คุณเห็นมันในโฆษณาทุกวัน: ครีมและโลชั่นเพื่อลดริ้วรอย สีย้อมเพื่อขจัดผมหงอก และวิธีการรักษาเพื่อลดอาการปวดเมื่อยกล้ามเนื้อและข้อต่อ นอกจากการเปลี่ยนแปลงของระดับพื้นผิวเหล่านี้แล้ว การมีอายุมากขึ้นยังส่งผลต่อสรีรวิทยาภายในร่างกายอีกด้วย ซึ่งรวมถึงการอักเสบในสมองที่เพิ่มขึ้น (Czirr & Wyss-Coray, 2012) การเสื่อมของจอประสาทตา (Hoh Kam et al, 2010) และการซึมผ่านของ ผนังลำไส้ (Ma et al, 1992) หลายอุตสาหกรรมถูกสร้างขึ้นโดยมีเป้าหมายเพื่อต่อต้านสัญญาณแห่งวัย แต่มีวิธีที่จะต่อต้านผลกระทบของความชราในร่างกายในระดับที่ลึกกว่าการย้อมสีผมหรือไม่? นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งเสนอวิธีพิเศษในการย้อนเวลากลับไปสู่ผลที่ตามมาที่เกี่ยวข้องกับอายุในสมองโดยใช้การถ่ายโอนไมโครไบโอต้าในอุจจาระ (FMT; Parker et al., 2022)
FMT ใช้หลักการของพาราไบโอซิส (ดูบทความที่รู้จักเซลล์ประสาทจริง โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม!) เพื่อแลกเปลี่ยนไมโครไบโอมในลำไส้ ซึ่งหมายถึงแบคทีเรียและจุลินทรีย์ทั้งหมดที่อยู่ในลำไส้ที่แข็งแรง (Sommer et al, 2013) ระหว่างหนูแก่และหนูเล็ก เพื่อทดสอบสมมติฐานที่ว่าการใช้ FMT เพื่อปรับเปลี่ยนไมโครไบโอมในลำไส้ทำให้เกิดการอักเสบในสมองและร่างกาย Parker และเพื่อนร่วมงานใช้แบบจำลองเมาส์กับหนูอายุ 3 เดือน (หนูอายุน้อย) และหนูอายุ 24 เดือน (หนูแก่ ). ก่อนที่การทดลองจะเริ่มต้นขึ้น นักวิจัยได้เก็บตัวอย่างอุจจาระเพื่อสร้างพื้นฐานสำหรับไมโครไบโอมของหนูอายุน้อยและสูงวัย หลังจากนั้น หนูจะได้รับยาปฏิชีวนะเป็นเวลาสามวันเพื่อลดแบคทีเรียที่อยู่ในลำไส้ของพวกมัน หลังจากการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ นักวิจัยได้เก็บตัวอย่างอุจจาระอีกครั้ง ทำตามขั้นตอนเริ่มต้นเหล่านี้ ดำเนินการ FMT สองรอบ โดยให้อุจจาระเหลวทางจมูกและหนูถูกใส่ในกรงที่มีอุจจาระตามกลุ่มทดลอง กลุ่มทดลองในการศึกษานี้คือหนูอายุน้อยที่ได้รับ FMT จากหนูเล็กและหนูอายุน้อยที่ได้รับ FMT จากหนูสูงวัย ในขณะที่กลุ่มควบคุมคือหนูอายุน้อยที่ได้รับ FMT จากหนูอายุน้อยตัวอื่นหรือสารละลายควบคุมที่ไม่ใช่อุจจาระ (เรียกว่าหนูควบคุมอายุน้อย) และ หนูสูงอายุที่ได้รับ FMT จากหนูสูงอายุตัวอื่นหรือวิธีการควบคุมที่ไม่ใช่อุจจาระ (เรียกว่าหนูควบคุมสูงอายุ) หลังจาก FMT อุจจาระจะถูกเก็บห้าวันและสองสัปดาห์ต่อมา การออกแบบการทดลองนี้ทำให้ผู้วิจัยสามารถศึกษาว่าอายุของไมโครไบโอมในลำไส้ส่งผลต่อกระบวนการในสมอง เรตินา และลำไส้อย่างไร
บทคัดย่อกราฟิกจาก Parker et al., 2022
…การให้หนูแก่กับไมโครไบโอมอายุน้อยจะยกเลิกการตอบสนองของภูมิคุ้มกันตามอายุ
อันดับแรก นักวิจัยทำการตรวจสอบว่า FMT ส่งผลต่อการตอบสนองการอักเสบของไมโครเกลีย ซึ่งเป็นเซลล์ภูมิคุ้มกันในสมอง ในเยื่อหุ้มสมองและคอร์ปัสคอลโลซัม (กลุ่มเซลล์ประสาทขนาดใหญ่ที่ช่วยให้สมองทั้งสองซีกสื่อสารกันได้อย่างไร) (Heneka et al, 2019 ; Erny et al, 2015). หนูควบคุมที่มีอายุมากมีไมโครเกลียที่ถูกกระตุ้นมากกว่าหนูควบคุมอายุน้อย ซึ่งสะท้อนถึงกระบวนการชราตามปกติ อย่างไรก็ตาม หนูอายุมากที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยมีการกระตุ้นไมโครเกลียน้อยกว่าหนูควบคุมที่มีอายุมาก น่าแปลกใจที่การตอบสนองของ microglia นั้นค่อนข้างคล้ายกับที่พบในหนูควบคุมอายุน้อย รูปแบบเดียวกันนี้ยังแสดงให้เห็นในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมที่มีอายุมากมีการกระตุ้นไมโครเกลียมากกว่าหนูควบคุมอายุน้อย ซึ่งคล้ายกับระดับการกระตุ้นที่เห็นในหนูควบคุมที่มีอายุมาก สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าอายุของไมโครไบโอมมีอิทธิพลต่อการตอบสนองของภูมิคุ้มกันในสมอง และการที่หนูแก่ผสมกับไมโครไบโอมอายุน้อยจะยกเลิกการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่เห็นได้จากอายุ ในทำนองเดียวกัน การให้ไมโครไบโอมแก่หนูเล็กจะช่วยเร่งผลกระทบของอายุที่มีต่อเซลล์ภูมิคุ้มกันของสมอง
…ไมโครไบโอมส่งผลกระทบต่อกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอายุในเรตินา…
นอกจากการตรวจสมองแล้ว นักวิจัยยังได้สำรวจว่าอายุของไมโครไบโอมในลำไส้ส่งผลต่อเรตินาอย่างไร โดยทั่วไปแล้ว เมื่อเทียบกับหนูอายุน้อย หนูที่มีอายุมากมีการอักเสบเพิ่มขึ้นในเรตินา อย่างไรก็ตาม หลังจาก FMT หนูอายุมากที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยมีระดับการอักเสบของจอประสาทตาใกล้เคียงกับหนูกลุ่มควบคุมอายุน้อย สอดคล้องกับสิ่งที่ค้นพบในสมอง สิ่งที่ตรงกันข้ามก็เป็นจริงเช่นกัน หนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมสูงอายุมีการอักเสบของจอประสาทตาซึ่งคล้ายกับหนูควบคุมอายุมาก ไมโครไบโอมในลำไส้ยังส่งผลต่ออีกส่วนหนึ่งของระบบการมองเห็น: ความสามารถของเซลล์รับแสงในการสร้างเรตินาขึ้นใหม่ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีน RPE65 ซึ่งเป็นที่รู้กันว่าการผลิตจะลดลงตามอายุ (Cai et al, 2009) ในหนูอายุมากที่มีไมโครไบโอมอายุน้อย มีปริมาณโปรตีน RPE65 เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับหนูควบคุมที่มีอายุมาก ในความเป็นจริง ระดับโปรตีนเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับระดับของหนูเล็ก นอกจากนี้ หนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมสูงวัยมี RPE65 น้อยกว่าหนูควบคุมอายุน้อยมาก โดยมีระดับโปรตีนเทียบได้กับระดับที่พบในหนูแก่ โดยรวมแล้ว สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าไมโครไบโอมส่งผลกระทบต่อกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอายุในเรตินา โดยไมโครไบโอมที่มีอายุน้อยจะย้อนกลับและไมโครไบโอมที่มีอายุมากจะเร่งกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอายุ
อวัยวะที่สำคัญอีกอย่างคือ ลำไส้ ก็ไม่ได้รับการยกเว้นจากผลกระทบของอายุ: ชั้นเซลล์ที่สร้างผนังลำไส้จะรั่วเมื่อเวลาผ่านไป (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017) เมื่ออายุมากขึ้น ความคงตัวของผนังลำไส้จะลดลงและสามารถซึมผ่านได้มากขึ้น ซึ่งช่วยให้แบคทีเรียรั่วไหลออกไปสู่บริเวณรอบนอกได้ ซึ่งจะเพิ่มการอักเสบโดยรวม (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017) ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าอายุของไมโครไบโอมมีผลต่อความมั่นคงของผนังลำไส้ ในหนูอายุมากที่มีไมโครไบโอมอายุน้อย ลำไส้มีการรั่วไหลน้อยกว่าหนูกลุ่มควบคุมที่มีอายุมาก ในความเป็นจริง ความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้ในหนูอายุมากที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยนั้นคล้ายคลึงกับการซึมผ่านของหนูที่อายุน้อย หนูอายุที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยยังมีระดับของการอักเสบและหลักฐานของแบคทีเรียในเลือดคล้ายกับหนูอายุน้อย เป็นอีกครั้งที่ลำไส้ของหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมสูงวัยมีพฤติกรรมคล้ายกับหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมสูงอายุ โดยมีลำไส้ที่รั่วกว่าและมีการอักเสบมากกว่าหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมอายุน้อย ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนสมมติฐานที่ว่าไมโครไบโอมที่มีอายุมากขึ้นมีส่วนทำให้การซึมผ่านของลำไส้เพิ่มขึ้น ซึ่งช่วยให้การอักเสบเพิ่มขึ้นโดยปล่อยให้แบคทีเรียรั่วไหลเข้าสู่กระแสเลือด สิ่งสำคัญคือการแนะนำ microbiome รุ่นเยาว์ผ่าน FMT จะช่วยย้อนกลับผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับอายุเหล่านี้
…อายุไมโครไบโอมในลำไส้ส่งผลต่อการทำงานของสมอง เรตินา และลำไส้
ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าอายุไมโครไบโอมในลำไส้ส่งผลต่อการทำงานของสมอง เรตินา และลำไส้ แต่ไมโครไบโอมในวัยหนุ่มสาวและวัยสูงอายุแตกต่างกันอย่างไร? เพื่อตอบคำถามนี้ นักวิจัยได้จัดลำดับ DNA ของไมโครไบโอมที่พบในตัวอย่างอุจจาระที่เก็บรวบรวมระหว่างการทดลอง ไมโครไบโอมที่อายุน้อยและสูงวัยมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันอยู่แล้วก่อนที่จะเกิด FMT แต่ FMT เปลี่ยนองค์ประกอบทางพันธุกรรมของไมโครไบโอมทั้งสองอย่างมีนัยสำคัญ หนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมสูงวัยมีองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกันมากกับหนูควบคุมที่มีอายุมาก ในขณะที่องค์ประกอบทางพันธุกรรมในหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยนั้นแตกต่างจากหนูควบคุมที่มีอายุมาก และยังแตกต่างจากหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยอีกด้วย หนูควบคุมอายุและหนูอายุน้อยที่มีไมโครไบโอมสูงอายุมีแบคทีเรียส่วนใหญ่มาจาก ออสซิลลิแบคเตอร์ และ Prevotella ประเภท, Firmicutes ไฟลัมและ แลคโตบาซิลลัส จอห์นสัน ในขณะที่หนูควบคุมอายุน้อยและหนูแก่ที่มีไมโครไบโอมอายุน้อยมีแบคทีเรียส่วนใหญ่มาจาก Bifidobacterium, แอคเคอร์แมนเซีย, พาราแบคเทอรอยเดส, Clostridiumและ Enterococcus กลุ่ม เมื่อตรวจสอบสาเหตุที่เป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุเหล่านี้ นักวิจัยพบว่าวิถีทางที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไขมันและวิตามิน (ซึ่งอาศัยเมแทบอไลต์ที่ผลิตโดยแบคทีเรีย) แตกต่างกันระหว่างไมโครไบโอมที่มีอายุและอายุน้อย ข้อสังเกตนี้มีข้อเสียประการหนึ่งคือ การเปลี่ยนแปลงของจำนวนแบคทีเรียชนิดต่างๆ และการทำงานที่เป็นไปได้ของแบคทีเรียในลำไส้นั้นไม่คงอยู่ยาวนาน เนื่องจากไม่มีความแตกต่างระหว่างองค์ประกอบของไมโครไบโอมสองสัปดาห์หลังจาก FMT
โดยรวมแล้ว การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าไมโครไบโอมในลำไส้มีอิทธิพลต่อกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอายุในสมอง ตา และลำไส้ ไมโครไบโอมที่มีอายุมากขึ้นโดยไม่ขึ้นกับอายุของหนูที่เป็นผู้รับ ทำให้เกิดการอักเสบมากขึ้นในสมอง เรตินา และลำไส้ ศักยภาพในการฟื้นฟูของเซลล์รับแสงในเรตินาน้อยลง และแบคทีเรียรั่วไหลออกจากลำไส้มากขึ้น ในทางกลับกัน การแนะนำไมโครไบโอมอายุน้อยให้กับหนูสูงวัยกลับทำให้ผลของการแก่ชราเหล่านี้กลับตรงกันข้าม นี่อาจเป็นเพราะความแตกต่างในองค์ประกอบของแบคทีเรียของไมโครไบโอมที่มีอายุและอายุน้อย และผลกระทบที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจมีต่อเส้นทางที่รับผิดชอบในการผลิตไขมันและวิตามิน คำถามหนึ่งที่ไม่ได้กล่าวถึงในการศึกษานี้คือวิธีที่อายุไมโครไบโอมส่งผลต่อประสิทธิภาพการรับรู้ เนื่องจากหนูควบคุมและหนู FMT มีพฤติกรรมแตกต่างกันอย่างไรในการทดสอบความจำเชิงพฤติกรรม การวิจัยในอนาคตควรมุ่งเน้นไปที่คำถามนี้ เนื่องจากความรู้ความเข้าใจและความจำเป็นที่รู้กันว่าลดน้อยลงตามอายุ และการทำความเข้าใจบทบาทของไมโครไบโอมในการลดลงของความรู้ความเข้าใจที่เกี่ยวข้องกับอายุสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับพื้นฐานทางชีววิทยาที่เป็นไปได้ อีกทิศทางหนึ่งที่คำถามการวิจัยในอนาคตควรติดตามคือผลกระทบของอาหารต่อองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าอาหารที่แตกต่างกันเปลี่ยนชนิดของจุลินทรีย์ในลำไส้ทั้งในระยะสั้น (David et al., 2014) และระยะยาว (Wu et al., 2011) หากการเปลี่ยนแปลงอาหารสามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ได้ จะเกิดอะไรขึ้นหากสามารถลดสัญญาณความชราในสมอง เรตินา และลำไส้ได้ด้วย
หากการเปลี่ยนแปลงอาหารสามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ได้ จะเกิดอะไรขึ้นหากสามารถลดสัญญาณความชราในสมอง เรตินา และลำไส้ได้ด้วย
เกี่ยวกับผู้แต่ง
เขียนโดย ฮอลลี่ คอร์ธาส, วาดภาพโดย เฟเดริกา รากูเซโอ, แก้ไขโดย โยฮันนา ป๊อป, ซาราห์ เวดและ ลอเรนวากเนอร์
อ้างอิง
Cai, X., Conley, SM และ Naash, MI (2009) RPE65: บทบาทในวงจรการมองเห็น โรคจอประสาทตาของมนุษย์ และยีนบำบัด จักษุพันธุศาสตร์, 30(2), 57-62 https://doi.org/10.1080/13816810802626399
Cui, H., Tang, D., Garside, GB, Zeng, T., Wang, Y., Tao, Z., Zhang, L., & Tao, S. (2019) การส่งสัญญาณ Wnt ไกล่เกลี่ยการด้อยค่าของความแตกต่างที่เกิดจากอายุของเซลล์ต้นกำเนิดในลำไส้ รีวิวและรายงานสเต็มเซลล์, 15(3), 448-455 https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9
Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012). ภูมิคุ้มกันวิทยาของการเสื่อมของระบบประสาท วารสารการสอบสวนทางคลินิก, 122(4), 1156-1163 https://doi.org/10.1172/JCI58656
เดวิด, แอล., มอริซ, ซี., คาร์โมดี, อาร์. เอตอัล การอดอาหารอย่างรวดเร็วและทำซ้ำได้จะเปลี่ยนแปลงไมโครไบโอมในลำไส้ของมนุษย์ ธรรมชาติ 505, 559 – 563 (2014) https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820
เออร์นี่ ดี. หรับ? เดอ แองเจลิส, AL, Jaitin, D., Wieghofer, P., Staszewski, O., David, E., Keren-Shaul, H., Mahlakoiv, T., Jakobshagen, K., Buch, T., Schwierzek, V. ., Utermöhlen, O., Chun, E., Garrett, WS, McCoy, KD, Diefenbach, A., Staeheli, P., Stecher, B., Amit, I., & Prinz, M. (2015) โฮสต์ไมโครไบโอต้าจะควบคุมการเจริญเติบโตและการทำงานของไมโครเกลียในระบบประสาทส่วนกลางอย่างต่อเนื่อง ประสาทธรรมชาติ, 18(7), 965-977 https://doi.org/10.1038/nn.4030
เฮเนก้า เอ็มที (2019). Microglia เป็นศูนย์กลางของโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท รีวิวธรรมชาติ. ภูมิคุ้มกันวิทยา, 19(2), 79-80 https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5
Hoh Kam, J., Lenassi, E. และ Jeffery, G. (2010) การดูดวงตาสูงวัย: บริเวณต่างๆ ของการสะสมแอมีลอยด์เบต้าในเรตินาของหนูที่มีอายุมากขึ้นและการควบคุมขนาดใหญ่ของมาโครฟาจ PloS One, 5(10), e13127 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127
Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V., & Krugliak, P. (1992) ผลกระทบของอายุและการจำกัดแคลอรี่ต่อการซึมผ่านของลำไส้ ผู้สูงอายุทดลอง, 27(3), 321-333 https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9
Parker, A., Romano, S., Ansorge, R., Aboelnour, A., Le Gall, G., Savva, GM, Pontifex, MG, Telatin, A., Baker, D., Jones, E., Vauzour , D., Rudder, S., Blackshaw, LA, Jeffery, G., & Carding, SR (2022) การถ่ายโอนไมโครไบโอต้าในอุจจาระระหว่างหนูอายุน้อยและหนูสูงอายุจะย้อนกลับลักษณะเด่นของลำไส้ ตา และสมองที่แก่ชรา ไมโครไบโอม, 10(1), 68
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w
ซอมเมอร์ เอฟ. และแบ็คเฮด เอฟ. (2013). จุลินทรีย์ในลำไส้—ผู้เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาโฮสต์และสรีรวิทยา รีวิวธรรมชาติ. จุลชีววิทยา, 11(4), 227-238 https://doi.org/10.1038/nrmicro2974
Thevaranjan, N., Puchta, A., Schulz, C., Naidoo, A., Szamosi, JC, Verschoor, CP, Loukov, D., Schenck, LP, Jury, J., Foley, KP, Schertzer, JD, Larché, MJ, Davidson, DJ, Verdú, EF, Surette, MG, & Bowdish, DME (2017) Dysbiosis ของจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับอายุส่งเสริมการซึมผ่านของลำไส้ การอักเสบของระบบ และความผิดปกติของมาโครฟาจ โฮสต์ของเซลล์และจุลินทรีย์, 21(4), 455–466.e4 https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002
Wu, GD, Chen, J., Hoffmann, C., Bittinger, K., Chen, YY, Keilbaugh, SA, Bewtra, M., Knights, D., Walters, WA, Knight, R., Sinha, R. , Gilroy, E., Gupta, K., Baldassano, R., Nessel, L., Li, H., Bushman, FD, & Lewis, JD (2011) เชื่อมโยงรูปแบบการบริโภคอาหารในระยะยาวกับจุลินทรีย์ในลำไส้ วิทยาศาสตร์ (นิวยอร์ก, นิวยอร์ก), 334(6052), 105-108 https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344
บทความนี้เดิมปรากฏบน รู้เซลล์ประสาท
