Střevní mikrobiom a stárnutí: Vztah k regeneraci střeva a terapeutické možnosti
Složení střevního mikrobiomu se v průběhu života mění. K těmto změnám pravděpodobně přispívá řada faktorů, včetně snížené fyzické aktivity, změn ve stravování a poklesu schopnosti imunitního systému udržovat nežádoucí mikrobiální populace pod kontrolou. S přibývajícím věkem se zvyšuje počet mikrobů schopných vyvolávat zánět, zatímco počet mikrobů odpovědných za tvorbu prospěšných metabolitů klesá. Tyto procesy však nejsou považovány za nevyhnutelné.
Transplantace fekální mikrobioty (FMT) může trvale změnit složení střevního mikrobiomu. Studie na zvířatech ukázaly omlazení stárnoucího střevního mikrobiomu, zlepšení zdravotního stavu a prodloužení délky života po transplantaci fekální mikrobioty z mladých dárcovských zvířat do starých příjemců.
V humánní medicíně byla transplantace fekální mikrobioty až donedávna prováděna v oblasti s omezenou regulací. Její využití se soustředilo především na závažné případy bakteriálního přerůstání a střevní dysfunkce, jako je například infekce C. difficile. Specifický přístup k získávání a přípravě dárcovského materiálu nedávno získal schválení ze strany FDA, což představuje poměrně nový vývoj. I přes zprávy o individuální aplikaci transplantace fekální mikrobioty mimo regulované prostředí a existenci dodavatelů jako Human Microbes, existuje prozatím málo pevných humánních dat týkajících se využití transplantace fekální mikrobioty v kontextu stárnutí a chorob souvisejících s věkem. Tento stav pravděpodobně přetrvá, neboť je obtížné generovat silné a obhajitelné duševní vlastnictví pro transplantaci fekální mikrobioty, přičemž potenciál monopolu plynoucího z duševního vlastnictví je nezbytný pro přilákání značných finančních prostředků potřebných pro regulovaný klinický vývoj.
Jedním z možných řešení této překážky je, aby výzkumná skupina a později společnost vyvinula dobře definovaný probiotický přístup k omlazení střevního mikrobiomu a prokázala jeho specifické výhody. To by muselo zahrnovat významný pokrok oproti současnému využití a výrobě probiotik, s největší pravděpodobností kultivaci a kontrolu kvality specifických kombinací desítek až stovek mikrobiálních druhů, s cílem napodobit mladistvý střevní mikrobiom v klíčových aspektech a trvale tak změnit složení střevního mikrobiomu pacienta po léčbě. Vzhledem k pobídkám v oblasti výzkumu a lékařského průmyslu se to jeví jako nejpravděpodobnější směr vývoje, spíše než rozsáhlá expanze využití transplantace fekální mikrobioty.
Vliv mikrobioty na střevní kmenové buňky
Studie s názvem „Microbiota from young mice restore the function of aged ISCs“ se zaměřila na vztah mezi střevní mikrobiotou a regeneračními procesy ve střevě. Střevní epitel závisí na střevních kmenových buňkách (ISCs) pro udržení homeostázy. S věkem se snižuje rychlost obměny střevního epitelu, což je alespoň částečně způsobeno poklesem funkce ISCs.
Stárnoucí ISCs vykazují ve srovnání s mladými ISCs sníženou schopnost samoobnovy a diferenciace. Tento celkový pokles regenerační kapacity ISCs vede k pomalejšímu zotavení z poškození a činí tak střevo zranitelnějším vůči poranění. Snížená funkce stárnoucích ISCs je částečně způsobena poklesem kanonické signalizace Wnt v rámci samotných ISCs a v okolních střevních kryptách.
Střevo je orgán, který hostí rozsáhlou kolekci mikrobioty, včetně bakterií, virů, hub a prvoků. Mikrobiota chrání hostitele před invazí patogenních mikrobů a podporuje udržení střevního epitelu regulací různých signalizačních mechanismů, které ovlivňují střevní epiteliální buňky přímo nebo nepřímo prostřednictvím buněk niky. Složení střevní mikrobioty se s věkem mění. U starších myší klesá diverzita prospěšných mikrobů, zatímco populace patogenních mikrobů se zvyšuje. U stárnoucích lidí je mikrobiální diverzita rovněž nižší ve srovnání s mladými jedinci.
Zmíněná studie ukázala, že změny v mikrobiotě spojené se stárnutím mohou modulovat kanonickou Wnt signalizaci na bázi Ascl2 a regenerační funkci ISCs. Přenos fekální mikrobioty z mladých myší na staré myši, vedoucí k mikrobiotě podobnější mladé, obnovil expresi genů Ascl2 a Lgr5 v kryptách a ISCs a posílil mitotickou aktivitu v kryptách a regenerační funkci ISCs.
Přenos stárnoucí mikrobioty na mladé myši ovlivnil Wnt signalizaci a funkci mladých ISCs jen okrajově. Je možné, že mladé krypty jsou odolnější vůči akutním změnám v relativním složení mikrobioty ve srovnání se stárnoucími kryptami. Naopak, silné snížení celkové úrovně mikrobioty, jako u zvířat léčených antibiotiky, významně ovlivňuje Wnt signalizaci a mitotickou aktivitu v mladých kryptách. Změny signalizace vyvolané mikrobiotou se navíc neomezují pouze na ISCs, ale byly pozorovány také v Panethových buňkách, což jsou buňky niky, které sekretují Wnt podporující funkci ISCs.
Zjištění studie implikují, že složení střevní mikrobioty hraje klíčovou roli v regulaci funkce ISCs. Tyto údaje naznačují potenciální terapeutické přístupy pro změny ve funkci ISCs související se stárnutím prostřednictvím modulace složení mikrobioty.