По словам доктора Вана, ученые получают все больше доказательств того, что взаимодействие организма с миллионами населяющих его микроорганизмов может оказывать влияние на его функции, в том числе познавательную и метаболическую активность, а также процессы старения. Целью проведенной авторами работы было изучение предполагаемой роли генетического профиля микробиома в долголетии.
По техническим причинам этот вопрос очень сложно изучать на млекопитающих, поэтому исследователи использовали в качестве модели круглых червей C.elegans, представляющих собой прозрачные простые организмы размером с булавочную головку, геном которых во многом схож с геномом человека. В течение 2-3-недельного жизненного цикла эти черви питаются бактериями, вырастают во взрослую особь, размножаются и прогрессивно стареют, утрачивая силу и здоровье, и умирают. Множество лабораторий используют C.elegans в качестве модели для изучения фундаментальных биологических процессов.
Для изучения влияния отдельных бактериальных генов на продолжительность жизни C.elegans авторы использовали полную библиотеку делеций (удалений) генов кишечной палочки Escherichia coli – коллекцию штаммов, каждый из которых является носителем делеции одного из почти 4 000 генов.
Они скармливали червям бактерии мутантных штаммов и после этого оценивали продолжительность их жизни. В результате оказалось, что для почти 4 000 протестированных бактериальных генов делеции 29 генов положительно сказывались на долголетии червей. При этом 12 из них также защищали C.elegans от развития опухолей и накопления бета-амилоида, характерного для болезни Альцгеймера у человека.
Дальнейшие эксперименты показали, что употребление в пищу определенных мутантных штаммов кишечной палочки увеличивало продолжительность жизни нематод посредством воздействия на ряд изученных ранее процессов, ассоциированных со старением этих организмов. Другие мутанты способствовали долголетию за счет повышенной продукции колановой кислоты – полисахарида, составляющего защитную капсулу бактерий. Добавление очищенной колановой кислоты в пищу червей также увеличивало продолжительность их жизни. Аналогичное влияние колановая кислота оказывала при добавлении в корм лабораторных плодовых мушек, а также в среду культивирования человеческих клеток.
Рисунок из статьи в Cell.
Исследователи предполагают, что в будущем полученные ими данные лягут в основу разработки препаратов для замедления процессов старения на основе бактерий или их компонентов.
Интересен также установленный ими факт, что колановая кислота регулирует динамику процессов слияния и деления митохондрий – внутриклеточных структур, являющихся энергетическими центрами клетки.
Эта наблюдения интересны с биологической точки зрения, так как они могут помочь разобраться во взаимодействиях между микроорганизмами и их хозяевами. Существует гипотеза, согласно которой митохондрии появились в результате эволюции бактерий, миллионы лет назад проникших внутрь примитивных клеток. Полученные авторами данные свидетельствуют о том, что бактерии и по сей день оказывают влияние на взаимодействие митохондрий внутри клеток живых организмов. Судя по всему, этот тип взаимодействий очень важен, и его детальное понимание позволит разобраться в глубинных взаимоотношениях между бактериями и организмами, с которыми они сосуществуют.
Статья Bing Han et al. Microbial Genetic Composition Tunes Host Longevity опубликована в журнале Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Baylor College of Medicine:
Gut bacteria might one day help slow down aging process.
