Метаболит кишечной палочки обеспечил животным здоровую старость

Ученые из университета Эмори (Атланта, США) показали, что индол – вещество, вырабатываемое кишечными бактериями – улучшает функциональные показатели у старых животных и, таким образом, обеспечивает более здоровую старость, при этом не влияя на максимальную продолжительность жизни. Эффект воспроизвели на нематодах, мушках-дрозофилах и мышах. Кроме того, индол увеличил сопротивляемость стрессу и выживаемость после облучения у молодых мышей. Исследователи предполагают, что их открытие в перспективе поможет улучшить качество жизни пожилых людей и сократить расходы на здравоохранение. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Одна из задач здравоохранения будущего – продление максимальной продолжительности жизни человека и увеличение продуктивного возраста, когда дряхление и старческие болезни не ухудшали бы качество жизни. В ряде экспериментов ученым удалось удлинить жизнь модельных животных, например, нематоды Caenorhabditis elegans и мышей, однако, как правило, увеличение общей продолжительности жизни сопровождается также увеличением периода немощной старости.

В лабораторных исследованиях на животных главными качествами, присущими «молодости», являются нормальная подвижность, способность к размножению и способность переносить стрессовые воздействия, а также восстанавливаться после них. Сохранение этих критериев с возрастом – показатель «здоровой продолжительности жизни» (healthspan), или «здоровой старости». Именно ее изучали авторы работы на трех видах модельных организмов – червях-нематодах, дрозофилах и мышах.

В экспериментах ученые измеряли подвижность животных и реакцию на тепловой стресс (нагревание), либо, в случае мышей, на облучение. Главным параметром, который изменялся в эксперименте, был состав микробиоты животных. Кишечник подопытных животных заселяли либо обычной кишечной палочкой Escherichia coli, либо мутантным штаммом, у которого отсутствовал ген триптофаназы (TnaA) – фермента, который разлагает триптофан с образованием индола.

Индол является продуктом жизнедеятельности многих кишечных бактерий и используется последними как сигнальная молекула. Это вещество в больших количествах содержится в фекалиях и определяет их запах, однако в низких концентрациях обладает цветочным ароматом. Индол может быть получен из триптофана – аминокислоты, которая также является предшественником нейромедиатора серотонина, и содержится в пище. Кроме того, производные индола вырабатывают растения, в том числе съедобные.

Ранее было показано, в том числе авторами обсуждаемой статьи, что индол улучшает сопротивляемость организма стрессовым воздействиям. В новой работе ученые показали, что индол необходим для продления продуктивного возраста животных. Особи, кишечник которых заселяли кишечной палочкой, не способной производить индол, проявляли признаки дряхления организма раньше. Кривая выживаемости таких животных сдвигалась влево, т.е. в каждой возрастной группе больше особей умирало, несмотря на то, что максимальная продолжительность жизни не изменилась.

Если же индол либо его производные дополнительно добавляли животным в пищу, выживаемость увеличивалась, а подвижность и способность противостоять стрессу дольше сохранялись. На червях C.elegans было показано, что добавление в пищу индола способствует увеличению репродуктивного периода (способности к размножению). Кроме того, индол поспособствовал увеличению выживаемости молодых мышей, которых подвергли смертельным дозам радиации.

Ученые обнаружили, что индол действует, связываясь с рецептором AHR (aryl hydrocarbon receptor). Этот рецептор является сенсором малых биологически активных молекул и в ответ на связывание опосредует изменение экспрессии ряда генов. Этот рецептор очень консервативен, соответствующий ген есть как у низших животных, так и у млекопитающих. Теоретически это означает, что похожий эффект индол может оказывать и на людей.

Ранее мы писали, что ученые ограничили продолжительность человеческой жизни 115 годами. Пока эффект индола на людях не доказан, зато известно, что здоровому долголетию способствует поздний выход на пенсию, книги, кофе и положительные личные качества, такие как добросовестность и оптимизм.

Дарья Спасская