Îmbătrânirea sistemului imunitar poate afecta echilibrul microbiomului intestinal
De ce microbiomul intestinal își pierde echilibrul pe măsură ce îmbătrânim? O echipă de cercetători de la Leibniz Institute on Aging – Fritz Lipmann Institute (FLI) din Jena oferă o nouă explicație într-un articol publicat în revista „PLoS Biology”.
Conform studiului, destabilizarea microbiomului legată de vârstă nu se datorează în principal schimbărilor microorganismelor în sine, ci mai degrabă unei scăderi a supravegherii imune. Atunci când sistemul imunitar îmbătrânit își pierde funcția de control, microorganismele individuale pot câștiga avantajul și pot perturba echilibrul microbian. Această cercetare deschide noi perspective pentru înțelegerea unei îmbătrâniri sănătoase.
Trilioane de microorganisme trăiesc în intestinul uman, formând împreună microbiomul intestinal. Acestea susțin funcții importante ale organismului, inclusiv digestia, metabolismul și sistemul imunitar. Deși această comunitate microbiană rămâne stabilă timp de mulți ani, devine adesea dezechilibrată pe măsură ce îmbătrânim: diversitatea scade, anumite microorganisme devin dominante și riscul de inflamație crește. De ce microbiomul intestinal își pierde echilibrul cu vârsta reprezintă una dintre întrebările centrale nerezolvate în cercetarea îmbătrânirii.
Studiul publicat în „PLoS Biology” de către cercetătorii de la Leibniz Institute on Aging – Fritz Lipmann Institute (FLI) și Cluster of Excellence „Balance of the Microverse” de la Universitatea Friedrich Schiller din Jena propune un nou cadru teoretic explicativ. Aceștia se concentrează pe ipoteza că sistemul imunitar monitorizează și reglează activ stabilitatea microbiomului, iar deteriorarea treptată a microbiomului intestinal în vârstă este mai degrabă rezultatul eșecului mecanismului activ de control al gazdei—supravegherea imunității—decât o schimbare pasivă în comunitatea microbiană.
Studiul combină perspective din imunologie și ecologia ecosistemelor și sugerează că supravegherea imunității acționează ca un principiu organizator pentru stabilitatea microbiomului pe parcursul vieții. Conceptul de supraveghere imunitară este cunoscut din biologia cancerului, unde descrie capacitatea sistemului imunitar de a detecta și elimina celulele anormale într-un stadiu incipient. Autorii aplică acum acest principiu interacțiunii dintre gazdă și microbiom. Conform ipotezei lor, supravegherea în intestin nu este orientată împotriva unor specii microbiene specifice, ci împotriva dominației excesive.
Microorganismele care cresc rapid sau încep să domine comunitatea sunt limitate specific de mecanismele imune. Astfel, diversitatea microbiană este păstrată, iar ecosistemul rămâne stabil. Pe măsură ce sistemul imunitar îmbătrânește, capacitatea sa de a impune acest principiu scade, iar microbiomul devine destabilizat ca o consecință previzibilă. „Susținem că sistemul imunitar nu distinge în principal între microbi „buni” și „răi”, ci monitorizează continuu care organisme încep să domine comunitatea”, explică.
Pentru a ilustra acest principiu, cercetătorii au dezvoltat un model computațional simplu. În cadrul acestui model, speciile microbiene concurează pentru un spațiu limitat. Dacă se introduce o regulă care limitează anume competitorii care cresc disproporționat de repede, comunitatea rămâne diversă și stabilă pe termen lung. Dacă acest control este îndepărtat, anumite specii devin dominante și diversitatea se prăbușește.
„Îmbătrânirea nu afectează doar gazda în sine, ci și modul în care sistemul imunitar interacționează cu microorganismele rezidente. Lucrările noastre sugerează că pierderea treptată a controlului imunitar poate fi un factor cheie al instabilității microbiomului în timpul îmbătrânirii”, adaugă.
Modelul oferă o ipoteză concretă în legătură cu îmbătrânirea biologică. Odată cu vârsta, sistemul imunitar suferă schimbări profunde, deși nu sub forma unei pierderi uniforme a funcției. În timp ce anumite răspunsuri inflamatorii sunt menținute sau chiar cresc, alte funcții fine scad. Cercetătorii suspectează că mecanismele responsabile de detectarea și controlul microorganismelor care cresc rapid și care devin dominante sunt în special slăbite. Aceasta creează un dezechilibru: partea sistemului imunitar care răspunde la numărul total de microorganisme rămâne activă sau chiar devine hiperactivă. Acest lucru contribuie la inflamația cronică de grad scăzut, tipică pentru vârstnicie, cunoscută sub numele de „inflamaging”. În același timp, sistemul imunitar își pierde din ce în ce mai mult capacitatea de a menține controlul asupra microbilor individuali dominanți.
„În modelul nostru, sistemul imunitar menține microbiomul în echilibru prin limitarea continuă a microorganismelor dominante”, explică. „Odată cu îmbătrânirea, această funcție de control își pierde precizia. Drept urmare, bacteriile persistente pot să se răspândească mai mult și să reducă diversitatea comunității. Disbioza legată de vârstă nu ar însemna, așadar, că microbii se întorc împotriva gazdei, ci mai degrabă că gazda își pierde din ce în ce mai mult controlul asupra ecosistemului său microbian. Aceasta este o ipoteză pe care cercetarea trebuie acum să o testeze.”
Ipoteza ar putea avea implicații și pentru terapiile bazate pe microbiom la adulții în vârstă. Potrivit cercetătorilor, nu ar putea fi suficient să se modifice pur și simplu compoziția comunității intestinale. Mai degrabă, ar putea fi crucial să se întărească simultan acele funcții ale sistemului imunitar care mențin echilibrul microbiomului. Dacă supravegherea imunitară este deja grav afectată, restabilirea diversității microbiene singură s-ar putea să nu conducă la o comunitate stabilă pe termen lung. Observațiile la pacienții imunocompromiși sugerează că interacțiunea strânsă între microbiom și sistemul imunitar ar trebui să fie luată în considerare în astfel de abordări terapeutice.
Studiul subliniază un principiu potențial important pentru viitoarele terapii cu microbiom: un ecosistem intestinal stabil și rezistent necesită probabil cooperarea între comunitățile microbiene și sistemul imunitar îmbătrânit. Înțelegerea acestei interacțiuni ar putea ajuta la îmbunătățirea intervențiilor menite să promoveze îmbătrânirea sănătoasă.
Cercetătorii propun studii experimentale în organisme model cu microbiome definite ca următorul pas pentru a testa ipoteza. Un sistem model potrivit ar putea fi peștele african turquoise killifish (Nothobranchius furzeri), care este utilizat pe scară largă la FLI pentru cercetarea îmbătrânirii. Având o durată de viață scurtă, acesta oferă condiții ideale pentru a investiga care mecanisme de supraveghere imunitară sunt cruciale pentru stabilitatea microbiomelor. De asemenea, sunt necesare studii longitudinale la oameni pentru a urmări împreună schimbările în sistemul imunitar și microbiom de-a lungul timpului. Numai în acest mod se va putea clarifica dacă pierderea supravegherii imune precede într-adevăr schimbările legate de vârstă în microbiom
