Vi khuẩn đường ruột có thể giúp làm chậm quá trình lão hóa

Làm chậm quá trình lão hóa có thể khả dĩ một ngày nào đó với các chất bổ sung có nguồn gốc từ vi khuẩn ruột. Các nhà khoa học tại Trường Y Baylor và Trung tâm Khoa học Sức khỏe Houston Đại học Texas đã xác định được các gen của vi khuẩn và các hợp chất làm kéo dài tuổi thọ và cũng làm chậm sự tiến triển của các khối u và sự tích tụ của amyloid-beta, một hợp chất liên quan đến bệnh Alzheimer, trong giun tròn thí nghiệm C. elegans. Nghiên cứu này được đăng trong tạp chí Cell.

"Cộng đồng khoa học ngày càng ý thức được rằng sự tương tác của cơ thể chúng ta với hàng triệu vi khuẩn sống trong đó, các vi sinh vật, có thể ảnh hưởng đến nhiều chức năng của chúng ta, chẳng hạn như các hoạt động nhận thức và chuyển hóa cũng như sự lão hóa”, tác giả -Tiến sĩ Meng Wang, phó giáo sư về di truyền học phân tử và con người tại Baylor và Trung tâm Huffington về sự Lão hóa, nói. "Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát xem liệu thành phần di truyền của vi sinh vật cũng có thể quan trọng đối với tuổi thọ hay không".

Vấn đề này rất khó khảo sát ở động vật có vú do những thách thức kỹ thuật, vì vậy các nhà nghiên cứu đã chuyển sang nghiên cứu trên loài giun tròn C. elegans, một sinh vật trong suốt, đơn giản như đầu kim  và có những đặc điểm cơ bản tương tự sinh học của con người. Trong suốt cuộc đời kéo dài từ 2 đến 3 tuần, con giun ăn vi khuẩn, phát triển thành con trưởng thành, sinh sản và già dần, mất sức lực và sức khỏe rồi chết. Nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới, bao gồm cả phòng thí nghiệm của Wang, làm việc với C. elegans để tìm hiểu về các quá trình sinh học cơ bản.

Wang cho biết: "Chúng tôi nghĩ rằng C. elegans là một hệ thống tuyệt vời để nghiên cứu sự kết nối giữa gen vi khuẩn và sự lão hóa vì chúng ta có thể tinh chỉnh các gen di truyền của vi khuẩn và thử nghiệm nhiều gen trong giun trong một khoảng thời gian tương đối ngắn”.

Kiểm tra hàng ngàn gen, mỗi lần một gen

Để nghiên cứu ảnh hưởng của các gen vi khuẩn riêng lẻ lên tuổi thọ của C. elegans, Wang đã hợp tác với Tiến sĩ Christophe Herman, phó giáo sư về di truyền học phân tử và con người, vi sinh học phân tử và vi trùng học tại Baylor, và các đồng nghiệp khác, là những chuyên gia về di truyền học vi khuẩn. Họ sử dụng một kho khiếm khuyết gen hoàn toàn của vi khuẩn E. coli; một bộ sưu tập của E. coli, mỗi bộ này thiếu 1 trong gần 4.000 gen. "Chúng tôi nuôi C. elegans bằng 1 loại vi khuẩn đột biến riêng lẻ và sau đó xem xét tuổi thọ của giun”. Wang cho biết. “Chúng tôi đã kiểm tra gần 4,000 genes, và 29 trong số đó, khi bị khiếm khuyết, sẽ làm tăng tuổi thọ của giun. 12 trong số những vi khuẩn đột biến này cũng bảo vệ các con giun khỏi sự phát triển của khối u và sự tích tụ của amyloid-beta, một đặc điểm của bệnh Alzheimer ở người”.

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy một số đột biến vi khuẩn đã làm tăng tuổi thọ bằng cách tác động lên một số tiến trình đã biết của giun liên quan đến lão hóa. Các đột biến khác kéo dài tuổi thọ bằng cách sản xuất quá mức axit colanic polysaccharide. Khi các nhà khoa học cung cấp acid colanic tinh khiết cho C. elegans, giun cũng sống lâu hơn. Axit colanic cũng cho thấy những ảnh hưởng tương tự ở ruồi giấm trong phòng thí nghiệm và ở các tế bào động vật có vú được nuôi cấy.

Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng, dựa trên những kết quả này, trong tương lai có thể thiết kế các chế phẩm vi khuẩn hoặc hợp chất của chúng giúp làm chậm quá trình lão hóa.

Axit colanic làm gián đoạn nhiễu xuyên âm (crosstalk) giữa vi khuẩn và ty thể

Thật thú vị, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng axit colanic điều chỉnh động năng phân hạch và nhiệt hạch của ty thể, các cấu trúc cung cấp năng lượng cho các chức năng của tế bào.

Wang cho biết: "Những phát hiện này cũng thú vị và có ý nghĩa từ quan điểm sinh học theo cách mà chúng ta hiểu về truyền thông giữa ký chủ và virus. Ty lạp thể dường như đã tiến hóa từ vi khuẩn mà hàng triệu năm trước đây đã nhập vào các tế bào nguyên thủy. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các sản phẩm từ vi khuẩn ngày nay vẫn có thể hoạt động trong việc truyền thông giữa ty lạp thể trong tế bào của chúng ta. Chúng tôi nghĩ rằng loại truyền thông này rất quan trọng và ở đây chúng ta đã cung cấp bằng chứng đầu tiên về điều này. Hiểu biết đầy đủ về truyền thông giữa vi sinh vật và ty lạp thể có thể giúp chúng ta hiểu sâu hơn về sự tương tác giữa các vi khuẩn và các vật chủ của chúng. "

Bing Han, Priya Sivaramakrishnan, Chih-Chun J. Lin, Isaiah A.A. Neve, Jingquan He, Li Wei Rachel Tay, Jessica N. Sowa, Antons Sizovs, Guangwei Du, Jin Wang, Christophe Herman, Meng C. Wang. Microbial Genetic Composition Tunes Host Longevity. Cell, 2017; 169 (7): 1249

Links : https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170615142745.htm