Микробиомные часы, основанные на особенностях микробиоценоза кишечника бабуинов, отражают демографические и социально-экологические факторы, что дает представление о старении.
Существует множество способов измерения возраста. Хронологический возраст — продолжительность жизни человека — является наиболее простым. Но он не учитывает такие факторы, как диета, генетика, физическое здоровье или образ жизни. Вот почему многие исследователи обращаются к биологическому возрасту как к более точному показателю состояния организма. Один из подходов предполагает изучение триллионов микробов, обитающих в кишечнике.
В 2015 году Мауна Дасари, в то время аспирант кафедры микробной экологии Университета Нотр-Дам (Франция), применила этот подход к бабуинам. Поскольку бабуины имеют сходные с людьми закономерности развития, они являются хорошей моделью для понимания возраста микробиома у людей. Дасари проанализировала тысячи образцов кала диких бабуинов в поисках микробиома кишечника, который можно было бы использовать в качестве предиктора возраста. Дасари и ее коллеги использовали эти данные для построения микробиомных часов, которые предсказывали возраст бабуина со средней погрешностью около двух лет, что превысило среднюю погрешность существующих микробиомных часов, основанных на человеческих данных, на уровне от 6 до 11 лет. Выводы из этой работы, опубликованные в журнале eLife, могут помочь исследователям найти новые способы определения возраста. способствовать здоровому старению и продлевать как продолжительность жизни, так и продолжительность здоровья.
Для этого исследования Дасари выделила ДНК из почти 14 000 образцов, взятых у 479 диких бабуинов в рамках долгосрочного исследования диких бабуинов в Восточной Африке. Она назвала эту работу “счастливой случайностью”, поскольку эти образцы кала собирались в течение 14 лет для гормонального проекта, в котором участвовала лаборатория. Исследователи проанализировали микробы, используя вычислительные алгоритмы и алгоритмы машинного обучения. Чтобы оценить хронологический возраст, было одновременно проанализировано 1440 признаков микробиома.
Исследователи наблюдали изменения в численности микроорганизмов на разных этапах жизни. Например, некоторые микробы становились более распространенными с возрастом, в то время как другие были в изобилии на ранних или поздних стадиях жизни. Кроме того, микробиомы в раннем возрасте и в пожилом возрасте были более разнообразными, чем в раннем взрослом возрасте. Поскольку образцы Дасари были взяты у одних и тех же бабуинов, которых отслеживали в течение длительного периода времени, у нее были данные, охватывающие этапы развития и условия окружающей среды, такие как засуха, которые менялись в зависимости от сезона.
Используя свой метод, Дасари и ее коллеги изучили, как эти демографические и социально-экологические факторы влияют на прогнозы возраста. Они обнаружили, что определенные факторы могут привести к отклонению возраста микробиома от хронологического. Например, бабуины с микробиомами, которые казались старше, чем ожидалось, как правило, были самцами, что коррелирует с тенденцией к тому, что самцы млекопитающих стареют быстрее, чем самки. Бабуины более высокого социального ранга также казались старыми для своего возраста, в то время как у бабуинов более низкого ранга микробиом был моложе, возможно, из-за различий в доступе к пище. Самки бабуинов демонстрировали признаки ускоренного старения микробиома в сухой сезон по сравнению с сезоном дождей, вероятно, из-за пищевого стресса.
Наконец, исследователи обнаружили, что возраст микробиома не определяет этапы созревания или выживаемости. Из-за преходящей природы кишечных микробов возраст микробиома отражает только текущие, а не прошлые условия. В будущем ученые надеются соотнести возраст микробиома с другими признаками биологического старения и посмотреть, как кишечные микробы могут предсказать общую продолжительность жизни и выживаемость особей.
“Я думаю, что это очень впечатляющая работа”, - сказал Батист Садуги, приматолог из Университета штата Аризона, который не принимал участия в исследовании. “Объем работы, как лабораторной, так и последующей аналитической, который был проделан в этой статье, на самом деле совершенно уникален”. Садуги отметил, что большинство исследований дикой природы включает в себя не более 1000-2000 образцов.
Поскольку микробиомы кишечника у разных видов различаются, эти микробиомные часы не могут быть адаптированы непосредственно к человеку. Чтобы создать более универсальные микробиомные часы, ученым необходимо определить согласованные особенности микробиома у разных видов. Несмотря на это ограничение, Дасари считает, что эта работа может помочь исследователям понять, как меняются микробиомы с возрастом организмов. “Существует множество различных способов, которыми наш организм показывает свой возраст”, - говорит Дасари. “Разнообразное питание, общение с людьми и многое другое помогает уменьшить последствия старения”. Она отметила, что разнообразный микробиом помогает организму адаптироваться ко всему, что происходит.
Из-за изменений в микробиоме во время старения, манипулирование микробным сообществом может способствовать здоровому старению. Дасари считает, что фекальная трансплантация была бы лучшим способом более широкого воздействия на кишечный микробиом, чем прием временных пробиотиков. Предыдущие исследования показали, что пересадка кала от молодых мышей мышам постарше устраняла признаки старения. “Тот факт, что мы можем вернуться к нашим морозильным камерам и использовать 14-летний запас экскрементов бабуинов, который мы собрали, чтобы понять совершенно новый аспект старения или что-то, что в конечном итоге может оказаться клинически значимым, действительно удивителен”, - говорит она.
