Artikel zur Langlebigkeit

Bakterien im Darm können den Alterungsprozess verändern

skizze des Darmmikrobioms, Darmgesundheit, Magen-Darm-Trakt
  • Forscher transplantierten Darmmikroben älterer Mäuse in junge, bakterienfreie Mäuse; Die jungen Mäuse hatten nach 8 Wochen ein gesteigertes Darmwachstum und eine gesteigerte Neurogenese.

  • Die Neurogenese oder Neuronenproduktion im Gehirn war auf einen Anstieg von Butyrat zurückzuführen, einer kurzkettigen Fettsäure, die Darmmikroben in Gegenwart fermentierbarer Fasern produzieren.

  • Butyrat stimuliert FGF21, ein Hormon, das die Langlebigkeit fördert und Energie und Stoffwechsel reguliert.

Der Artikel wurde in den Nachrichten der Nanyang Technological University (Singapur) veröffentlicht.

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Nanyang Technological University in Singapur (NTU Singapore) hat herausgefunden, dass im Darm lebende Mikroorganismen den Alterungsprozess verändern können, was zur Entwicklung einer lebensmittelbasierten Behandlung zur Verlangsamung des Alterungsprozesses führen könnte.

Alle lebenden Organismen, einschließlich des Menschen, koexistieren mit einer Vielzahl von Mikrobenarten, die in und auf ihnen leben, und die in den letzten 20 Jahren durchgeführte Forschung hat ihre wichtige Rolle in Ernährung, Physiologie, Stoffwechsel und Verhalten nachgewiesen.

Mithilfe von Mäusen transplantierte das Team um Professor Sven Pettersson von der Lee Kong Chian School of Medicine der NTU Darmmikroben von alten Mäusen (24 Monate alt) in junge, keimfreie Mäuse (6 Wochen alt). Nach acht Wochen zeigten die jungen Mäuse ein gesteigertes Darmwachstum und eine erhöhte Produktion von Neuronen im Gehirn, was als Neurogenese bezeichnet wird.

Das Team zeigte, dass die erhöhte Neurogenese auf eine Anreicherung von Darmmikroben zurückzuführen ist, die eine bestimmte kurzkettige Fettsäure namens Butyrat produzieren.

Butyrat entsteht durch mikrobielle Fermentation von Ballaststoffen im unteren Darmtrakt und stimuliert die Produktion eines lebensverlängernden Hormons namens FGF21, das eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Energie und des Stoffwechsels des Körpers spielt. Mit zunehmendem Alter nimmt die Butyratproduktion ab.

Die Forscher zeigten dann, dass die alleinige Verabreichung von Butyrat an junge, keimfreie Mäuse die gleichen Auswirkungen auf die Neurogenese bei Erwachsenen hatte.

Die Studie wurde gestern (13. November) in Science Translational Medicine veröffentlicht und von Forschern aus Singapur, Großbritannien und Australien durchgeführt.

„Wir haben herausgefunden, dass Mikroben, die einer alten Maus entnommen wurden, das Nervenwachstum einer jüngeren Maus unterstützen können“, sagte Prof. Pettersson. „Das ist eine überraschende und sehr interessante Beobachtung, insbesondere weil wir die neurostimulierende Wirkung durch die alleinige Verwendung von Butyrat nachahmen können.“

„Diese Ergebnisse werden uns dazu veranlassen, zu untersuchen, ob Butyrat die Reparatur und den Wiederaufbau in Situationen wie Schlaganfall oder Wirbelsäulenschäden unterstützen und beschleunigtes Altern und kognitiven Verfall abschwächen könnte.“

Das Team untersuchte auch die Auswirkungen von Darmmikrobentransplantationen von alten auf junge Mäuse auf die Funktionen des Verdauungssystems.

Mit zunehmendem Alter nimmt die Lebensfähigkeit der Dünndarmzellen ab, was mit einer verminderten Schleimproduktion einhergeht, die die Darmzellen anfälliger für Schäden und Zelltod macht.

Allerdings trägt der Zusatz von Butyrat dazu bei, die Darmbarrierefunktion besser zu regulieren und das Entzündungsrisiko zu verringern.

Das Team fand heraus, dass Mäuse, die Mikroben vom alten Spender erhielten, an Länge und Breite der Darmzotten – der Wand des Dünndarms – zunahmen. Darüber hinaus waren sowohl der Dünndarm als auch der Dickdarm bei den alten Mäusen länger als bei den jungen, keimfreien Mäusen.

Die Entdeckung zeigt, dass Darmmikroben einen alternden Körper durch positive Stimulation ausgleichen und unterstützen können.

Dies deutet auf eine neue potenzielle Methode zur Bekämpfung der negativen Auswirkungen des Alterns hin, indem die Anreicherung und Aktivierung von Butyrat nachgeahmt wird. 

„Wir können uns zukünftige Humanstudien vorstellen, in denen wir die Fähigkeit von Nahrungsmitteln mit Butyrat testen würden, gesundes Altern und die Neurogenese bei Erwachsenen zu unterstützen“, sagte Prof. Pettersson.

„In Singapur mit seiner starken Esskultur wäre die Erforschung der Verwendung von Lebensmitteln zur „Heilung“ ein interessanter nächster Schritt, und die Ergebnisse könnten für Singapurs Bestreben, ein gesundes Altern seiner Silbergeneration zu unterstützen, wichtig sein.“

Gruppenleiter Dr. Dario Riccardo Valenzano vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Deutschland, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte, die Entdeckung sei ein Meilenstein in der Mikrobiomforschung.

„Diese Ergebnisse sind aufregend und werfen mehrere neue offene Fragen sowohl für die Biologie des Alterns als auch für die Mikrobiomforschung auf, einschließlich der Frage, ob es während des Lebens von Mäusen zu einer aktiven Aneignung von Butyrat produzierenden Mikroben kommt und ob extremes Altern zu einem Verlust dieser grundlegenden mikrobiellen Gemeinschaft führt, was möglicherweise der Fall ist.“ letztendlich für Dysbiose und altersbedingte Funktionsstörungen verantwortlich sein“, fügte er hinzu.

Professor Brian Kennedy, Direktor des Zentrums für gesundes Altern an der National University of Singapore, der eine unabhängige Meinung äußerte, sagte: „Es ist faszinierend, dass das Mikrobiom eines alten Tieres jugendliche Phänotypen bei einem jungen Empfänger fördern kann.“ Dies deutet darauf hin, dass sich die Mikrobiota mit zunehmendem Alter verändert hat, um die zunehmenden Defizite des Wirts auszugleichen, und wirft die Frage auf, ob das Mikrobiom eines jungen Tieres größere oder geringere Auswirkungen auf einen jungen Wirt haben würde. Die Ergebnisse bringen unser Verständnis der Beziehung zwischen dem Mikrobiom und seinem Wirt während des Alterns voran und schaffen die Grundlage für die Entwicklung mikrobiombezogener Interventionen zur Förderung einer gesunden Langlebigkeit.“

Die Studie baut auf früheren Studien von Prof. Pettersson auf, in denen es darum ging, wie die Transplantation von Darmmikroben von gesunden Mäusen das Muskelwachstum und die Muskelfunktion bei keimfreien Mäusen mit Muskelatrophie, also dem Verlust von Skelettmuskelmasse, wiederherstellen kann.

Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche translationale Medizin im November 2019.

 



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