Bisakah mikrobioma usus membuka rahasia penuaan?
Sebuah studi baru menunjukkan bagaimana mikrobiota usus tikus yang lebih tua dapat meningkatkan pertumbuhan saraf pada tikus muda, yang mengarah pada perkembangan yang menjanjikan dalam perawatan di masa depan.
Kelompok peneliti, yang berbasis di Nanyang Technological University (NTU) di Singapura, memindahkan mikrobiota usus tikus yang lebih tua ke dalam usus tikus yang lebih muda dengan fauna usus yang kurang berkembang.
Hal ini menghasilkan peningkatan neurogenesis (pertumbuhan neuron) di otak dan penuaan yang berubah, menunjukkan bahwa hubungan simbiosis antara bakteri dan inangnya dapat memiliki manfaat yang signifikan bagi kesehatan.
Selama 20 tahun terakhir telah terlihat peningkatan yang signifikan dalam jumlah penelitian tentang hubungan antara inang dan bakteri yang hidup di dalam atau di atasnya. Hasil studi ini telah menetapkan peran penting untuk hubungan ini dalam nutrisi, metabolisme, dan perilaku.
Komunitas medis berharap hasil terbaru ini dapat mengarah pada pengembangan pengobatan berbasis makanan untuk membantu memperlambat proses penuaan.
Dalam studi ini, tim peneliti berusaha mengungkap karakteristik fungsional mikrobiota usus dari inang yang menua. Para peneliti mentransplantasikan mikrobiota usus dari tikus tua atau muda ke tikus muda yang bebas kuman.
Temuannya muncul di jurnal Ilmu Kedokteran Terjemahan.
Apa yang penelitian itu libatkan?
Mikrobioma usus berubah seiring bertambahnya usia inang, dan untuk menyelidiki bagaimana evolusinya, tim peneliti mentransplantasikan mikrobioma usus dari tikus berusia 24 bulan ke tikus muda berusia 6 minggu yang bebas kuman.
Profesor Sven Pettersson dari Sekolah Kedokteran Lee Kong Chian NTU memimpin tim.
Setelah 8 minggu, Prof. Pettersson dan rekannya mengamati peningkatan pertumbuhan usus dan peningkatan neurogenesis di otak tikus.
Untuk mengontrol percobaan, tim mentransfer mikrobioma usus tikus muda menjadi tikus bebas kuman pada usia yang sama. Para peneliti tidak mengamati efek yang sama seperti yang mereka lihat pada tikus yang menerima mikrobioma usus dari tikus yang lebih tua.
Tim juga melakukan analisis molekuler pada hewan pengerat dan menemukan bahwa mereka memiliki peningkatan kadar butirat. Butyrate adalah asam lemak rantai pendek yang diproduksi mikroba usus.
Butyrate bermanfaat bagi kesehatan dan dapat melindungi dari berbagai penyakit, seperti penyakit radang usus, kanker kolorektal, obesitas, dan diabetes.
Pengayaan mikroba usus tertentu dan peningkatan fermentasi bakteri dari serat makanan di usus besar menyebabkan peningkatan kadar butirat. Pada gilirannya, peningkatan kadar butirat merangsang produksi hormon pro-umur panjang FGF21.
FGF21 merupakan faktor pertumbuhan fibroblast yang berperan penting dalam mengatur metabolisme. Peningkatan kadar FGF21 juga dikaitkan dengan peningkatan aktivitas AMPK dan SIRT-1 dan penurunan pensinyalan mTOR.
Ini penting karena peningkatan AMPK menyebabkan peningkatan serapan asam lemak rantai pendek selama metabolisme sel. SIRT-1 juga mengatur homeostasis dan dapat melindungi dari berbagai gangguan manusia.
Mengurangi mTOR dapat melindungi dari kanker manusia dan berbagai penyakit inflamasi.
Para peneliti melanjutkan untuk mengeksplorasi efek transplantasi mikrobioma usus pada saluran pencernaan tikus.
Penuaan normal jaringan usus mengurangi kelangsungan hidup sel-sel usus. Hal ini terkait dengan produksi lendir yang berkurang, yang dapat menyebabkan peningkatan kerusakan sel dan kematian.
Para peneliti menemukan transplantasi mikrobioma tikus yang lebih tua ke tikus yang lebih muda menyebabkan peningkatan panjang dan lebar vili, yang merupakan struktur kecil yang membentuk dinding usus.
Tikus yang telah menerima mikrobioma dari tikus yang lebih tua juga memiliki usus besar yang lebih panjang dan usus kecil yang lebih panjang daripada kelompok kontrol yang menerima mikrobioma dari tikus muda lainnya.
Para peneliti juga memberi tikus muda bebas kuman butirat dengan sendirinya dan mengamati bahwa hal itu menyebabkan peningkatan serupa dalam neurogenesis dan pertumbuhan usus.
Bagaimana hasil ini diterima?
Ilmuwan dari seluruh dunia telah bereaksi terhadap hasil ini. Dr. Dario Riccardo Valenzano, pemimpin kelompok di Institut Max Planck untuk Biologi Penuaan di Jerman, berkata, "Hasil ini menarik dan menimbulkan beberapa pertanyaan terbuka baru untuk biologi penuaan dan penelitian mikrobioma."
Beberapa dari pertanyaan ini, kata Dr. Valenzano, termasuk “apakah ada akuisisi aktif mikroba penghasil butirat selama kehidupan tikus dan apakah penuaan ekstrim menyebabkan hilangnya komunitas mikroba fundamental ini, yang mungkin pada akhirnya bertanggung jawab untuk disbiosis dan usia- disfungsi terkait. "
Selain itu, Profesor Brian Kennedy, Direktur Center for Healthy Aging di National University of Singapore, mengatakan, "Sangat menarik bahwa mikrobioma dari hewan tua dapat meningkatkan fenotipe muda pada penerima muda."
"Ini menunjukkan bahwa mikrobiota dengan penuaan telah dimodifikasi untuk mengkompensasi defisit yang menumpuk dari inang dan mengarah pada pertanyaan apakah mikrobioma dari hewan muda akan memiliki efek yang lebih besar atau lebih kecil pada inang muda."
“Penemuan ini memajukan pemahaman kami tentang hubungan antara mikrobioma dan inangnya selama penuaan dan mengatur panggung untuk pengembangan intervensi terkait mikrobiom untuk mempromosikan umur panjang yang sehat.”
Prof. Brian Kennedy
Implikasi untuk perawatan di masa depan
Hasil ini sangat menjanjikan untuk perkembangan masa depan dalam pengobatan penyakit yang berhubungan dengan penuaan, seperti gangguan neurogeneratif.
Mereka berpendapat bahwa komposisi mikrobiota usus dan dinamikanya peka terhadap usia dan bahwa respons terhadap isyarat mikroba di awal kehidupan berbeda secara signifikan dari yang di kemudian hari.
Hasilnya menyiratkan bahwa mikrobiota usus dari inang yang lebih tua dengan homeostasis metabolik dapat mendukung kesehatan inang. Sebaliknya, pada orang dewasa dengan diabetes tipe 2, mikrobioma usus dapat menyebabkan jalur inflamasi.
Keterbatasan penelitian ini termasuk fakta bahwa mikrobioma dapat berubah selama penelitian, bahkan di bawah eksperimen terkontrol, seperti yang disajikan di sini.
Mungkin juga metabolit mikroba lain dan jalur seluler memiliki peran untuk dimainkan, tetapi para peneliti tidak menyelidiki hal ini dalam penelitian ini.
