Adakah bakteria usus adalah kunci untuk penuaan yang sihat?
Semakin banyak kajian baru-baru ini mengajukan soalan penting: Adakah bakteria usus memegang kunci penuaan yang sihat? Penyelidikan baru, yang baru-baru ini dibentangkan di London Microbiome Meeting, membawa kita lebih dekat dengan jawapannya.
Dalam mitos kuno Tithonus, protagonis eponim meminta para dewa untuk hidup selama-lamanya tetapi lupa menuntut pemuda abadi.
Walaupun dia memperoleh keabadian, penyakit-penyakit pada usia tua akhirnya mengalahkan Tithonus, dan dia sangat menyesal atas keabadiannya.
Walaupun mencapai umur panjang adalah tujuan yang mesti dikejar dan cita-cita yang telah ditanggung oleh manusia sejak zaman Yunani Kuno, mitos Tithonus mengingatkan kita bahawa umur panjang tidak mempunyai nilai jika dibebani penyakit.
Apabila jangka hayat manusia meningkat, populasi dunia semakin tua dengan kadar yang jauh lebih tinggi. Sebenarnya, PBB menganggarkan bahawa populasi warga emas - iaitu jumlah orang berusia 60 tahun ke atas - meningkat pada kadar kira-kira 3 peratus setiap tahun.
Pada masa ini, terdapat 962 juta orang berumur 60 tahun ke atas di seluruh dunia, menurut anggaran terkini. Menjelang tahun 2050, jumlah ini diproyeksikan meningkat dua kali ganda, dan jumlah orang berusia 80 tahun ke atas dijangka meningkat tiga kali ganda.
Pelbagai penyakit kronik menyertai penuaan. Menjelang tahun 2060, misalnya, beban penyakit Alzheimer di Amerika Syarikat akan meningkat dua kali lipat, kata Pusat Pengawalan dan Pencegahan Penyakit (CDC).
Mereka meramalkan bahawa hampir 14 juta orang akan menderita demensia Alzheimer dan bentuk lain pada masa itu, dan para penyelidik berusaha keras untuk mencegah penyakit ini dan penyakit yang berkaitan dengan usia.
Jadi, soalan "Bagaimana kita boleh hidup lebih lama dan lebih sihat hidup? " perlahan-lahan menggantikan yang "Bagaimana kita dapat hidup lebih lama?" Ketika para saintis memulai pencarian untuk bidang kesehatan yang lebih lama, semakin jelas bahawa penuaan bukan hanya proses yang tidak dapat dielakkan yang hanya "terjadi", tetapi ada mekanisme molekul yang tepat yang mengaturnya.
Marina Ezcurra, Ph.D. - seorang pensyarah ilmu saraf di School of Biological & Chemical Sciences di Queen Mary University of London di United Kingdom - mendedikasikan waktunya untuk memahami mekanisme ini.
Penyelidikannya memfokuskan pada bagaimana penuaan dan penyakit yang berkaitan terjadi pada cacing yang disebut Caenorhabditis elegans. Baru-baru ini, Ezcurra dan pasukannya telah meneliti penuaan gastrointestinal dan peranan mikrobioma dalam proses ini.
Pada 24 Oktober 2018, Ezcurra memaparkan penyelidikannya di London Microbiome Meeting di UK. Dalam ciri Spotlight ini, kami melaporkan mengenai hasil utama dari pembentangannya.
Menggunakan ‘worm-bug’ untuk mengkaji penuaan manusia
Dalam pembentangannya - berjudul "The worm-bug: sistem model gabungan untuk mengkaji interaksi host-microbiome" - Ezcurra memperkenalkan C. elegans sebagai model yang layak untuk mengkaji penuaan. C. elegans mempunyai jangka hayat hanya 2-3 minggu, tetapi seiring bertambahnya usia, ia mengembangkan beberapa patologi - sama seperti organisma manusia.
Walau bagaimanapun, dalam kes C. elegans, semua patologi menjadi satu: penuaan gastrousus.
Seperti yang dijelaskan oleh Ezcurra dalam ceramahnya, semua rawatan yang meningkatkan umur yang telah diterapkan oleh para saintis C. elegans bekerja dengan menekan penuaan usus.
Menggunakan C. elegans, penyelidik dapat mengkaji pelbagai proses yang berkaitan dengan usia, seperti ketahanan terhadap tekanan, pertumbuhan, kesuburan, dan jangka hayat. Pakar juga telah menggunakan C. elegans sebagai model untuk beberapa penyakit manusia, seperti Alzheimer.
Ezcurra memetik penyelidikan yang ada yang melihat C. elegans diberi makan dengan Escherichia coli. Ketika cacing memakan bakteria, para penyelidik mencipta kira-kira 4.000 strain mutan E coli, masing-masing dengan gen tertentu dihapuskan. Kemudian, pasukan memberi makan C. elegans setiap ketegangan ini dan meneliti kesannya.
Pengarang kajian kanan Meng Wang - yang merupakan profesor genetik molekul dan manusia di Baylor College of Medicine di Houston, TX - melaporkan penemuan itu, dengan mengatakan, "Kami memberi makan C. elegans setiap individu bakteria mutan dan kemudian melihat jangka hayat cacing. "
"Dari hampir 4.000 gen bakteria yang kami uji, 29, ketika dihapus, meningkatkan jangka hayat cacing. Dua belas dari mutan bakteria ini juga melindungi cacing dari pertumbuhan tumor dan pengumpulan amiloid-beta, ciri penyakit Alzheimer pada manusia. "
Meng Wang
Juga, para penyelidik mendapati bahawa satu mutan bakteria menghasilkan bahan yang dipanggil asid kolanik; sebatian ini meningkatkan umur panjang dengan merangsang aktiviti di mitokondria, yang disebut sebagai pusat kuasa sel, yang bertanggungjawab mengubah nutrien menjadi tenaga.
Melawan penuaan dengan ubat diabetes
Dalam ceramahnya, Ezcurra menyebut satu lagi contoh penyelidikan yang berjaya dalam C. elegans yang menunjukkan kesan mikrobioma pada proses penuaan. Kajian ini melibatkan metformin ubat diabetes yang biasa.
Metformin kini merupakan ubat diabetes yang paling banyak diresepkan di dunia. Penyelidikan sebelumnya mendapati bahawa ubat oral tidak hanya mengurangkan kadar gula dalam darah, tetapi juga mengurangkan risiko barah.
Para saintis mendapati bahawa ubat tersebut dapat melambatkan penuaan pada tikus dan C. elegans. Metformin kini diuji dalam ujian klinikal sebagai rawatan berpotensi melawan penyakit penuaan dan penuaan.
Seperti yang dijelaskan oleh penyelidik dalam ceramahnya, ini bermakna metformin berpotensi menargetkan beberapa penyakit kronik yang berkaitan dengan usia sekaligus. Metformin mungkin dapat menargetkan bukan hanya diabetes, tetapi juga kanser dan patologi Alzheimer.
Perkara menarik mengenai kesan metformin adalah bahawa ia melambatkan penuaan melalui bakteria. Kajian di C. elegans yang dipetik oleh Ezcurra telah menunjukkan bahawa kesan panjang umur metformin tidak berfungsi sekiranya tiada bakteria.
Secara khusus, metformin mempengaruhi metabolisme bakteria folat, Ezcurra menjelaskan, yang seterusnya, memicu reaksi berantai yang berakhir dengan pengaktifan jalur molekul yang diketahui mengatur penuaan.
Menggabungkan E coli dengan C. elegans
Penyelidikan Ezcurra sendiri bertujuan untuk menggabungkan dua organisma model - E coli dan C. elegans - untuk mengkaji bagaimana bakteria memediasi proses penuaan.
Kajian terdahulu telah menggerakkan mikrobioma C. elegans, dan yang lain telah menjajah usus C. elegans dengan E coli OP50 dan melihat beberapa kesan menarik. Ketegangan bakteria mempunyai kesan positif pada pembiakan, imuniti, dan tindak balas organisma terhadap tekanan.
Oleh itu, Ezcurra dan rakan-rakannya tertanya-tanya adakah kesan tambahan yang ada pada OP50 terhadap proses penuaan. Eksperimen yang dilakukan di makmalnya menunjukkan bahawa menambahkan antibiotik pada cacing yang dijajah E coli OP50 meningkatkan penuaan usus. Menghapuskan pertumbuhan bakteria melambatkan atrofi usus yang cenderung berlaku seiring dengan usia C. elegans.
Juga, para penyelidik menemui dua jenis bakteria dari C. elegans mikrobioma yang mengurangkan penuaan usus. Oleh itu, penyelidikan mendapati, kesan anti-penuaan juga dapat dicapai tanpa menghapuskan pertumbuhan bakteria, tetapi dengan melakukan sebaliknya: menjajah usus dengan jenis bakteria tertentu.
Satu lagi eksperimen yang dijalankan di makmal Ezcurra menggunakan model penyakit manusia yang telah digunakan sebelumnya C. elegans untuk mencipta kelumpuhan otot yang berkaitan dengan usia. Para penyelidik menganalisis kesan "koktel" dari 14 jenis bakteria yang berbeza yang membentuk mikrobiom eksperimen.
Mereka mendapati bahawa koktel eksperimen ini sangat menekan kelumpuhan akibat usia. Juga, media yang diekstrak dari mikrobiom eksperimen mempunyai kesan positif yang sama.
Bakteria usus dan penuaan manusia: Apa yang seterusnya?
Pada masa akan datang, pasukan Ezcurra bertujuan untuk melihat apakah ia dapat menjajah C. elegans dengan strain bakteria manusia untuk mengkaji kesan penuaan dan kesihatan.
Penyelidik baru-baru ini mendapat dana dari Wellcome Trust untuk menggunakan mikrobiom manusia sederhana - seperti bakteria yang mempunyai kesan yang baik terhadap kesihatan dan bakteria yang memberi kesan negatif kepada kesihatan - dan mengkaji kesannya di C. elegans.
Dengan menggunakan pencitraan masa nyata, para saintis berharap dapat menguraikan mekanisme molekul yang menyokong interaksi antara host dan mikrobioma, serta kesannya terhadap proses penuaan.
"Langkah seterusnya untuk penyelidikan saya," kata Ezcurra Berita Perubatan Hari Ini, "Adalah untuk menggunakan C. elegans untuk mengemukakan soalan khusus mengenai peranan mikrobioma dalam kesihatan manusia. "
"Terdapat banyak, banyak kajian yang menunjukkan bahawa ada kaitan antara mikrobioma dan penyakit, seperti penyakit psikiatri, penyakit neurodegeneratif, obesiti, diabetes dll, tetapi kita tidak memahami apa sebab dan apa kesannya."
"Ada kebutuhan nyata untuk mengetahui hubungan yang tepat antara komposisi mikrobioma dan penyakit," lanjutnya. "Strain mikroba mana yang menyumbang kepada kesihatan dan penyakit, dan yang lebih penting lagi, bagaimana strain ini menyumbang kepada kesihatan?"
"Sudah menjadi jelas bahawa kepelbagaian mikrobioma penting untuk kesihatan manusia," tambah Ezcurra. "Banyak faktor menyumbang kepada kepelbagaian mikrobioma, seperti diet dan gaya hidup, dan ketika kita menjadi tua kita biasanya mengalami kerugian dalam kepelbagaian."
"Dengan lebih memahami hubungan antara pemakanan, mikrobioma, dan kesihatan, kita dapat memahami bagaimana orang tua dapat menjaga mikrobioma mereka, dan juga membantu mereka secara langsung dengan menggunakan strategi pra dan probiotik. Ini akan membantu kita menua dengan cara yang lebih baik, menjaga kesihatan dan kualiti hidup pada usia tua tanpa ubat atau pembedahan. "
Marina Ezcurra, Ph.D.
