Wissenschaftler verknüpfen Darmmikroben mit stärkeren Muskeln und gesünderem Altern

Wissenschaftler zeigen, dass spezifische Darmbakterien das Wachstum und die Leistung von Muskeln bei Mäusen aufladen und die Hoffnungen auf neue probiotisch-basierte Therapien zur Bekämpfung des altersbedingten Muskelabfalls erhöhen können.

In einer kürzlich im Journal veröffentlichten Studie Wissenschaftliche BerichteDie Forscher identifizierten Darmmikroben, die mit einer verbesserten Muskelstärke verbunden sind. Organismen haben sich an ihre Überlebensumgebungen angepasst, was zu einer bemerkenswerten Vielfalt des Lebens führt. Menschen haben symbiotische Beziehungen zu Umweltmikroben aufgebaut, die für Gesundheit und Überleben von entscheidender Bedeutung sind. Die Mikroben im menschlichen Körper sind besonders bemerkenswert, da sie sich entwickelt haben, um spezielle Ökosysteme zu erzeugen, die für jede Umgebung spezifisch sind, wie z. B. Haut, Mundhöhle und Magen -Darm -Trakt (GI).

Körperliche Aktivität ist ein Schlüsselfaktor für die Verbesserung der Immunfunktion und die Verringerung der Inzidenz von metabolischen und entzündlichen Erkrankungen. Das Darmmikrobiom ist an der Vermittlung der vorteilhaften Auswirkungen von Bewegung beteiligt. Signale aus dem Darmmikrobiota bilden ein Kommunikationsnetz zwischen Skelettmuskeln und Darm, wobei die Stoffwechselaktivität und Entzündung reguliert werden. Die Untersuchung der Darmmikrobiota und der Skelettmuskulatur ist jedoch begrenzt.

Über die Studie

GI-Traktmikroben übertrafen die Kot: Die Analyse des tatsächlichen Darminhalts ergab eine höhere mikrobielle Vielfalt von 9–15% im Vergleich zu Stuhlproben, was sich als kritisch für die Identifizierung muskelgebundener Bakterien erweist.

In der vorliegenden Studie wollten Forscher Mikroben identifizieren, die mit einer verbesserten Bewegungsleistung und Muskelstärke verbunden sind. Zunächst wurden gealterte (9 Monate alte) Mäuse unter Verwendung von Antimykotika und Antibiotika aus Darmmikrobiota erschöpft, und mithilfe von Fäkalienmikrobiota-Transplantationen (FMT) wurden Fäkalienproben durchgeführt, um die genetische Variabilität des Wirts zu minimieren. Stuhlproben wurden von gesunden Erwachsenen in einer regelmäßigen Ernährung erhalten, die in den letzten sechs Monaten keine Antibiotika oder Probiotika verwendeten oder GI -Störungen oder chronische Krankheiten aufweisen.

Ferner wurden die Rotarod- und Drahtaufhängungstests durchgeführt, um den Einfluss von FMT auf die Muskelfestigkeit zu bewerten. Muskelkraft, motorische Koordination und Gleichgewicht wurden im Rotarod -Test untersucht. Die Vorderbeinstärke wurde im Drahtaufhängungstest bewertet. Die Tests wurden zu Studienbeginn (vor FMT) und drei Monate nach der FMT durchgeführt. Darüber hinaus wurden Blut, Magen -Darm -Traktehalme und Fäkalienproben für weitere Analysen gesammelt.

Blutzucker, Lipoproteincholesterin mit hoher Dichte (HDL-C), Lipoproteincholesterin mit niedriger Dichte (LDL-C), Triglycerid (TG) und Gesamtcholesterin (TC) wurden bewertet. DNA aus GI -Traktehaltern oder fäkalen Bakteriengenomen wurde extrahiert und die 16S -rRNA -Gensequenzierungsanalyse wurde durchgeführt. Die α- und β -Vielfalt wurden berechnet und phylogenetische Bäume wurden erzeugt. Darüber hinaus wurden spezifische mikrobielle Stämme, die zur Muskelstärke beitragen, durch Analyse der unterschiedlichen Häufigkeiten zwischen Gruppen identifiziert.

Ergebnisse

Die Forscher fanden variable Auswirkungen von FMT auf die Muskelstärke. Die Änderungen der Rotarod- oder Draht -Suspensionstestleistung über drei Monate wurden in gestärkte, mittlere und geschwächte Gruppen geschichtet. Ferner nahmen der Blutzuckerspiegel und das Körpergewicht der Mäuse nach drei Monaten zu. Bemerkenswerterweise nahmen die HDL-C-Spiegel in muskelstärfeten Gruppen zu.

Der Artenreichtum erhöhte sich nach dem FMT signifikant, aber die Gleichheit der Arten änderte sich nicht. Dies bedeutete, dass die Anzahl der mikrobiellen Spezies nach FMT zunahm, ihre Verteilung jedoch relativ stabil blieb. Das Darmmikrobiom bestand hauptsächlich aus Bacteroidetes und Firmicutes zu Studienbeginn; Ihre relative Häufigkeit nahm jedoch nach FMT ab, während die von Verrucomicrobie zunahm.

Muskelzuwächse kamen mit einer Wendung: Während mit probiotisch gefütterte Mäuse eine signifikante Muskelmasse (bis zu 157% schwerere Muskeln) gewann, nahm ihr Gesamtkörpergewicht während der Studie tatsächlich ab.

Entscheidend ist, dass die mikrobielle Vielfalt in GI-Trakt-Proben signifikant reicher war als Kot, wodurch muskelgebundener Mikroben empfindlicher nachgewiesen wurden. Das Team stellte fest, dass neun Bakterienarten zwischen verstärkten und geschwächten Gruppen innerhalb der Rotarod -Testgruppe signifikant unterschiedliche Häufigkeiten hatten, wobei sieben Arten in der verstärkten Gruppe angereichert waren. In ähnlicher Weise waren neun Arten zwischen geschwächten und verstärkten Mäusen in der Drahtsuspensionsgruppe unterschiedlich reichlich vorhanden, wobei vier angereicherte Arten in der verstärkten Gruppe.

Insbesondere drei Bakterienarten, Lactobacillus JohnsoniiAnwesend Limosilactobacillus reuteriUnd Turicibacter sanguiniswurden in beiden Tests konsequent in verstärkten Gruppen angereichert und zeigten eine lineare Korrelation mit der Verbesserung der Muskelkraft. Nur von diesen L. Johnsonii Und L. Reuteri wurden funktionell validiert, aber die wiederholte Anreicherung von T. Sanguinis schlägt vor, dass es auch eine biologisch relevante Rolle spielen kann, obwohl sie nicht direkt getestet wurden.

Schließlich wurden 12 Monate alte (alternde Modell-) Mäuse verabreicht L. Reuteri (LR) und L. Johnsonii (LJ) allein oder in Kombination. Die Stämme wurden aus der Darmmikrobe Bank (GMB) bezogen. Mäuse, die sowohl LR als auch LJ erhielten, zeigten signifikante Verbesserungen der Rotarod- und Drahtaufhängungstests.

Das Muskelgewicht wurde auch in der LR + LJ -Gruppe im Vergleich zu Kontrollen um 157% erhöht. Obwohl das Körpergewicht abnahm, wurde es von einer erhöhten Muskelmasse begleitet. Das Muskelgewicht in der LR + LJ -Gruppe war signifikant höher als in den LR- oder LJ -Gruppen allein. Muskelwachstumsbezogene Marker, einschließlich Follistatin (FST), einem Myostatin-Inhibitor, das das Muskelwachstum fördert, und des Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktors (IGF) -1, einem wichtigen anabolen Wachstumsfaktor, wurden auf der Ebene der Messenger-RNA (mRNA) bewertet. IGF-1 zeigte den höchsten Anstieg der LR + LJ-Gruppe, während FST in der LJ-Gruppe zunahm.

Querschnittsbereiche von Muskelfasern wie Gastrocnemius, Extensor Digitorum Longus und Soleus waren über Testgruppen hinweg signifikant erhöht. Die LR + LJ-Gruppe zeigte jedoch den größten Anstieg des Querschnittsbereichs von Muskelfasern. Darüber hinaus hatte die LR + LJ-Gruppe signifikant niedrigere TG-, TC- und LDL-C-Spiegel als Kontrollen. In Bezug auf Entzündungsmarker waren die Interleukin-6-Spiegel in der LJ-Gruppe konstant erhöht, in der LR + LJ-Gruppe jedoch deutlich reduziert, was auf eine entzündungshemmende Wirkung der Ko-Verabreichung hinweist.

Schlussfolgerungen

Molekulare Signale entdeckt: Die Probiotika erhöhten die Muskelkraft teilweise durch Erhöhen von Follistatin (blockiert Muskelwachstumsinhibitor Myostatin) und IGF-1 (stimuliert das Wachstum des Muskelzellens) im Gewebe.

Zusammengenommen deuten die Ergebnisse darauf hin L. Reuteri Und L. Johnsonii Muskelkraft und Leistung erheblich verbessern. Die gleichzeitige Verabreichung dieser Stämme führte zu synergistischen Effekten, was zu den höchsten Verbesserungen der Muskelmasse, Stärke und Faserquerschnitt führte. Obwohl T. Sanguinis Wurde nicht validiert, unterstreicht die konsequente Anreicherung die Notwendigkeit zukünftiger mechanistischer Exploration.

Wichtig ist, dass diese Ergebnisse auf präklinischen Mausmodellen basieren. Während sie vorschlagen, dass bestimmte Darmmikroben die Muskelgesundheit beeinflussen können, erfordert die Übersetzung auf den Menschen weitere Untersuchungen. Zukünftige Studien müssen diese Befunde in menschlichen Populationen bestätigen und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufklären, einschließlich mikrobieller Metabolitenproduktion und Auswirkungen auf den Muskelstoffwechsel.

Quellen: