Eens zullen darmbacteriën kunnen helpen bij het vertragen van
het verouderingsproces
BAYLOR COLLEGE OF MEDICINE
Ooit zou het mogelijk kunnen zijn om het verouderingsproces te
vertragen met van darmbacteriën afgeleide supplementen.
Wetenschappers van het Baylor College of Medicine en de universiteit
van Texas Health Science Center in Houston hebben bacteriële genen
en verbindingen geïdentificeerd die het leven verlengen maar ook de
progressie van tumoren vertragen en de accumulatie van
amyloide-beta, een verbinding die geassocieerd wordt met Alzheimer,
in de laboratorium worm C. elegans. De studie verschijnt in de
uitgave van Cell.
“De wetenschappelijke samenleving is zich er meer en meer van
bewust dat de interactie van ons lichaam met de miljoenen microben
in ons lichaam, het microbioom, vele functies kan beïnvloeden, zoals
cognitieve en metabolische activiteiten en veroudering,” zegt
corresponderend auteur dr. Meng Wang, hoofddocent moleculaire en
menselijke genetica bij Baylor en de Huffington Center On Aging.
“Met dit werk onderzochten we of de genetische samenstelling van het
microbioom ook belangrijk zou kunnen zijn voor onze levensduur.”
Deze vraag is moeilijk te beantwoorden bij zoogdieren door
technische uitdagingen, dus wendden de onderzoekers zich tot de
laboratorium worm C. elegans, een transparant, eenvoudig organisme
zo groot als een speldenknop met essentiële karakteristieken die
overeenkomen met de menselijke biologie. Tijdens zijn 2 tot 3 weken
lange levensduur voedt de worm zich met bacteriën, wordt volwassen,
reproduceert en veroudert geleidelijk, verliest kracht en
gezondheid, en sterft. Veel laboratoria over de hele wereld, ook het
Wang lab, werken met C. elegans om de biologische basisprocessen te
leren kennen.
“We denken dat C. elegans een geweldig systeem is om de connectie
te bestuderen tussen bacteriële genen en veroudering omdat we de
genetica van microben nauwkeurig kunnen regelen en veel genen in de
worm in een relatief korte tijd kunnen testen,” zegt Wang.
Duizenden genen testen, één voor één
Om het effect van bacteriële genen op de levensduur van C elegans
te bestuderen, werkte Wang samen met dr. Christophe Herman,
hoofddocent moleculaire en menselijke genetica en moleculaire
virologie en microbiologie van Baylor, en andere collega-experts in
bacteriële genetica. Zij stelden een complete gen-verwijdering
bibliotheek samen van bacterium E. coli; een collectie E. coli,
waarbij van elk gen één of bijna 4.000 genen ontbrak. “We voerden de
C. elegans elke individuele gemuteerde bacterie en keken daarna naar
de levensduur van de worm,” zegt Wang. “Van de bijna 4.000 geteste
bacteriën verlengden 29, indien verwijderd, de levensduur van de
worm. Twaalf van deze bacteriële mutanten beschermden de wormen
tevens tegen tumorgroei en accumulatie van amyloide-beta, een
kenmerk van Alzheimer bij mensen.”
Verdere experimenten toonden aan dat sommige bacteriële mutanten
de levensduur verlengden door te reageren op de bij de worm bekende
processen gekoppeld aan veroudering. Andere mutanten verbeterden de
levensduur door overproductie van het darmzuur polysaccharide. Toen
de wetenschappers de C. elegans gezuiverd darmzuur toedienden,
leefde de worm ook langer. Darmzuur toonde soortgelijke effecten in
de laboratorium fruitvlieg en in het lab gecultiveerde
zoogdiercellen.
De onderzoekers opperen dat, gebaseerd op deze uitkomsten, het
mogelijk zou kunnen zijn om in de toekomst geprepareerde bacteriën
samen te stellen die kunnen bijdragen tot vertraging van het
verouderingsproces. Darmzuur bemiddelt bij de integratie tussen
bacteriën en mitochondria
Interessant is dat de onderzoekers ontdekten dat darmzuur de
samensmeltingsdynamiek van de mitochondria reguleert, de structuren
die zorgen voor de energie van de celfuncties.
“Deze uitkomsten zijn net zo interessant en hebben gevolgen voor
het biologische standpunt in de manier waarop we de gastheer-microbe
communicatie kunnen begrijpen,” zegt Wang. Mitochondria lijken te
zijn geëvolueerd van bacteriën die miljoenen jaren geleden
primitieve cellen zijn binnengedrongen. Onze uitkomsten suggereren
dat voortbrengsels van bacteriën van vandaag nog steeds kunnen
resoneren in de communicatie tussen mitochondria in onze cellen. We
denken dat deze vorm van communicatie heel belangrijk is en hier
hebben we gezorgd voor het eerste bewijs ervan. Volledig inzicht in
de microbe-mitochondria communicatie kan ons op een dieper niveau
inzicht geven in de interacties tussen microben en hun gastheren.”
Vertaling: Ellen Lam
