ผลิตบิวเทอเรตอย่างแข็งขันในช่วงชีวิตของหนูหรือไม่และการที่อายุมากจะนำไปสู่การสูญเสียชุมชนจุลินทรีย์พื้นฐานนี้หรือไม่ ความผิดปกติที่เกี่ยวข้อง”

นอกจากนี้ศาสตราจารย์ Brian Kennedy ผู้อำนวยการศูนย์ชะลอวัยที่มีสุขภาพดีแห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์กล่าวว่า“ เป็นที่น่าสนใจว่าไมโครไบโอมของสัตว์ที่มีอายุมากสามารถส่งเสริมฟีโนไทป์ที่อ่อนเยาว์ในเด็กได้”

“ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าไมโครไบโอต้าที่มีอายุมากได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อชดเชยการขาดดุลสะสมของโฮสต์และนำไปสู่คำถามที่ว่าไมโครไบโอมจากสัตว์เล็กจะมีผลกระทบมากหรือน้อยต่อโฮสต์ที่อายุน้อยหรือไม่”

“ การค้นพบนี้ทำให้เราเข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างไมโครไบโอมกับโฮสต์ของมันในช่วงอายุและเป็นขั้นตอนสำหรับการพัฒนาการแทรกแซงที่เกี่ยวข้องกับไมโครไบโอมเพื่อส่งเสริมการมีชีวิตที่ยืนยาวอย่างมีสุขภาพดี”

ศ. Brian Kennedy

ผลกระทบสำหรับการรักษาในอนาคต

ผลลัพธ์เหล่านี้มีแนวโน้มอย่างมากสำหรับความก้าวหน้าในอนาคตในการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับวัยเช่นความผิดปกติของระบบประสาท

พวกเขาชี้ให้เห็นว่าองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้และพลวัตมีความอ่อนไหวตามอายุและการตอบสนองต่อตัวชี้นำจุลินทรีย์ในชีวิตในวัยเด็กแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากสิ่งนั้นในชีวิตในภายหลัง

ผลการวิจัยบ่งชี้ว่า microbiota ในลำไส้ของโฮสต์ที่มีอายุมากกว่าที่มีสภาวะสมดุลของการเผาผลาญอาจสนับสนุนสุขภาพของโฮสต์ ในทางตรงกันข้ามในผู้ใหญ่ที่เป็นเบาหวานชนิดที่ 2 ไมโครไบโอมในลำไส้อาจทำให้เกิดการอักเสบ

ข้อ จำกัด ของการศึกษานี้รวมถึงความจริงที่ว่าไมโครไบโอมอาจเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการศึกษาแม้จะอยู่ภายใต้การทดลองที่มีการควบคุมเช่นที่นำเสนอไว้ที่นี่

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าสารจุลินทรีย์อื่น ๆ และทางเดินของเซลล์มีบทบาทในการศึกษา แต่นักวิจัยไม่ได้ตรวจสอบสิ่งเหล่านี้ในการศึกษานี้