Пересадка фекалій продовжила рибам життя

Німецькі дослідники з інституту Біології Старенія вперше поспостерігали ефект омолоджування після обміну кишковою мікрофлорою між невеликими рибами, які називаються нотобранхами Фурцера. Термін життя риб, які поїдають фекалії своїх юних побратимів, збільшився більш ніж на третину. Роботу можна прочитати в попередній публікації на.

Мікробіомом називається спільнота бактерій, що мешкають в певних умовах середовища, в даному випадку - в кишечнику. Такі бактерії є симбіонтами своїх господарів, і без них нормальний хід травлення неможливий. Як правило, в кишечнику живе одночасно безліч видів бактерій, що становлять цілу екосистему з певним балансом, зсув якого може сильно вплинути на здоров'я господаря. Останнім часом дослідження мікробіомів стали дуже популярні, вчені вважають, що роль бактерій в організмі не обмежується перетравлюванням їжі, але зачіпає майже всі його життєві функції, включаючи імунітет і навіть пам'ять і здатність до навчання.

Трансплантація мікробіомів вважається перспективною медичною розробкою, і допомагає справлятися з такими небезпечними захворюваннями, як псевдомбранозний коліт (про спеціальні банки фекалій ми вже розповідали раніше), і навіть з менш серйозними проблемами, наприклад, із запахом із підмишок. Такого роду лікування іноді виявляється набагато ефективнішим і менш шкідливим, ніж застосування антибіотиків.

Відомо, що на тривалість життя впливають, зокрема, температура середовища і характер харчування організму (холод і мала кількість їжі сприяють у деяких організмів її продовженню), але, в цілому, можливості впливати на цей процес вивчені ще недостатньо добре. Відома різниця між складами мікробіомів у молодому і старому віці (показано істотне зниження різноманітності складу мікробіомів у старих особин) наштовхнула вчених на думку про можливий омолоджуючий ефект при відповідній трансплантації. Попередні дослідження показали, також, що відновлення балансу кишкової мікрофлори при дисбактеріозі, наприклад, у дрозофіл, призводить до продовження їх життя.

Нотобранхи живуть всього пару місяців - дуже короткий для хребетної тварини термін - і тому є зручним модельним організмом для дослідження процесів старіння. Вони також є жилем для широкого спектру мікробів в юному віці, а до старості втрачають більшу частину різноманітності своїх симбіонтів. Дивлячись на склад кишечника риби, можна легко визначити її вік, зазначають дослідники. Зниження різноманітності в старості стосується не тільки числа видів бактерій, але і внеску великих таксономічних одиниць у вуглеводний, нуклеотидний і амінокислотний метаболізм. З'ясувалося, що в старих організмах переважають представники, які здатні викликати дисбактеріоз, тоді як юні форми відрізнялися різноманітністю, і; крім того, у них краще були налагоджені системи репарації ДНК, що забезпечує здатність мікробіома захищатися і підтримувати гомеостаз. При цьому старі риби досить значно відрізняються один від одного за складом мікробіома, а у молодих його склад більш-менш однаковий.

Для того, щоб дослідити можливий омолоджувальний ефект трансплантації мікробіома нотобранхів або переконатися в його відсутності, вчені проводили слідчий експеримент. Спочатку вони годували 9,5-тижневих риб антибіотиками, щоб знищити їх власних бактерій, а потім поміщали їх у чистий акваріум, що містить фекалії 6-тижневих риб. «Нотабранхи зазвичай не їдять фекалії, - зазначає генетик Даріо Валенцано, керівник проекту, - але вони пробують на смак все, що нагадує їжу, і тому мікроби зможуть потрапити всередину їх організму». Переконавшись у тому, що мікроби прижилися, вчені стали спостерігати за подальшим перебігом життя риб. Через півтора місяці склад їх кишкової мікрофлори як і раніше був схожий з шеститижневими особами, і досліджувані нотобранхи жваво плавали по акваріуму, на відміну від своїх звичайних однолітків, для яких такий вік вже вважається поважним. Термін життя досліджуваних нотобранхів подовжився, в середньому, на 41 відсоток.

При цьому протилежний експеримент - годування юних риб фекаліями старих риб - не мав зворотного ефекту і не впливав на тривалість їхнього життя. Раніше подібні експерименти «юної крові» проводили, наприклад, з мишами - при об'єднанні двох кровоносних систем більш стара миша поправляла здоров'я, а молода своє не погіршувала.

Транскриптомний аналіз показав, що старіння кишківника нотобранха пов'язане з підвищенням запальних процесів і зниження процесів проліферації і диференціації його клітин. Дослідники вважають, що з віком імунітет риби слабшає, а в мікробіомі починають переважати більш шкідливі бактерії, і організм зайнятий, в основному, боротьбою з ними, а не нормальним функціонуванням, і тому пересадка юних мікробіомів може допомогти відновити колишній баланс і «полагодити» кишечник. Крім того, юний мікробіом може впливати якимось чином і на саму імунну систему. Надалі вчені збираються досліджувати відповідні механізми, а також спробувати провести подібні експерименти на дрозофілах і на мишах. Про те, як старим мишам з метою омолодження пересаджували яєчники юних особин, можна прочитати тут.