Jak mikrobiom jelitowy wpływa na zdrowie immunologiczne i metaboliczne w trakcie starzenia się?

Mikrobiom jelitowy zmienia się przez całe życie

Mikrobiom jelitowy szybko się rozwija we wczesnym okresie życia i w dorosłości staje się względnie stabilny.

Wraz ze starzeniem się staje się zwykle mniej odporny na zaburzenia i bardziej zróżnicowany między osobami. Zmiany mogą obejmować mniejszą różnorodność drobnoustrojów, utratę korzystnych mikroorganizmów i namnażanie się patogenów oportunistycznych.

Wzorce te znacznie różnią się między ludźmi. Na to, jak mikrobiom zmienia się z wiekiem, mogą wpływać genetyka, stan układu odpornościowego, dieta, środowisko i zdrowie metaboliczne.

Starzenie się i zmiany mikrobiomu mogą się wzajemnie nasilać

Zależność między starzeniem się a zaburzeniem równowagi mikrobiomu wydaje się dwukierunkowa.

Zaburzenia mikrobiomu mogą sprzyjać stanowi zapalnemu i upośledzać zdrowie jelit. Jednocześnie związane z wiekiem pogarszanie się funkcji odpornościowych i szczelności bariery jelitowej może zmieniać środowisko jelit i dodatkowo zaburzać mikrobiom.

Może to tworzyć samonapędzający się cykl starzenie–dysbioza.

Mikrobiom oddziałuje ze starzeniem się układu odpornościowego

Immunostarzenie obejmuje postępujące zmiany zarówno odporności wrodzonej, jak i nabytej.

Mikrobiom jelitowy oddziałuje z komórkami odpornościowymi, szlakami zapalnymi i barierą jelitową. Zmiany tych interakcji mogą przyczyniać się do zaburzeń odporności i przewlekłego stanu zapalnego o niskim nasileniu w trakcie starzenia się.

Starzenie się układu odpornościowego może też przekształcać środowisko jelit i mikrobiom.

Metabolity drobnoustrojów łączą mikrobiom ze zdrowiem metabolicznym

Homeostaza metaboliczna również zmienia się z wiekiem.

Zaburzenie równowagi mikrobiomu może zmniejszać ilość korzystnych metabolitów, w tym krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych i metabolitów pochodzących z tryptofanu, a zwiększać ilość potencjalnie szkodliwych produktów, takich jak lipopolisacharyd i niektóre wtórne kwasy żółciowe.

Te metabolity drobnoustrojów są ważnymi przekaźnikami sygnałów. Mogą wpływać na szlaki metaboliczne gospodarza i funkcjonowanie mitochondriów.

Biologiczne działanie mikrobiomu zależy więc nie tylko od tego, jakie mikroorganizmy są obecne, lecz także od tego, co wytwarzają.

Starzenie się układu odpornościowego i metabolizmu jest ze sobą powiązane

Regulacja immunologiczna i homeostaza metaboliczna nie działają niezależnie od siebie.

Metabolity drobnoustrojów mogą wpływać na oba układy. Zaburzenia metaboliczne mogą nasilać aktywność zapalną, a przewlekły stan zapalny może zakłócać regulację metaboliczną.

Mikrobiom może więc uczestniczyć w powiązaniach między zaburzeniami odporności, nierównowagą metaboliczną, przewlekłym stanem zapalnym o niskim nasileniu i dysfunkcją mitochondriów w trakcie starzenia się.

Zmiany mikrobiomu mogą wpływać na zdrowie poza jelitami

Związane z wiekiem zmiany mikrobiomu wiązano z chorobami sercowo-naczyniowymi, przewlekłymi chorobami zapalnymi, zaburzeniami funkcji poznawczych, chorobami neurodegeneracyjnymi i nowotworami.

Związki te przemawiają za szerszym spojrzeniem na mikrobiom jako element sieci komunikacji łączących jelita z innymi narządami.

Niektóre cechy mikrobiomu mogą też w przyszłości mieć wartość jako biomarkery. Związek z chorobą nie dowodzi jednak związku przyczynowego.

Czy starzejący się mikrobiom można modyfikować?

Mikrobiom nadal reaguje biologicznie na wpływy zewnętrzne.

W przeglądzie omówiono dietę, aktywność fizyczną, probiotyki, prebiotyki, przeszczepienie mikrobioty kałowej i inne interwencje jako potencjalne sposoby utrzymania lub przywrócenia równowagi mikrobiologicznej.

Autorzy wskazują interwencje ukierunkowane na mikrobiom jako obiecujące strategie zapobiegania chorobom związanym z wiekiem i ich leczenia.

Reakcje różnią się między osobami, a siła dowodów klinicznych jest różna dla poszczególnych interwencji. Przemawia to za potrzebą bardziej spersonalizowanych podejść i dalszej walidacji klinicznej.

Multiomika może dać dokładniejszy obraz

Konwencjonalna analiza mikrobiomu dostarcza cennych informacji o składzie i funkcjach drobnoustrojów. Ma jednak ograniczone możliwości określenia, gdzie i kiedy zachodzą konkretne interakcje między mikrobiomem a gospodarzem.

Autorzy podkreślają znaczenie łączenia metagenomiki z innymi danymi molekularnymi.

W szczególności przestrzenna i czasowo-przestrzenna multiomika może pozwolić badać interakcje między mikrobiomem a gospodarzem z większą rozdzielczością przestrzenną i czasową.

Technologie te mogą pomóc ustalić, jak aktywność mikrobiomu zmienia się w trakcie starzenia się i jak te zmiany różnią się między osobami.

Zdrowe starzenie się zależy od utrzymania sprawności wzajemnie powiązanych układów biologicznych.

Ten przegląd umieszcza mikrobiom jelitowy na styku regulacji immunologicznej, homeostazy metabolicznej, stanu zapalnego i funkcjonowania mitochondriów.

Przenosi też uwagę z samego składu drobnoustrojów na ich funkcje. Szczególnie ważne może być to, co wytwarzają mikroorganizmy, jak te produkty oddziałują z komórkami gospodarza i jak te interakcje zmieniają się w czasie.

Zależność działa w obu kierunkach. Starzenie się może przekształcać mikrobiom, a zmiany mikrobiomu mogą wpływać na procesy biologiczne związane ze starzeniem się.

W przyszłości ocena mikrobiomu może w coraz większym stopniu łączyć skład drobnoustrojów, ich funkcje, metabolity i dane biologiczne gospodarza.

Autorzy podkreślają też potencjał spersonalizowanych strategii ukierunkowanych na mikrobiom w zapobieganiu chorobom związanym z wiekiem i ich leczeniu.

Przestrzenna i czasowo-przestrzenna multiomika może pomóc ustalić, gdzie i kiedy zachodzą interakcje między mikrobiomem a gospodarzem. Mogłoby to zapewnić precyzyjniejsze ramy do zrozumienia indywidualnych trajektorii starzenia się.

Związki z mikrobiomem nie dowodzą jednak związku przyczynowego. Konkretne interwencje wymagają silniejszych dowodów klinicznych, zanim będzie można je uznać za ugruntowane strategie wspierania zdrowego starzenia się człowieka.