Ученые нашли в кишечнике эликсир молодости

Кишечные бактерии производят метаболиты, способные напрямую влиять на продолжительность жизни хозяина. Это подтвердили японские исследователи из Университета Киндай и Университета Канадзавы. Результаты опубликованы в научном журнале mBio.

Микробиота кишечника влияет на многие аспекты физиологии хозяина, включая метаболические и иммунные функции. Многие метаболиты, производимые кишечными бактериями, могут проходить через кишечный эпителий и попадать в ткани хозяина. Однако определить конкретный вклад отдельных бактериальных метаболитов в продолжительность жизни до сих пор было сложно.

Чтобы закрыть пробел, команда использовала гнотобиотических мух дрозофил, колонизированных генетически модифицированными штаммами кишечной палочки (E. coli). Это позволило сравнить насекомых с бактериями, способными производить полиамины, и с бактериями, у которых гены производства полиаминов были удалены.

"Полиамины, включая путресцин и спермидин, - известные метаболиты кишечных микробов, связанные с улучшением биологических функций и продлением жизни. Мы хотели понять, могут ли полиамины, производимые specifically кишечными бактериями, напрямую влиять на продолжительность жизни хозяина, независимо от полиаминов, полученных с пищей", - пояснил доктор Син Курихара, руководивший исследованием.

Сначала ученые изучили эффект диетических полиаминов на стерильных мухах, которых содержали на химически определенной диете без полиаминов, с добавлением путресцина или спермидина. Обе группы с добавками жили значительно дольше мух на диете без полиаминов. Средняя продолжительность жизни составила 20,8 дня для получавших путресцин и 21,1 дня для получавших спермидин - против всего 18,2 дня в контрольной группе.

Затем команда проверила, могут ли полиамины, производимые именно кишечными бактериями, способствовать продлению жизни. Мух колонизировали одним из трех генетически различных штаммов E. coli: SK929 (дикий тип, производящий путресцин), SK930 (мутант с удаленными тремя генами биосинтеза путресцина) и SK931 (комплементированный штамм, способный производить путресцин). Все группы содержали на модифицированной диете без полиаминов.

Путресцин обнаружили в гомогенатах целых мух, колонизированных SK929 и SK931, на уровне примерно 1,2 и 1,3 нмоль/мг соответственно. У мух с SK930 он был ниже предела обнаружения. Спермидин детектировали во всех трех группах, что согласуется со способностью мух синтезировать полиамины самостоятельно. Более высокие уровни путресцина у мух с производящими штаммами указывают на поглощение бактериального путресцина хозяином и его превращение в спермидин.

Результаты по продолжительности жизни показали полозависимые различия. У самцов, колонизированных производящими путресцин штаммами SK929 и SK931, средняя продолжительность жизни составила 13,8 и 12,6 дня соответственно - против 11,0 дня у мух со штаммом SK930, не производящим полиамины. Обе группы с производящими штаммами жили значительно дольше.

У самок эффект был менее согласованным между штаммами. Самки с SK929 жили в среднем 14,9 дня - значительно дольше 11,0 дня контрольной группы со штаммом SK930, - однако комплементированный штамм SK931 дал среднюю продолжительность жизни всего 10,7 дня. Средний эффект продления жизни составил 14–35% в зависимости от штамма и пола особи.

Исследователи также изучили молекулярные механизмы, лежащие в основе продления жизни. По сравнению с контрольной группой без полиаминов взаимодействие хозяина с производящими полиамины бактериями коррелировало со значительным снижением экспрессии TotM и Halo. Поскольку TotM связан с иммунным/стрессовым сигнальным путем JAK/STAT, который активируется с возрастом, его снижение может способствовать продлению жизни. Однако точный механизм еще предстоит выяснить.