Metabolitele bacteriilor intestinale contribuie direct la prelungirea duratei de viață a muștelor gazdă
Microbiota intestinală influențează numeroase aspecte ale fiziologiei gazdelor, inclusiv funcțiile metabolice și imune.
Metabolitele produse de bacteriile intestinale pot traversa epitelul intestinal și ajunge în țesuturile gazdelor, oferind astfel o cale prin care activitatea microbiană poate influența fiziologia gazdelor. Cu toate acestea, determinarea contribuției specifice a metabolitelor bacteriene individuale la durata de viață a gazdelor a reprezentat o provocare.
Pentru a aborda această problemă, o echipă de cercetători condusă de Associate Professor Shin Kurihara de la Faculty of Biology-Oriented Science and Technology, Kindai University, Japonia, și Professor Takayuki Kuraishi de la Kanazawa University, Japonia, a folosit muște gnotobiotice colonizate cu Escherichia coli (E. coli) genetic modificate. Acest sistem experimental le-a permis cercetătorilor să compare muștele care aveau bacterii capabile să producă poliamine cu cele care aveau bacterii modificate genetic pentru a nu produce poliamine. „Poliaminele, inclusiv putrescina și spermidina, sunt metabolite microbiene intestinale asociate cu îmbunătățirea funcțiilor biologice și prelungirea duratei de viață. Am dorit să înțelegem dacă poliaminele produse specific de bacteriile intestinale pot influența direct durata de viață a gazdelor, independent de poliaminele obținute din dietă”, a declarat Dr. Kurihara. Rezultatele studiului au fost publicate online în revista mBio pe 10 septembrie 2026.
Echipa a început prin a examina efectul poliaminelor dietetice folosind muște germ-free menținute pe o dietă chimic definită, fără poliamine, suplimentată cu putrescină sau spermidină. Ambele grupuri suplimentate au prezentat durate de viață semnificativ mai lungi decât muștele menținute pe o dietă fără poliamine. Durata medie de viață a fost de 20,8 zile pentru muștele care au primit putrescină și 21,1 zile pentru cele care au primit spermidină, comparativ cu doar 18,2 zile pentru grupul de control lipsit de poliamine.
Ulterior, cercetătorii au investigat dacă poliaminele produse specific de bacteriile intestinale contribuie la prelungirea duratei de viață. Muștele au fost colonizate cu trei tulpini distincte de E. coli: SK929, o tulpină de tip sălbatic capabilă să producă putrescină; SK930, o tulpină mutantă în care trei gene implicate în biosinteza putrescinei au fost eliminate; și SK931, o tulpină complementară care putea produce putrescină. Toate grupurile au fost menținute pe o dietă modificată, fără poliamine, permițând cercetătorilor să evalueze contribuția producției de poliamine de către bacterii.
Putrescina a fost detectată în homogenatele muștelor colonizate cu SK929 și SK931, la aproximativ 1,2 nmol/mg și 1,3 nmol/mg, respectiv. Totuși, aceasta a fost sub limita de detecție în muștele colonizate cu SK930. Cercetătorii au detectat, de asemenea, spermidină în toate cele trei grupuri, consistent cu capacitatea muștelor de a sintetiza poliamine. Nivelurile mai mari de putrescină în muștele care purtau tulpinile producătoare de poliamine sugerează absorbția putrescinei derivată din bacterii de către gazdă și conversia acesteia în spermidină.
Rezultatele privind durata de viață au arătat diferențe în funcție de sex. În muștele masculine, cele colonizate cu tulpinile producătoare de putrescină SK929 și SK931 au obținut durate medii de viață de 13,8 și 12,6 zile, respectiv, comparativ cu 11,0 zile pentru muștele colonizate cu tulpina SK930, lipsită de poliamine. Ambele grupuri care produceau poliamine au avut durate de viață semnificativ mai lungi decât grupul SK930.
Efectul în muștele feminine a fost mai puțin consistent între tulpini. În timp ce femelele colonizate cu SK929 au avut o durată medie de viață de 14,9 zile, semnificativ mai lungă decât cele 11,0 zile ale grupului de control cu tulpina SK930, tulpina complementară SK931 a avut o durată medie de viață de doar 10,7 zile.
Cercetătorii au investigat și mecanismele moleculare subiacente care influențează prelungirea duratei de viață. Comparativ cu cohorta de control lipsită de poliamine, interacțiunea gazdelor cu bacteriile producătoare de poliamine a fost corelată cu o reglementare semnificativă în jos a expresiei genelor TotM și Halo. Deoarece TotM este asociat cu calea de răspuns imun/stres JAK/STAT, care devine activată odată cu vârsta, reglementarea sa în jos ar putea contribui la prelungirea duratei de viață. Totuși, mecanismul precis rămâne de elucidat.
„Această abordare experimentală ne permite să examinăm modul în care metabolitele individuale produse de bacteriile intestinale influențează durata de viață a gazdelor sale”, a explicat Dr. Kurihara. „Deși ne-am concentrat pe poliamine în acest studiu, aceeași strategie ar putea ajuta la investigarea efectelor pe termen lung ale altor metabolite bacteriene. În cele din urmă, aceste informații ar putea conduce la dezvoltarea alimentelor funcționale și probioticelor care optimizează producția de poliamine, oferind strategii noi, bazate pe dietă, pentru a reglementa metabolismul microbian intestinal în scopul menținerii sănătății.”
În ansamblu, studiul oferă o demonstrație experimentală controlată că poliaminele derivate din bacteriile intestinale modulează activ durata de viață a gazdelor, stabilind totodată un cadru metodologic solid pentru a investiga modul în care alte molecule derivate din microbiota influențează sănătatea pe termen lung a gazdelor.
