تراه في الإعلانات التجارية كل يوم: كريمات ومستحضرات لتقليل التجاعيد ، وصبغات للتخلص من الشعر الرمادي ، وعلاجات لتقليل آلام العضلات والمفاصل. إلى جانب هذه التغييرات في مستوى السطح ، يؤثر التقدم في السن أيضًا على الفسيولوجيا الداخلية للجسم ، بما في ذلك زيادة الالتهاب في الدماغ (Czirr & Wyss-Coray ، 2012) ، والتنكس في شبكية العين (Hoh Kam et al ، 2010) ، ونفاذية جدران الأمعاء (ما وآخرون ، 1992). تم بناء العديد من الصناعات بهدف عكس علامات الشيخوخة. ولكن هل هناك طريقة لمواجهة آثار الشيخوخة في الجسم على مستوى أعمق من صبغ شعرك؟ تقترح إحدى مجموعات العلماء طريقة فريدة لإعادة عقارب الساعة إلى الوراء فيما يتعلق بالعواقب المرتبطة بالشيخوخة في الدماغ باستخدام نقل الجراثيم البرازية (FMT ؛ Parker et al. ، 2022).
يستخدم FMT مبادئ parabiosis (انظر مقالة معرفة الخلايا العصبية الحقيقية هنا!) لمبادلة ميكروبيومات الأمعاء ، التي تُعرَّف على أنها مجمل البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في الأمعاء السليمة (Sommer et al ، 2013) ، بين الفئران المسنة والشابة. من أجل اختبار فرضيتهم القائلة بأن استخدام FMT لتغيير ميكروبيوم الأمعاء يغير الالتهاب في الدماغ والجسم ، استخدم باركر وزملاؤه نموذجًا للفأر مع فئران عمرها 3 أشهر (فئران صغيرة) وفئران عمرها 24 شهرًا (فئران مسنة) ). قبل بدء التجربة ، قام الباحثون أولاً بجمع المواد البرازية لتحديد خط الأساس لميكروبيوم الفئران الصغير والمتقدم في السن. بعد ذلك ، تم إعطاء الفئران مضادات حيوية لمدة ثلاثة أيام لتقليل البكتيريا الموجودة في أحشائها. بعد العلاج بالمضادات الحيوية ، جمع الباحثون عينة أخرى من البراز. بعد هذه الخطوات الأولية ، تم إجراء جولتين من FMT ، حيث تم إعطاء البراز السائل عن طريق الأنف ووضع الفئران في أقفاص تحتوي على براز وفقًا لمجموعتهم التجريبية. كانت المجموعات التجريبية في هذه الدراسة عبارة عن فئران مسنة تتلقى FMT من فئران صغيرة وفئران صغيرة تتلقى FMT من فئران مسنة ، بينما كانت المجموعات الضابطة عبارة عن فئران شابة تتلقى FMT من فئران شابة أخرى أو محلول تحكم غير برازي (يسمى فئران تحكم صغيرة) و الفئران المسنة التي تتلقى FMT من فئران أخرى مسنة أو محلول تحكم غير برازي (يسمى فئران التحكم المسنة). تم جمع البراز بعد خمسة أيام وبعد أسبوعين. مكن هذا التصميم التجريبي الباحثين من دراسة كيفية تأثير عمر ميكروبيوم الأمعاء على العمليات في الدماغ وشبكية العين والأمعاء.
ملخص رسومي من Parker et al. ، 2022
... يؤدي غرس ميكروبيوم صغير لفأر كبير السن إلى إبطال الاستجابة المناعية التي نلاحظها مع تقدم العمر.
حقق الباحثون أولاً في كيفية تأثير FMT على الاستجابة الالتهابية للخلايا الدبقية الصغيرة ، الخلايا المناعية المقيمة في الدماغ ، في القشرة والجسم الثفني (حزمة ضخمة من الخلايا العصبية التي تسمح لجانبَي الدماغ بالتواصل مع بعضهما البعض) (Heneka et al ، 2019 ؛ Erny et al ، 2015). كان لدى الفئران الضابطة المسنة نشاط الخلايا الدبقية الصغيرة أكثر من الفئران الصغيرة الضابطة ، مما يعكس عملية الشيخوخة الطبيعية. ومع ذلك ، كان لدى الفئران المسنة ذات الميكروبيوم الصغير نشاط أقل بكثير من الخلايا الدبقية الصغيرة من الفئران الضابطة المسنة. والمثير للدهشة أن استجابة الخلايا الدبقية الصغيرة كانت مشابهة تمامًا لما لوحظ في الفئران الشابة. ظهر هذا النمط نفسه أيضًا في الاتجاه المعاكس ، حيث كان لدى الفئران الصغيرة ذات الميكروبيومات المسنة نشاط أكبر بكثير من الخلايا الدبقية الصغيرة مقارنة بالفئران الصغيرة الضابطة ، وهي مماثلة لمستويات التنشيط التي شوهدت في الفئران الضابطة المسنة. يوضح هذا أن عمر الميكروبيوم يؤثر على الاستجابة المناعية في الدماغ ، وأن غرس ميكروبيوم صغير لفأر كبير في السن يضعف الاستجابة المناعية التي تظهر مع تقدم العمر. وبالمثل ، فإن إعطاء ميكروبيوم صغير لفأر صغير يؤدي إلى تسريع تأثير تقدم العمر على الخلايا المناعية في الدماغ.
... يؤثر الميكروبيوم على العمليات المرتبطة بالعمر في شبكية العين ...
بالإضافة إلى فحص الدماغ ، اكتشف الباحثون أيضًا كيف يؤثر عمر ميكروبيوم الأمعاء على شبكية العين. بشكل عام ، تبين أنه مقارنة بالفئران الصغيرة ، زادت الفئران المسنة من التهاب شبكية العين. ومع ذلك ، بعد FMT ، كان لدى الفئران المسنة ذات الميكروبات الصغيرة مستويات التهاب شبكية مماثلة لتلك الموجودة في الفئران الشابة. تمشيا مع النتائج في الدماغ ، كان العكس صحيحًا أيضًا. كانت الفئران الصغيرة ذات الميكروبات المسنة تعاني من التهاب في شبكية العين يشبه الفئران الضابطة مع تقدم العمر. يؤثر ميكروبيوم الأمعاء أيضًا على جزء آخر من الجهاز البصري: قدرة المستقبلات الضوئية على التجدد في شبكية العين بمساعدة بروتين RPE65 ، الذي من المعروف أيضًا أن إنتاجه يتناقص مع تقدم العمر (Cai et al ، 2009). في الفئران المسنة ذات الميكروبات الصغيرة ، كانت هناك زيادة في كمية بروتين RPE65 مقارنة بالفئران المسنة. في الواقع ، كانت مستويات البروتين هذه مماثلة للمستويات لدى الفئران الصغيرة. علاوة على ذلك ، كان لدى الفئران الصغيرة ذات الميكروبات المسنة RPE65 أقل بكثير من الفئران الشابة ، مع مستويات بروتين مماثلة للمستويات التي شوهدت في الفئران المسنة. بشكل عام ، يُظهر هذا أن الميكروبيوم يؤثر على العمليات المرتبطة بالعمر في شبكية العين ، حيث تعكس الميكروبات الشابة وتسرع الميكروبات المسنة العمليات المرتبطة بالشيخوخة.
عضو مهم آخر ، الأمعاء ، لا يسلم أيضًا من آثار الشيخوخة: طبقة الخلية التي تشكل جدار الأمعاء تتسرب بمرور الوقت (Cui et al ، 2019 ؛ Thevaranjan et al ، 2017). على مدار الشيخوخة ، يتناقص استقرار جدار الأمعاء ويصبح أكثر نفاذاً ، مما يسمح للبكتيريا بالتسرب إلى الأطراف ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الالتهاب الكلي (Cui et al ، 2019 ؛ Thevaranjan et al ، 2017). أظهر الباحثون في هذه الدراسة أن عمر الميكروبيوم يؤثر على استقرار جدران الأمعاء. في الفئران المسنة مع ميكروبيوم صغير ، كانت الأمعاء أقل تسريبًا من الفئران الضابطة المسنة. في الواقع ، كانت نفاذية الأمعاء في الفئران المسنة ذات الميكروبيوم الصغير مماثلة للنفاذية التي لوحظت في الفئران الصغيرة. كما أن الفئران المسنة التي لديها ميكروبات صغيرة لديها مستويات من الالتهاب ودليل على وجود بكتيريا في الدم مشابهة للفئران الصغيرة. مرة أخرى ، تصرفت أمعاء الفئران الصغيرة ذات الميكروبات المسنة بشكل مشابه للفئران المسنة ذات الميكروبيومات المسنة من خلال وجود أمعاء متسربة والتهاب أكثر من الفئران الصغيرة ذات الميكروبات الصغيرة. تدعم هذه النتائج الفرضية القائلة بأن الميكروبات المسنة تساهم في زيادة نفاذية الأمعاء ، مما يسهل زيادة الالتهاب عن طريق السماح للبكتيريا بالتسرب إلى مجرى الدم. الأهم من ذلك ، أن إدخال ميكروبيوم صغير من خلال FMT يعكس هذه التأثيرات المرتبطة بالعمر.
... يؤثر عمر ميكروبيوم الأمعاء على وظائف الدماغ والشبكية والأمعاء.
تظهر نتائج الدراسة أن عمر ميكروبيوم الأمعاء يؤثر على وظائف المخ وشبكية العين والأمعاء. ولكن كيف تختلف الميكروبيومات الصغيرة والكبيرة عن بعضها البعض؟ للإجابة على هذا السؤال ، قام الباحثون بتسلسل الحمض النووي للميكروبيوم الموجود في عينات البراز التي تم جمعها على مدار التجربة. كان للميكروبيوم الصغير وكبار السن بالفعل تركيبات جينية مختلفة قبل حدوث FMT ، لكن FMT غيّر بشكل كبير التركيب الجيني لكل من الميكروبيوم. كان لدى الفئران الصغيرة ذات الميكروبيومات المسنة تركيبة مشابهة جدًا لفئران التحكم المسنة ، في حين كان التركيب الجيني في الفئران المسنة ذات الميكروبيوم الصغير مختلفًا عن الفئران الشابة ذات الميكروبيوم الصغير - كانت في مكان ما بينهما. تحتوي الفئران الضابطة والفئران الصغيرة ذات الميكروبات المسنة على بكتيريا في الغالب من المذبذبات و بريفوتيلا جنس، Firmicutes phylum و الملبنة johnsonii ، في حين أن الفئران الصغيرة والفئران المسنة ذات الميكروبات الصغيرة كانت تحتوي على بكتيريا في الغالب من الشقاء, أكرمانسيا, بارابكتيرويد, كلوستريديومو معوي مجموعات. عند التحقيق في السبب المحتمل لهذه التغيرات المرتبطة بالعمر ، وجد الباحثون أن المسارات التي تدخل في إنتاج الدهون والفيتامينات (التي تعتمد على المستقلبات التي تنتجها البكتيريا) ، تختلف بين الميكروبات المسنة والشابة. هناك عيب واحد لهذه الملاحظة - التغيرات في وفرة الأنواع المختلفة من البكتيريا ووظائفها المحتملة في الأمعاء لم تدم طويلاً ، حيث لم تكن هناك اختلافات كبيرة بين تكوين الميكروبيوم بعد أسبوعين من FMT.
بشكل عام ، أظهرت هذه الدراسة أن ميكروبيوم الأمعاء يؤثر على العمليات المرتبطة بالعمر في الدماغ والعين والأمعاء. أدت الميكروبات المسنة ، بغض النظر عن عمر الفأر المتلقي ، إلى مزيد من الالتهابات في الدماغ وشبكية العين والأمعاء ، وإمكانية أقل للتجدد في المستقبلات الضوئية في شبكية العين ، والمزيد من البكتيريا المتسربة من الأمعاء. من ناحية أخرى ، أدى إدخال الميكروبات الصغيرة إلى الفئران المسنة إلى عكس آثار الشيخوخة هذه. قد يكون هذا بسبب الاختلافات في التركيب البكتيري للميكروبات المسنة والشابة ، والتأثير الذي قد تحدثه هذه التعديلات على المسارات المسؤولة عن إنتاج الدهون والفيتامينات. كان أحد الأسئلة التي لم يتم تناولها في هذه الدراسة هو كيف يؤثر عمر الميكروبيوم على الأداء المعرفي ، حيث لم تتصرف الفئران الضابطة ولا فئران FMT بشكل مختلف في اختبارات الذاكرة السلوكية. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية أيضًا على هذا السؤال حيث من المعروف أن الإدراك والذاكرة يتناقصان مع تقدم العمر ، ويمكن أن يوفر فهم دور الميكروبيوم في التدهور المعرفي المرتبط بالعمر نظرة ثاقبة حول الأسس البيولوجية المحتملة. الاتجاه الآخر الذي يجب أن تتبعه أسئلة البحث المستقبلية هو تأثير النظام الغذائي على تكوين ميكروبيوم الأمعاء. أظهرت الدراسات السابقة أن الأنظمة الغذائية المختلفة تغير أنواع الميكروبات في الأمعاء على المدى القصير (David et al.، 2014) وعلى المدى الطويل (Wu et al.، 2011). إذا كانت التغييرات في النظام الغذائي يمكن أن تغير تكوين ميكروبيوم الأمعاء ، فماذا لو كان بإمكانها تقليل علامات الشيخوخة هذه في الدماغ وشبكية العين والأمعاء أيضًا؟
إذا كانت التغييرات في النظام الغذائي يمكن أن تغير تكوين ميكروبيوم الأمعاء ، فماذا لو كان بإمكانها تقليل علامات الشيخوخة هذه في الدماغ وشبكية العين والأمعاء أيضًا؟
عن المؤلفين
كتب بواسطة هولي كورتاس، يتضح من فيديريكا راجوسيو، حررت بواسطة جوانا بوب, سارة وادو لورين فاجنر
مراجع حسابات
Cai، X.، Conley، SM، & Naash، MI (2009). RPE65: دور في الدورة البصرية وأمراض الشبكية البشرية والعلاج الجيني. علم الوراثة العينية, 30(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1080/13816810802626399
Cui، H.، Tang، D.، Garside، GB، Zeng، T.، Wang، Y.، Tao، Z.، Zhang، L.، & Tao، S. (2019). يتوسط تشوير Wnt ضعف التمايز الناجم عن الشيخوخة للخلايا الجذعية المعوية. مراجعات وتقارير الخلايا الجذعية, 15(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9
تشير ، إي ، و ويس-كوراي ، ت. (2012). مناعة التنكس العصبي. مجلة التحقيقات السريرية, 122(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1172/JCI58656
ديفيد ، إل ، موريس ، سي ، كارمودي ، ر. وآخرون. النظام الغذائي سريعًا وقابل للتكاثر يغير ميكروبيوم الأمعاء البشري. الطبيعة 505، 559 – 563 (2014). https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820
إرني، د.، هراب؟ de Angelis، AL، Jaitin، D.، Wieghofer، P.، Staszewski، O.، David، E.، Keren-Shaul، H.، Mahlakoiv، T.، Jakobshagen، K.، Buch، T.، Schwierzeck، V .، Utermöhlen، O.، Chun، E.، Garrett، WS، McCoy، KD، Diefenbach، A.، Staeheli، P.، Stecher، B.، Amit، I.، & Prinz، M. (2015). تتحكم الكائنات الحية الدقيقة المضيفة باستمرار في نضوج ووظيفة الخلايا الدبقية الصغيرة في الجهاز العصبي المركزي. طبيعة علم الأعصاب, 18(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1038/nn.4030
هينيكا إم تي (2019). تحتل الخلايا الدبقية الصغيرة مركز الصدارة في مرض التنكس العصبي. مراجعات الطبيعة. علم المناعة, 19(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5
هوه كام ، ج ، ليناسي ، إي ، وجيفري ، ج. (2010). مشاهدة شيخوخة العيون: مواقع متنوعة لتراكم الأميلويد بيتا في شبكية عين الفأر المتقدمة في السن والتنظيم الأعلى للبلاعم. بلوس واحد, 5(10) ، e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127
ما ، تي واي ، هولاندر ، دي ، دادوفالزا ، ف ، وكروغلياك ، ب. (1992). تأثير الشيخوخة وتقييد السعرات الحرارية على نفاذية الأمعاء. علم الشيخوخة التجريبي, 27(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9
Parker، A.، Romano، S.، Ansorge، R.، Aboelnour، A.، Le Gall، G.، Savva، GM، Pontifex، MG، Telatin، A.، Baker، D.، Jones، E.، Vauzour ، D.، Rudder، S.، Blackshaw، LA، Jeffery، G.، & Carding، SR (2022). نقل الجراثيم البرازية بين الفئران الصغيرة وكبار السن يعكس السمات المميزة لأمعاء الشيخوخة والعين والدماغ. Microbiome, 10(شنومكس)، شنومكس.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w
سومر ، إف ، وباكيد ، ف. (2013). ميكروبيوتا الأمعاء - سادة تطوير المضيف وعلم وظائف الأعضاء. مراجعات الطبيعة. علم الاحياء المجهري, 11(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1038/nrmicro2974
Thevaranjan، N.، Puchta، A.، Schulz، C.، Naidoo، A.، Szamosi، JC، Verschoor، CP، Loukov، D.، Schenck، LP، Jury، J.، Foley، KP، Schertzer، JD، Larché ، MJ ، Davidson ، DJ ، Verdú ، EF ، Surette ، MG ، & Bowdish ، DME (2017). يعزز دسباقتريوزيس الجرثومي المرتبط بالعمر نفاذية الأمعاء ، والالتهاب الجهازي ، والخلل الوظيفي للبلاعم. مضيف الخلية والميكروب, 21(4) ، 455-466 هـ. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002
Wu، GD، Chen، J.، Hoffmann، C.، Bittinger، K.، Chen، YY، Keilbaugh، SA، Bewtra، M.، Knights، D.، Walters، WA، Knight، R.، Sinha، R. ، جيلروي ، إي ، جوبتا ، ك. ، بالداسانو ، آر ، نيسيل ، إل ، لي ، إتش ، بوشمان ، ف.د ، ولويس ، دينار (2011). ربط الأنماط الغذائية طويلة المدى بأنماط الأمعاء الميكروبية. العلوم (نيويورك ، نيويورك), 334(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344
ظهر هذا المقال أصلا على معرفة الخلايا العصبية
