Nitrogén-oxid: Egy kis molekula figyelemre méltó bravúrja - meghosszabbítja az életet - mutatja a féregvizsgálat

A nitrogén-oxid, a sokoldalú gáz, amely elősegíti a véráramlást, továbbítja az idegjeleket és szabályozza az immunrendszer működését, úgy tűnik, hogy még egy biológiai teljesítményt nyújt - meghosszabbítja a szervezet életét és megerősíti a környezeti stressz ellen - derül ki egy új tanulmányból.

figyelemre

A tanulmányból kiderül, hogy a Caenorhabditis elegans nevű körömféreg, az öregedés laboratóriumi vizsgálatai során széles körben alkalmazott állat, lényegesen hosszabb ideig él, ha nitrogén-monoxid előállítására képes baktériumokat táplálnak. A csábító megfigyelés arra az egyik mechanizmusra mutat rá, amellyel a mikrobiom, a testünket körülvevő mikrobasejtek billiói fontos szerepet játszhatnak egészségünkben.

Saját nitrogén-oxid-szintünk az életkor előrehaladtával csökken, ez a csökkenés hozzájárulhat a normális öregedéshez - mondja Evgeny Nudler, PhD, Julie Wilson Anderson, az NYU Langone Medical Center biokémiai professzora, aki az új tanulmányt vezette. Úgy gondolja, hogy a kiegészítő baktériumok egészséges lendületet adhatnak azáltal, hogy az embereket ellátják a hiányzó vegyületek egy részével.

"A férgekben ma már tudjuk, hogy a baktériumok nemcsak a saját hasznukra használhatják a nitrogén-monoxidot, hanem a gazdájuk számára is jótékonyan reagálhatnak, és ugyanez igaz lehet az emberi bélben is" - mondja dr. Tészta. "Könnyen előfordulhat, hogy kommenzális baktériumaink génjeinket irányítják, legalábbis a bélben, hogy megvédjék ezeket a sejteket a stressz és az életkorral összefüggő hanyatlás ellen." A kommenzális baktériumok előnyt jelentenek az általuk gyarmatosított szervezetek számára.

Bár az emberek és sok más szervezet rendelkezik a nitrogén-oxid előállításához szükséges enzimmel, a C. elegans nem. Ehelyett Dr. Nudler és csapata a Cell február 14-i online számában arról számol be, hogy a féreg képes "eltéríteni" a vegyületet a talajban lakó Bacillus subtilis baktériumtól, amely nemcsak kedvelt étel, hanem bélében is gyakori gyarmatosító. Ezt az ötletességet dr. Nudler szerint részben megmagyarázza, hogy a B. subtilisszal táplált férgek miért élnek nagyjából 50 százalékkal tovább, mint az Escherichia coli-t tápláló társaik, amelyek nem termelik a vegyületet.

Az új tanulmányban az átlagos C. elegans élettartama csaknem 15 százalékkal, körülbelül két hétre nőtt, amikor a kutatók a férgeket nitrogén-monoxidot termelő B. subtilis baktériumokkal táplálták, szemben a mutáns B. subtilis törmelékkel kezelt férgekkel gén. A kutatócsoport fluoreszcens szenzorokkal is megmutatta, hogy a C. elegans nem állít elő saját nitrogén-oxid gázt. Amikor a férgeket normál B. subtilis baktériumokkal etették, a bélben megjelent a fluoreszcens jel.

A fluoreszcens jelölés és más vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a B. subtilis-ból származó nitrogén-oxid behatolt a férgek szöveteibe, ahol 65 génből álló csoportot aktivált. Néhányat korábban érintettek a stressz-rezisztenciában, az immunválaszban és az élettartam növekedésében, bár másoknak ismeretlen funkcióik vannak. Fontos, hogy a kutatók kimutatták, hogy két jól ismert szabályozó fehérje elengedhetetlen az összes gén aktiválásához.

"Azt találtuk, hogy a férgek belsejében található baktériumokban termelődött nitrogén-oxid gáz diffundál a féregszövetbe, és egy nagyon specifikus génkészletet aktivál két fő szabályozó, a hsf-1 és a daf-16 révén, ami nagy ellenállást jelent a stresszel szemben, és hosszabb élet "- mondta Dr. Nudler azt mondja. "Feltűnő, hogy az egyik szervezet által termelt kis molekula közvetlen sejtjelzéssel drámai módon befolyásolhatja egy másik szervezet fiziológiáját és akár élettartamát is."

A nitrogén-oxid kiterjedt repertoárjának részeként dr. Nudler laboratóriuma korábban megmutatta, hogy a veszélyes kórokozók miként tudják kihasználni a molekulát az antibiotikumok leküzdésében. Sokoldalúsága ellenére az új kutatás azt sugallja, hogy a nitrogén-oxid csak egy a B. subtilis által előállított több hasznos molekula közül, Dr. Nudler azt mondja. Laboratóriuma azt tervezi, hogy alaposabban megvizsgálja azokat a más lehetséges mechanizmusokat, amelyekkel a kommenzális baktériumok elősegíthetik az egészséget és a hosszú élettartamot, az erőteljes és könnyen manipulálható C. elegans rendszert felhasználva modellként.

A tanulmány társszerzői között van Ivan Gusarov, Laurent Gautier, Olga Smolentseva és Ilya Shamovsky a NYU Langone Medical Center Biokémiai és Molekuláris Farmakológiai Tanszékéről; valamint Svetlana Eremina és Alekszandr Mironov az Állami Genetikai és Ipari Mikroorganizmusok Szelekciójának Kutatóintézetéből, Moszkva, Oroszország.

A kutatást az Országos Egészségügyi Intézetek, a Biogerontológiai Kutatási Alapítvány és a Dinasztia Alapítvány támogatták.