Apakah bakteri usus adalah kunci penuaan yang sehat?
Semakin banyak penelitian terbaru yang menanyakan pertanyaan penting: Apakah bakteri usus memegang kunci penuaan yang sehat? Penelitian baru, yang baru-baru ini dipresentasikan di London Microbiome Meeting, membawa kita lebih dekat ke jawabannya.
Dalam mitos kuno Tithonus, protagonis eponim meminta para dewa untuk hidup selamanya tetapi lupa untuk menuntut awet muda.
Meskipun ia memperoleh keabadian, penyakit karena usia tua akhirnya mengalahkan Tithonus, dan ia sangat menyesali keabadiannya.
Sementara mencapai umur panjang adalah tujuan yang layak dikejar dan ambisi yang telah dipendam umat manusia sejak zaman Yunani Kuno, mitos Tithonus mengingatkan kita bahwa umur panjang tidak ada nilainya jika diliputi oleh penyakit.
Dengan meningkatnya harapan hidup manusia, populasi dunia menua pada tingkat yang jauh lebih tinggi. Faktanya, Perserikatan Bangsa-Bangsa memperkirakan bahwa populasi lansia - yaitu, jumlah orang yang berusia 60 tahun ke atas - meningkat sekitar 3 persen per tahun.
Saat ini, ada 962 juta orang berusia 60 tahun ke atas di seluruh dunia, menurut perkiraan terbaru. Pada tahun 2050, jumlah ini diproyeksikan menjadi lebih dari dua kali lipat, dan jumlah orang yang berusia 80 ke atas diperkirakan meningkat tiga kali lipat.
Berbagai penyakit kronis menyertai penuaan. Pada tahun 2060, misalnya, beban penyakit Alzheimer di Amerika Serikat akan berlipat ganda, kata Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC).
Mereka memperkirakan bahwa hampir 14 juta orang akan menderita Alzheimer dan bentuk lain dari demensia pada saat itu, dan para peneliti bekerja keras untuk mencegah penyakit ini dan penyakit terkait usia lainnya.
Jadi, pertanyaannya “Bagaimana kita bisa hidup lebih lama dan lebih sehat nyawa? " perlahan menggantikan kalimat "Bagaimana kita bisa hidup lebih lama?" Ketika para ilmuwan memulai pencarian untuk healthspan yang lebih panjang, semakin jelas bahwa penuaan bukan hanya proses tak terelakkan yang "terjadi" begitu saja, tetapi ada mekanisme molekuler yang tepat yang mengaturnya.
Marina Ezcurra, Ph.D. - seorang dosen ilmu saraf di School of Biological & Chemical Sciences di Queen Mary University of London di Inggris - mendedikasikan waktunya untuk memahami mekanisme ini.
Penelitiannya berfokus pada bagaimana penuaan dan penyakit terkait terjadi pada cacing yang disebut Caenorhabditis elegans. Baru-baru ini, Ezcurra dan timnya telah memeriksa penuaan saluran cerna dan peran mikrobioma dalam proses ini.
Pada 24 Oktober 2018, Ezcurra mempresentasikan penelitiannya di London Microbiome Meeting di Inggris. Dalam fitur Spotlight ini, kami melaporkan poin-poin penting dari presentasinya.
Menggunakan 'worm-bug' untuk mempelajari penuaan manusia
Dalam presentasinya - berjudul “The worm-bug: a gabungan model system untuk mempelajari interaksi host-microbiome” - Ezcurra memperkenalkan C. elegans sebagai model yang layak untuk mempelajari penuaan. C. elegans memiliki umur hanya 2-3 minggu, tetapi seiring bertambahnya usia, ia mengembangkan beberapa patologi - seperti organisme manusia.
Namun, dalam kasus C. elegans, semua patologi bermuara pada satu: penuaan gastrointestinal.
Seperti yang dijelaskan Ezcurra dalam ceramahnya, semua perawatan untuk meningkatkan umur yang telah diterapkan para ilmuwan C. elegans bekerja dengan menekan penuaan usus.
Menggunakan C. elegans, peneliti dapat memeriksa sejumlah proses terkait usia, seperti resistensi terhadap stres, pertumbuhan, kesuburan, dan umur. Para ahli juga telah menggunakan C. elegans sebagai model untuk beberapa penyakit manusia, seperti Alzheimer.
Ezcurra mengutip penelitian yang ada yang melihat C. elegans diberi makan Escherichia coli. Saat cacing memakan bakteri, para peneliti menciptakan sekitar 4.000 strain mutan E. coli, masing-masing dengan gen tertentu dihapus. Kemudian, tim memberi makan C. elegans masing-masing strain ini dan diperiksa efeknya.
Penulis studi senior Meng Wang - yang merupakan profesor genetika molekuler dan manusia di Baylor College of Medicine di Houston, TX - melaporkan temuan tersebut, mengatakan, “Kami memberi makan C. elegans setiap individu bakteri mutan dan kemudian melihat umur cacing. "
“Dari hampir 4.000 gen bakteri yang kami uji, 29, ketika dihapus, meningkatkan umur cacing. Dua belas mutan bakteri ini juga melindungi cacing dari pertumbuhan tumor dan akumulasi amiloid-beta, karakteristik penyakit Alzheimer pada manusia. "
Meng Wang
Selain itu, para peneliti menemukan bahwa satu mutan bakteri menghasilkan zat yang disebut asam colanic secara berlebihan; Senyawa ini meningkatkan umur panjang dengan merangsang aktivitas di mitokondria, yang disebut pembangkit tenaga sel, yang bertanggung jawab untuk mengubah nutrisi menjadi energi.
Melawan penuaan dengan obat diabetes
Dalam ceramahnya, Ezcurra menyebutkan contoh lain dari penelitian yang berhasil C. elegans yang menunjukkan efek mikrobioma pada proses penuaan. Studi ini melibatkan metformin obat diabetes yang umum.
Metformin saat ini merupakan obat diabetes yang paling banyak diresepkan di dunia. Penelitian sebelumnya menemukan bahwa pengobatan oral tidak hanya menurunkan kadar gula darah, tetapi juga mengurangi risiko kanker.
Ilmuwan menemukan bahwa obat tersebut dapat menunda penuaan pada tikus dan C. elegans. Metformin saat ini sedang diuji dalam uji klinis sebagai pengobatan potensial melawan penuaan dan penyakit terkait penuaan.
Seperti yang dijelaskan peneliti dalam ceramahnya, ini berarti bahwa metformin berpotensi menargetkan beberapa penyakit kronis terkait usia sekaligus. Metformin mungkin dapat menargetkan tidak hanya diabetes, tetapi juga kanker dan patologi Alzheimer.
Hal yang menarik tentang efek metformin adalah mereka menunda penuaan melalui bakteri. Belajar di C. elegans yang dikutip Ezcurra telah menunjukkan bahwa efek umur panjang metformin tidak bekerja tanpa adanya bakteri.
Secara khusus, metformin memengaruhi metabolisme bakteri folat, jelas Ezcurra, yang pada gilirannya memicu reaksi berantai yang diakhiri dengan aktivasi jalur molekuler yang dikenal untuk mengatur penuaan.
Menggabungkan E.coli dengan C. elegans
Penelitian Ezcurra sendiri berupaya menggabungkan dua model organisme - E. coli dan C. elegans - untuk mempelajari bagaimana bakteri memediasi proses penuaan.
Penelitian sebelumnya telah menemukan mikrobioma dari C. elegans, dan lainnya telah menjajah usus C. elegans dengan E. coli OP50 dan melihat beberapa efek menarik. Strain bakteri memiliki efek positif pada reproduksi, kekebalan, dan respons organisme terhadap stres.
Jadi, Ezcurra dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah ada efek tambahan lain yang dimiliki OP50 pada proses penuaan. Eksperimen yang dilakukan di laboratoriumnya mengungkapkan bahwa menambahkan antibiotik pada cacing yang dijajah E. coli OP50 meningkatkan penuaan usus. Menghilangkan pertumbuhan bakteri menunda atrofi usus yang cenderung terjadi seiring bertambahnya usia C. elegans.
Selain itu, para peneliti menemukan dua strain bakteri dari C. elegans mikrobioma yang mengurangi penuaan usus. Oleh karena itu, penelitian menemukan, efek anti-penuaan juga dapat dicapai tanpa memusnahkan pertumbuhan bakteri, tetapi sebaliknya: menjajah usus dengan strain bakteri tertentu.
Eksperimen lain yang dilakukan di laboratorium Ezcurra menggunakan model penyakit manusia yang digunakan sebelumnya C. elegans untuk menciptakan kembali kelumpuhan otot terkait usia. Para peneliti menganalisis efek "koktail" dari 14 strain bakteri berbeda yang membentuk mikrobioma eksperimental.
Mereka menemukan bahwa koktail eksperimental ini sangat menekan kelumpuhan yang disebabkan oleh usia. Selain itu, media yang diekstraksi dari mikrobioma eksperimental memiliki efek positif yang sama.
Bakteri usus dan penuaan manusia: Bagaimana selanjutnya?
Di masa depan, tim Ezcurra bertujuan untuk melihat apakah mereka dapat menjajah C. elegans dengan strain bakteri manusia untuk mempelajari efek pada penuaan dan kesehatan.
Peneliti baru-baru ini menerima dana dari Wellcome Trust untuk menggunakan mikrobioma manusia sederhana - seperti bakteri yang memiliki efek menguntungkan pada kesehatan dan bakteri yang berdampak negatif terhadap kesehatan - dan mempelajari efeknya dalam C. elegans.
Dengan menggunakan pencitraan waktu nyata, para ilmuwan berharap dapat mengungkap mekanisme molekuler yang mendukung interaksi antara inang dan mikrobioma, serta pengaruhnya terhadap proses penuaan.
“Langkah selanjutnya untuk penelitian saya,” kata Ezcurra Berita Medis Hari Ini, “Adalah menggunakan C. elegans untuk menanyakan pertanyaan spesifik tentang peran mikrobioma dalam kesehatan manusia. "
“Ada banyak sekali penelitian yang menunjukkan bahwa ada hubungan antara mikrobioma dan penyakit, seperti penyakit kejiwaan, penyakit neurodegeneratif, obesitas, diabetes, dll., Tetapi kami tidak memahami apa itu sebab dan akibat.”
“Ada kebutuhan nyata untuk mengetahui hubungan yang tepat antara komposisi mikrobioma dan penyakit,” lanjutnya. “Strain mikroba mana yang berkontribusi terhadap kesehatan dan penyakit, dan yang lebih penting, bagaimana strain ini berkontribusi pada kesehatan?”
“Menjadi jelas bahwa keragaman mikrobioma penting bagi kesehatan manusia,” tambah Ezcurra. “Banyak faktor yang berkontribusi pada keragaman mikrobioma, seperti pola makan dan gaya hidup, dan seiring bertambahnya usia, kita biasanya mengalami kehilangan keragaman.”
“Dengan lebih memahami hubungan antara nutrisi, mikrobioma, dan kesehatan, kami dapat memahami bagaimana lansia dapat mempertahankan mikrobioma mereka, dan juga membantu mereka secara langsung dengan menggunakan strategi pra dan probiotik. Ini akan membantu kami menua dengan cara yang lebih baik, menjaga kesehatan dan kualitas hidup di usia tua tanpa obat atau operasi. ”
Marina Ezcurra, Ph.D.
