Новое исследование предполагает, что долгожители — люди, которые доживают по крайней мере до 100 лет, — имеют в своем кишечнике разнообразную коллекцию вирусов, которые могли бы помочь защитить их от инфекционных заболеваний. Результаты, опубликованные 15 мая в журнале Nature Microbiology, проливают свет на некоторые биологические пути, которые могут помочь долгожителям прожить долгую и здоровую жизнь.
В ходе исследования группа исследователей во главе с Йоахимом Йохансеном, Рамником Ксавье, Саймоном Расмуссеном и Дамианом Плихтой из Института Брода Массачусетского технологического института и Гарварда проанализировала виромы — или вирусные геномы — 195 человек из Японии и Сардинии. Они обнаружили, что у долгожителей в кишечнике больше разнообразия бактерий и вирусов. Они также обнаружили, что вирусы, обнаруженные у долгожителей, увеличивают способность здоровых кишечных бактерий расщеплять сульфат, что может помочь сохранить способность кишечника бороться с бактериальными инфекциями.
Исследование дополняет растущий объем фактических данных, свидетельствующих о том, что взаимодействие между бактериями, вирусами и грибками в кишечнике играет важную роль в предотвращении возрастных заболеваний.
«Этот снимок того, как virome взаимодействует с микробиомами кишечника, может рассказать нам о том, как микробная и вирусная экология эволюционирует на протяжении жизни человека», — сказал Рамник Ксавье, член core institute, директор программы иммунологии и содиректор Программы инфекционных заболеваний и микробиома (IDMP) в Широкая. «Это является важной отправной точкой для раскрытия механизмов, лежащих в основе того, как экосистема кишечника поддерживает здоровье».
Ксавье также является профессором медицины в Гарвардской медицинской школе и Массачусетской больнице общего профиля. Он является соавтором исследования вместе с Расмуссеном, приглашенным ученым из центра фонда Novo Nordisk и адъюнкт-профессором Копенгагенского университета; и Плихтой, руководителем группы IDMP в Broad.
Более пристальный взгляд
Ранее команда Ксавье обнаружила, что кишечные бактерии долгожителей вырабатывают уникальные желчные кислоты, которые могут помочь бороться с инфекциями. Другие исследователи обнаружили, что бактериофаги — или вирусы, которые заражают бактерии, — оказывали влияние на когнитивные способности и память у мышей. Но роль, которую вирусы играют в кишечнике и старении человека, остается неизвестной, отчасти потому, что вирусную ДНК бывает трудно извлечь из сложных образцов.
В этом исследовании команда Broad сотрудничала с исследователями из Японии, включая Кению Хонду, профессора микробиологии и иммунологии в медицинской школе Университета Кейо в Токио. Они также объединились с исследователями из Копенгагенского университета, чтобы применить систему, основанную на глубоком обучении, для извлечения вирусной информации из метагеномов или ДНК, присутствующей в сложных образцах, таких как стул. Используя этот подход, исследователи сравнили вирусы молодых людей старше 18 лет, пожилых людей старше 60 лет и долгожителей в возрасте 100 лет и старше. Данные были получены из ранее опубликованных наборов данных по Японии и Сардинии, двум регионам с необычно высокой долей долгожителей. У долгожителей команда обнаружила не только больше разнообразных бактерий и вирусов, но и больше вирусов в литическом жизненном цикле, во время которого вирусы активны, взрываются и убивают бактерии, которые они заражают, — фаза, которая чаще встречается у младенцев, чем у взрослых. По меньшей мере четверть вирусов, обнаруженных у долгожителей, кодируют гены, которые поддерживают ключевые стадии метаболизма сульфатов. Исследователи полагают, что это могло бы помочь поддерживать целостность барьера слизистой оболочки — высокоселективного набора плотно связанных клеток, который позволяет организму поглощать питательные вещества в кишечнике, одновременно сдерживая бактерии и токсины.
«Чрезвычайно интересно работать с микробиомом, включая вирусы, потому что здесь так много разнообразия и так много неизвестных видов», — сказал Плихта. «Всегда есть что-то, что можно открыть, будь то новые организмы или ранее нехарактерные ферменты».
More information: Joachim Johansen et al, Centenarians have a diverse gut virome with the potential to modulate metabolism and promote healthy lifespan, Nature Microbiology (2023). DOI: 10.1038/s41564-023-01370-6. Journal information: Nature Microbiology
Provided by Broad Institute of MIT and Harvard
Фото: Credit: Sonja Vasiljeva, Broad Communications