У плодовых мушек экспрессия генов, связанных со старением, зависит от микробиома

Микробиом влияет на разные аспекты жизни животных, в том числе на старение. Аксенические, то есть лишенные микробиома, нематоды Caenorhabditis elegans живут почти в два раза дольше животных дикого типа. Американские ученые из Национальных институтов здравоохранения обнаружили, что у плодовые мушки Drosophila melanogaster, лишенные микробиома, живут в среднем 63,9 дней, а в обычных условиях — 57,5 дней. У человека эквивалентный скачок в продолжительности жизни составлял бы 20 лет.

Авторы работы также провели анализ экспрессии генов, традиционно ассоциированных со старением, у аксенических плодовых мушек и у мушек с обычным микробиомом. Оказалось, что у аксенических мушек экспрессия приблизительно 70% генов не изменялась с возрастом, в отличие от мушек, росших в нормальных условиях. В эти 70% входили гены устойчивости к различным видам стресса, экспрессия которых обычно снижается с возрастом, и гены врожденного иммунитета, экспрессия которых растет по мере старения. Авторы исследования сделали вывод, что экспрессия генов врожденного иммунитета, устойчивости к стрессам и части метаболических процессов зависит от микробиома.

Ученые исключили гены, экспрессия которых различается у аксенических и обычных мушек, и пересчитали скорости старения с учетом транскриптомных биомаркеров, общих для двух групп. Пересчет показал, что соотношение расчетного возраста к хронологическому у мух без микробиома умеренно снизилось по сравнению с обычными мухами.

Далее исследователи сопоставили данные по возрастным изменениям экспрессии генов с физиологическими показателями. Так, ученые оценивали устойчивость к перекиси водорода (то есть окислительному стрессу) у нормальных и аксенических насекомых в возрасте десять, 30 и 45 дней. Оказалось, что аксенические мушки в возрасте десять и 45 дней переживали окислительный стресс гораздо лучше, чем их ровесники с обычным микробиомом, а мушки в возрасте 30 дней из обеих групп обладали примерно одинаковой устойчивостью к этому виду стресса. Кроме того, десяти- и тридцатидневные аксенические мушки лучше переносили инфекцию патогенной бактерией Erwinia carotovora subsp. carotovora. В то же время у насекомых, лишенных микробиома, возрастные изменения циркадных ритмов оказались более выражены, чем у обычных мушек.

Авторы работы отмечают, что у обычных и аксенических плодовых мушек в возрасте 30 дней практически нет различий в экспрессии генов старения. Вероятно, именно в этом возрасте мушки с нормальным микробиомом наиболее адаптированы к жизни, поскольку им не требуется дополнительная экспрессия генов устойчивости к стрессу или генов, отвечающих за работу врожденного иммунитета. Ученые также считают, что обнаруженные закономерности останутся верными и для других животных.