microbioma

Un numero crescente di studi recenti sta ponendo una domanda importante: i batteri intestinali sono la chiave per un invecchiamento sano? Una nuova ricerca, presentata di recente al London Microbiome Meeting, ci avvicina alla risposta.

Nell’antico mito di Tithonus , l’omonimo protagonista chiede agli dei di vivere per sempre ma dimentica di chiedere la giovinezza eterna.

Sebbene abbia acquisito l’immortalità, le malattie della vecchiaia alla fine sconfiggono Tithonus e rimpiange amaramente la sua immortalità.

Mentre raggiungere la longevità è un obiettivo che vale la pena perseguire e un’ambizione che l’umanità ha nutrito fin dai tempi della Grecia antica, il mito di Tithonus ci ricorda che una vita lunga ha poco valore se è piena di malattie.

Con l’aumentare dell’aspettativa di vita umana, la popolazione mondiale sta invecchiando a tassi molto più alti. In effetti, le Nazioni Unite stimano che la popolazione anziana, cioè il numero di persone di età superiore ai 60 anni, stia aumentando a un tasso di circa il 3% all’anno.

Attualmente, secondo le stime più recenti, ci sono 962 milioni di persone dai 60 anni in su in tutto il mondo. Entro il 2050, questo numero sarà proiettato a più del doppio e si prevede che triplicherà il numero di persone di 80 anni o più.

Una serie di malattie croniche accompagna l’invecchiamento. Entro l’anno 2060, ad esempio, il peso della malattia di Alzheimer in Italia sarà raddoppiato , affermano i Centers for Disease Control and Prevention (CDC).

Prevedono che quasi 7 milioni di persone avranno il morbo di Alzheimer e altre forme di demenza da allora, e i ricercatori sono al lavoro per cercare di prevenire questa e altre malattie legate all’età.

Quindi, la domanda “Come possiamo vivere vite più lunghe e più sane ?” sta lentamente sostituendo quella di “Come possiamo vivere più a lungo?” Mentre gli scienziati si lanciano nella ricerca di una salute più lunga, sta diventando più chiaro che l’invecchiamento non è solo un processo inevitabile che semplicemente “accade”, ma che esistono meccanismi molecolari precisi che lo regolano.

Marina Ezcurra , Ph.D. – un docente di neuroscienza presso la School of Biological & Chemical Sciences della Queen Mary University di Londra nel Regno Unito – dedica il suo tempo alla comprensione di questi meccanismi.

La sua ricerca si concentra su come l’invecchiamento e le sue malattie correlate si verificano in un verme chiamato Caenorhabditis elegans . Più recentemente, Ezcurra e il suo team hanno esaminato l’invecchiamento gastrointestinale e il ruolo del microbioma in questo processo.

Il 24 ottobre 2018, Ezcurra ha presentato le sue ricerche al London Microbiome Meeting nel Regno Unito. In questa funzione Spotlight, riportiamo i principali aspetti della sua presentazione.

Usare un “worm-bug” per studiare l’invecchiamento umano

Nella sua presentazione – intitolata “Il worm-bug: un sistema di modelli combinati per studiare le interazioni ospite-microbioma” – Ezcurra ha introdotto C. elegans come un modello valido per studiare l’invecchiamento. C. elegans ha una durata di solo 2-3 settimane, ma con il passare degli anni sviluppa diverse patologie, proprio come l’organismo umano.

Tuttavia, nel caso di C. elegans , tutte le patologie si riducono a una sola: l’invecchiamento gastrointestinale.

Come ha spiegato Ezcurra nel suo discorso, tutti i trattamenti che aumentano la durata della vita che gli scienziati hanno applicato a C. elegansagiscono sopprimendo l’invecchiamento intestinale.

Utilizzando C. elegans, i ricercatori possono esaminare una serie di processi legati all’età, come resistenza allo stress , crescita, fecondità e durata della vita. Gli esperti hanno anche usato C. elegans come modello per diverse malattie umane, come l’Alzheimer.

Ezcurra cita la ricerca esistente che ha visto C. elegans nutrito con Escherichia coli . Mentre il verme si nutre di batteri, i ricercatori hanno creato circa 4000 ceppi mutanti di E. coli , ciascuno con un gene specifico eliminato. Quindi, il team ha somministrato a C. elegans ciascuno di questi ceppi ed esaminato gli effetti.

L’autore senior dello studio Meng Wang – che è professore associato di genetica molecolare e umana presso il Baylor College of Medicine di Houston, TX – ha riferito sui risultati, dicendo: “Abbiamo nutrito C. elegans ogni singolo batterio mutante e poi guardato i vermi ‘ durata.”

“Dei quasi 4.000 geni batterici che abbiamo testato, 29, una volta eliminati, aumentavano la durata della vita dei vermi.” Dodici di questi mutanti batterici proteggevano anche i vermi dalla crescita tumorale e dall’accumulo di beta-amiloide, una caratteristica della malattia di Alzheimer nell’uomo. “

Meng Wang

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che un mutante batterico ha prodotto una sostanza chiamata acido colanico; questo composto ha aumentato la longevità stimolando l’attività nei mitocondri , le cosiddette centrali elettriche della cellula, che sono responsabili della trasformazione delle sostanze nutritive in energia.

Combattere l’invecchiamento con un farmaco per il diabete

Nel suo discorso, Ezcurra ha menzionato un altro esempio di ricerca di successo su C. elegans che mostrava gli effetti del microbioma sul processo di invecchiamento. Questo studio ha coinvolto la comune metformina del diabete .

La metformina è attualmente il farmaco per il diabete più ampiamente prescritto al mondo. Ricerche precedenti hanno scoperto che il farmaco orale non solo riduce i livelli di zucchero nel sangue, ma riduce anche il rischio di cancro .

Gli scienziati hanno scoperto che il farmaco può ritardare l’invecchiamento nei topi e in C. elegans. La metformina è attualmente in fase di sperimentazione negli studi clinici come potenziale trattamento contro le malattie legate all’invecchiamento e all’invecchiamento.

Come ha spiegato il ricercatore nel suo discorso, questo significa che la metformina potrebbe potenzialmente colpire diverse malattie croniche legate all’età contemporaneamente. La metformina può essere in grado di indirizzare non solo il diabete, ma anche il cancro e le patologie di Alzheimer.

La cosa interessante degli effetti della metformina è che ritardano l’invecchiamento attraverso ibatteri. Studi in C. elegans che Ezcurra ha citato hanno dimostrato che gli effetti della longevità della metformina non funzionano in assenza di batteri.

In particolare, la metformina influisce sul metabolismo batterico dei folati , spiega Ezcurra, che a sua volta innesca una reazione a catena che termina con l’attivazione di un percorso molecolare noto per regolare l’invecchiamento.

Combinando E. coli con C. elegans

La ricerca di Ezcurra cerca di combinare due organismi modello – E. coli e C. elegans – per studiare come i batteri mediano il processo di invecchiamento.

Studi precedenti hanno preso in giro il microbioma di C. elegans, e altri hanno colonizzato l’intestino di C. elegans con E. coli OP50 e notato alcuni effetti interessanti. Il ceppo batterico ha avuto effetti positivi sulla riproduzione, l’immunità e la risposta dell’organismo allo stress.

Quindi, Ezcurra e le sue colleghe si sono chieste se ci sono altri effetti aggiuntivi che OP50 ha sul processo di invecchiamento. Gli esperimenti effettuati nel suo laboratorio hanno rivelato che l’aggiunta di antibiotici ai vermi colonizzati con E. coli OP50 migliora l’invecchiamento intestinale. La cancellazione della crescita batterica ha ritardato l’atrofia dell’intestino che tende ad accadere con l’età in C. elegans.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto due ceppi di batteri del microbioma di C. elegans che riducono l’invecchiamento intestinale. Pertanto, la ricerca ha rilevato che anche gli effetti anti-invecchiamento possono essere raggiunti senza cancellare la crescita batterica, ma facendo esattamente l’opposto: colonizzare l’intestino con ceppi specifici di batteri.

Un altro esperimento condotto nel laboratorio di Ezcurra ha utilizzato un modello di malattia umana precedentemente stabilito che utilizzava C. elegans per ricreare la paralisi muscolare legata all’età. I ricercatori hanno analizzato gli effetti di un “cocktail” di 14 diversi ceppi batterici che costituiscono il microbioma sperimentale.

Hanno scoperto che questo cocktail sperimentale ha fortemente soppresso la paralisi indotta dall’età. Inoltre, i media estratti dal microbioma sperimentale hanno avuto lo stesso effetto positivo.

Batteri intestinali e invecchiamento umano: quali sono le prospettive?

In futuro, il team di Ezcurra mira a vedere se può colonizzare C. elegans con ceppi batterici umani per studiare gli effetti sull’invecchiamento e sulla salute.

Il ricercatore ha recentemente ricevuto finanziamenti dal Wellcome Trust per utilizzare microbiomi umani semplici – come i batteri che hanno un effetto benefico sulla salute e sui batteri che hanno un impatto negativo sulla salute – e studiano i loro effetti in C. elegans.

Utilizzando l’imaging in tempo reale, gli scienziati sperano di svelare i meccanismi molecolari che sostengono le interazioni tra l’ospite e il microbioma, nonché i loro effetti sul processo di invecchiamento.

“Il prossimo passo per la mia ricerca”, ha detto Ezcurra a Medical News Today , “è di usare C. elegans per porre domande specifiche sul ruolo del microbioma nella salute umana”.

“Ci sono molti, molti studi che dimostrano che esistono legami tra microbioma e malattie, come le malattie psichiatriche, le malattie neurodegenerative, l’obesità, il diabete ecc., Ma non capiamo quale sia la causa e [ciò che è] l’effetto”.

“C’è un reale bisogno di capire la relazione esatta tra la composizione del microbioma e la malattia”, ha proseguito. “Quali ceppi microbici contribuiscono alla salute e alle malattie e, cosa più importante, in che modo questi ceppi contribuiscono alla salute?” 

“Sta diventando chiaro che la diversità del microbioma è importante per la salute umana”, ha aggiunto Ezcurra. “Molti fattori contribuiscono alla diversità del microbioma, come la dieta e lo stile di vita, e man mano che diventiamo vecchi, di solito sperimentiamo una perdita nella diversità”.

“Comprendendo meglio i legami tra nutrizione , microbioma e salute, possiamo capire come gli anziani possono mantenere il loro microbioma e anche aiutarli direttamente usando strategie pre e probiotiche, il che ci aiuterebbe ad invecchiare in un modo migliore, mantenere la salute e la qualità della vita nella vecchiaia senza farmaci o interventi chirurgici “.

Marina Ezcurra, Ph.D.