Fuerschung weist wéi d'Kolansäure d'Liewensdauer am C. elegans verlängert

De Baylor College of Medicine Fuerscher Meng Wang hat scho gewisen datt Bakterien, déi e Metabolit maachen, genannt Kolansäure (CA) d'Liewensdauer vu Würmer an hirem Labo mat esou vill wéi 50%verlängeren kënnen, awer hir Zesummenaarbecht mam Rice University syntheteschen Biolog Jeffrey Tabor liwwert Tools fir déi méi grouss Fro ze beäntweren wéi de Metabolit e méi laang Liewen erméiglecht.

An enger Etude verëffentlecht am eLife , Wang, Den Tabor a Kollegen hu gewisen datt si verschidde Liichtfaarwe kéinte benotze fir Guttbakterien Genen an ausschalten wärend d'Bakterien am Daarm vu Würmer waren. D'Aarbecht gouf méiglech gemaach vun engem optogenetesche Kontrollsystem deen den Tabor fir méi wéi e Jorzéngt entwéckelt huet.

Meng Grupp entdeckt datt d'CCA Verbindung d'Liewensdauer verlängere konnt, awer si konnten net sécher soen ob dëst en Nahrungszousaz war deen am Magen verdaut gouf oder e Metabolit dee vu Bakterien am Daarm produzéiert gouf. Mir konnten d'Produktioun vu CA op den Darm beschränken a weisen datt et e positiven Effekt op d'Zellen am Darm huet. "

Tabor, Associate Professor of Bioengineering and of Biosciences, Rice Universitéit

Fir d'Experimenter, Dem Tabor säi Labo konstruéiert Stämme vun E. coli fir CA ze maachen wann se gréng ausgesat sinn, awer net rout, Liicht. Fir sécherzestellen datt d'Bakterien richteg funktionnéieren, d'Team huet Genen bäigefüügt fir verschidde Faarwen vu fluoreszente Proteinen ze maachen, déi hell ënner engem Mikroskop optrieden. Eng Faarf war ëmmer präsent, fir et einfach ze maachen ze gesinn wou d'Bakterien an de Würmer waren, an eng zweet Faarf gouf nëmme gemaach wann d'Bakterien CA produzéieren.

An Zesummenaarbecht mam Wang Lab, Dem Tabor säi Labo huet d'Bakterien ënner engem roude Liicht gehal an hinnen un Würmer gefiddert, eng Aart genannt Caenorhabditis elegans (C. elegans) déi allgemeng a Liewenswëssenschaften benotzt gëtt. D'Fuerscher hunn de Fortschrëtt vun de Bakterien duerch den Verdauungstrakt verfollegt an déi gréng Luucht ageschalt wann se an den Darm koumen.

"Wann ausgesat fir gréng Luucht, Würmer, déi dësen E. coli Stamm droen, hunn och méi laang gelieft. Wat méi staark d'Liicht ass, wat méi laang d'Liewensdauer ass, "sot de Wang, de Robert C. Fyfe Endowed Chair on Aging, e Professer fir molekulär a mënschlech Genetik am Huffington Center on Aging zu Baylor an engem Howard Hughes Medical Institute Enquêteur.

An den Zellen vum C. elegans an aner méi héich Uerdnungsliewen, vu Mënschen op Hefe, spezialiséiert Organelle genannt Mitochondrien liwweren de gréissten Deel vun der Energie. Dausende vu Mitochondrien schaffen ronderëm d'Auer an all Zell an erhalen en dynamescht Gläichgewiicht tëscht Spaltung a Fusioun, awer si gi mat der Zäit manner effizient. Wéi d'Leit an aner Organismen aal ginn, d'Dysfunktioun vun de Mitochondrien féiert zum funktionnelle Réckgang an hiren Zellen.

A fréiere Experimenter mam C. elegans, Wang a Kollegen hu gewisen datt CA d'Gläichgewiicht tëscht der mitochondrialer Spaltung a Fusioun a béid Darm- a Muskelzellen regléiere kann fir d'Liewensdauer ze förderen. D'Würmer liewen normalerweis ongeféier dräi Wochen, awer de Wang Labo huet gewisen datt CA hir Liewe bis 4,5 Wochen verlängere kann - 50% méi laang wéi soss.

Den Tabor sot datt dëst eng ganz Rëtsch Froen opwerft. Zum Beispill, wann CA am Darm produzéiert gëtt, profitéieren Darmzellen als éischt? Ass de positiven Effekt vum CA mat sengem Niveau verbonnen? A virun allem, verbreeden déi mitochondriell Virdeeler am ganzen Kierper aus den Darm?

An eLife studéieren, d'Fuerscher hunn erausfonnt datt CA Produktioun am Darm direkt d'Mitochondrielfunktioun an Darmzellen a kuerzer Zäit verbessert huet. Si hu keng Beweiser fir sou direkt fonnt, kuerzfristeg Mitochondrielle Virdeeler an de Muskelzellen vun de Würmer. Also, de laangjähregförderende Effekt vum CA fänkt vum Darm un a verbreet sech dann an aner Stoffer mat der Zäit.

"Mat eiser Technologie, mir kënne Liicht benotzen fir d'CA Produktioun anzeschalten an ze kucken wéi den Effekt duerch de Wuerm reest, "Sot den Tabor.

Hien huet gesot datt d'Präzisioun vun der optogenetescher Technologie d'Fuerscher erlaben fundamental Froen iwwer den Darmmetabolismus ze stellen.

"Wann Dir den Timing an d'Location vun der Metabolitproduktioun mat Präzisioun kontrolléiere kënnt, Dir kënnt un experimentell Designs denken, déi Ursaach an Effekt weisen, " hie sot.

Weist datt Darmbakterien direkt d'Gesondheet oder Krankheet beaflossen wier eng grouss Erreeche.

"Mir wëssen datt Darmbakterien vill Prozesser an eise Kierper beaflossen, "Sot den Tabor." Si si mat Adipositas verbonnen, Diabetis, Angscht, Kriibs, Autoimmun Krankheeten, Häerzkrankheeten an Nierkrankheeten. Et gouf eng Explosioun vu Studien, déi moosse wéi eng Bakterien Dir hutt wann Dir dës Krankheet oder dës Krankheet hutt, an et weist all Zort vu Korrelatiounen. "

Awer et ass e groussen Ënnerscheed tëscht Korrelatioun a Kausalitéit ze weisen, Tabor gesot.

"Zil, dat wat Dir wierklech wëllt, ass Darmbakterien déi Dir iesst déi d'Gesondheet verbessert oder d'Krankheet behandelt, " hie sot.

Awer et ass schwéier fir Fuerscher ze beweisen datt Molekülle produzéiert vun Darmbakterien Krankheet oder Gesondheet verursaachen. Dat ass deelweis well den Darm schwéier experimentell zougänglech ass, an et ass besonnesch schwéier Experimenter ze designen déi weisen wat geschitt op spezifesche Plazen am Darm.

"Den Darm ass eng schwéier Plaz fir zouzegräifen, besonnesch bei grousse Mamendéieren, "Den Tabor sot." Eis Darm ass 28 Meter laang, a si si ganz heterogen. De pH ännert sech duerch an d'Bakterien änneren ganz dramatesch ënnerwee. Also maachen d'Tissuen a wat se maachen, wéi d'Moleküle déi se secrete.

"Fir Froen ze beäntweren iwwer wéi Darmbakterien eis Gesondheet beaflossen, Dir musst Genen op spezifesche Plazen a zu bestëmmten Zäiten aktivéiere kënnen, wéi wann en Déier jonk ass oder wann en Déier moies erwächt, "sot hien." Dir braucht dee Kontrollniveau fir Weeër op hirer eegener Terrain ze studéieren, wou se geschéien a wéi se geschéien. "

Well et Liicht benotzt fir Genen ausléisen, Optogenetik bitt dee Kontrollniveau, Tabor gesot.

"Zu dësem Zäitpunkt, Liicht ass wierklech dat eenzegt Signal dat genuch Präzisioun huet fir bakteriell Genen am klenge versus de groussen Darm anzeschalten, zum Beispill, oder am Dag awer net an der Nuecht, " hie sot.

Den Tabor sot datt hien a Wang vill Weeër diskutéiert hunn wéi se Optogenetik benotze fir d'Alterung ze studéieren.

"Si huet zwou Dosen bakteriell Genen fonnt déi d'Liewensdauer am C. elegans verlängeren kënnen, a mir wëssen net wéi déi meescht vun hinnen funktionnéieren, "Sot den Tabor." D'Kolaninsäure Genen si wierklech intressant, awer et gi vill méi, déi mir gär mat Liicht am Wuerm wëlle maachen fir erauszefannen wéi se funktionnéieren. Mir kënnen déi exakt Technik benotzen, déi mir an dësem Pabeier verëffentlecht hunn, fir och déi nei Genen ze entdecken. An aner Leit, déi de Mikrobiom studéieren, kënnen et och benotzen. Et ass e mächtegt Tool fir z'ënnersichen wéi Bakterien eis Gesondheet profitéieren. "

• Phas 2/3 COVID-19 Studie bewäert d'Sécherheet,
• Nanoplastik beaflossen d'Kompositioun an d'Diversitéit vum mënschlechen Darmmikrobiom