Vztah mezi stárnutím střeva a změnami střevního mikrobiomu
Nová studie publikovaná v časopise *Aging Cell* objasňuje vztah mezi procesem stárnutí střeva a souvisejícími změnami ve složení střevního mikrobiomu. Tato zjištění přispívají k pochopení komplexních mechanismů, které ovlivňují zdraví trávicího traktu ve stáří.
Vzájemně propojené systémy trávicího traktu
Lidské střevo funguje na základě interakce dvou odlišných souborů buněk. První zahrnuje vlastní buňky těla, jako je střevní bariéra oddělující střevo od zbytku těla, různé typy imunitních buněk a Peyerovy plaky s folikulárně asociovaným epitelem (FAE), které obsahují mikroklkové buňky (M buňky plnící klíčové imunoregulační úlohy. Druhý systém představuje střevní mikrobiom, tedy různorodé bakterie, které napomáhají trávení potravy.
Ve zdravém organismu se tyto dva koevolvované biologické systémy vzájemně podporují. Například mastné kyseliny s krátkým řetězcem, produkované prospěšnými mikroorganismy, podporují imunitní funkce, zprostředkovávají signalizaci přes Toll-like receptory (TLR) a přivolávají T regulační buňky (Tregs). Nicméně s postupujícím věkem se tato vzájemná závislost začíná narušovat. Populace prospěšných bakterií, jako jsou *Bifidobacterium* a *Faecalibacterium*, se snižují a jsou nahrazovány škodlivými *Enterobacteriaceae*, které produkují odlišné metabolity, postrádající potřebné mastné kyseliny s krátkým řetězcem.
Změny imunitních funkcí ve stáří
K prozkoumání tohoto vztahu autoři nejprve analyzovali střeva tříapůlměsíčních a čtyřiadvacetiměsíčních myší Black 6 divokého typu. U starších myší bylo pozorováno zvýšené množství senescencí spojeného sekrečního fenotypu (SASP), zahrnujícího zánětlivé faktory a biomarker senescence p16, což je jev známý i z jiných částí těla. Současně byly sníženy markery související s funkcí střevní bariéry.
Celková populace T pomocných buněk ve střevech se s věkem snižovala a zbývající buňky byly disproporčně zastoupeny podtypy Th1 a Th17, což naznačuje zvýšený zánět. Také vylučování imunoglobulinu A (IgA) bylo u starších myší redukováno. Hladiny lipopolysacharidu (LPS) ve výkalech zůstaly nezměněny, i přes zvýšení v séru u starších zvířat. Tento nález může signalizovat narušení funkce střevní bariéry, umožňující průnik bakteriálních komponent ze střeva do krevního oběhu.
Výzkumníci se zaměřili také na buňky FAE. Ve srovnání s mladými myšmi měly tyto buňky u starších myší 446 genů s vyšší expresí a 132 genů s nižší expresí. Zjištěné změny v expresi genů odpovídaly změnám pozorovaným ve výkalech, týkajícím se IgA, slizniční imunity a různých imunoregulačních procesů.
Bakteriální posuny a stárnutí střeva jsou úzce provázány
Ačkoli druhy *Bacillota* (dříve známé jako *Firmicutes*) zůstaly drtivou většinou u mladších i starších myší, jejich podíl se s věkem snižoval. Nahrazovaly je *Bacteroidota*; *Lactobacillus*; *Desulfovibrio*, který produkuje sirovodík; *Candidatus Saccharimonas*, patogenní bakterie podporující střevní adenom; a různé další, některé málo zdokumentované druhy.
Byl zaznamenán také nárůst bakterie *Marvinbryantia*. Tento bakteriální typ může být v některých kontextech prospěšný namísto škodlivého; jiná studie například uvádí jeho ochrannou roli proti cirhóze. Avšak v této studii bylo zjištěno, že *Marvinbryantia*, společně s *Candidatus Saccharimonas* a *Desulfovibrio*, je spojena s narušením schopnosti M buněk správně rozpoznávat antigeny, což bylo měřeno změnami v souvisejících genech.
Při zavedení patogennějšího druhu, *Clostridium difficile*, do střev měly starší myši významně vyšší imunitní infiltraci a zřetelnější zánět. Mladší myši však vykazovaly vyšší úroveň krátkodobého zánětu měřeného pomocí IL-17A. U starších myší nebyl statisticky významný nárůst, jelikož měly podstatně vyšší hladiny IL-17A již v nepřítomnosti tohoto patogenu.
Výzkumníci shrnují narušení střevní bariéry a nárůst senescence a zánětu jako „komplexní, vzájemně závislou zpětnovazební smyčku“, která vede k „věkem podmíněnému narušení koordinace mezi hostitelem a mikrobiotou“. Tento zhoršující se vztah podporuje kolonizaci nepřátelskými bakteriemi, které využívají snížené ochrany, čímž spouštějí sestupnou spirálu vedoucí k dalšímu poškození. Autoři uvádějí, že se jim nepodařilo prokázat, zda počátečními hnacími silami této spirály byly bakteriální změny nebo přirozené stárnutí organismu.
Specifika a omezení výzkumu na myších modelech
Jednalo se o studii na myších, a laboratorní myši žijí ve značně odlišných podmínkách než lidé, kteří jsou vystaveni mnoha dalším zdrojům bakterií a konzumují rozmanitější stravu ovlivňující bakteriální populace. Navíc některé bakteriální druhy hrající klíčovou roli ve zdraví střev myší nejsou u lidí převládající a nemají přesné ekvivalenty. Například skupina „Segmented Filamentous Bacteria“, u níž byla u myší zjištěna klíčová role v aktivaci T pomocných buněk, nemá lidský protějšek. Výzkumníci komentují, že organoidy vytvořené z lidských střevních buněk mohou být nezbytné pro správné pochopení vztahu mezi lidským střevem a bakteriemi, které hostí.