מיקרוביוטה של המעיים משפיעה על היבטים מרובים של הפיזיולוגיה של המארח, כולל תפקודים מטבוליים ומערכת חיסונית. מטבוליטים רבים המיוצרים על ידי חיידקי המעי יכולים לחצות את האפיתל של המעי (שאיתכן שהחיידקים לא יוכלו לחצות) ולהיכנס לרקמות המארח, מה שמספק מסלול שדרכו פעילות מיקרוביאלית יכולה להשפיע על הפיזיולוגיה של המארח. עם זאת, קביעת התרומה הספציפית של מטבוליטים בודדים של חיידקי מעיים לתוחלת החיים של המארח נותרה מאתגרת.
כדי להתמודד עם הפער הזה, צוות מחקר בראשות פרופסור-משנה שין קוריהארה מהפקולטה למדע וטכנולוגיה מונחה ביולוגיה, אוניברסיטת קינדאי, יפן, ופרופסור טאקאיוקי קוראישי מאוניברסיטת קנזאווה, יפן, השתמש בזבובים גנוטוביוטים שהושבו בהם מהונדסים גנטית Escherichia coli (E. coli). מערכת ניסויית זו אפשרה לחוקרים להשוות זבובים הנושאים חיידקים שיכולים לייצר פוליאמינים לאלו הנושאים חיידקים שעברו שינוי גנטי לחוסר ייצור פוליאמינים. "פוליאמינים, כולל פוטרסין וספרמידין, הם מטבוליטים מיקרוביאליים במעיים ידועים הקשורים לתפקודים ביולוגיים משופרים ולהארכת תוחלת חיים. רצינו להבין האם פוליאמינים המיוצרים במיוחד על ידי חיידקי מעיים יכולים להשפיע ישירות על תוחלת החיים של המארח, ללא תלות בפוליאמינים המתקבלים מהתזונה." אומר ד"ר קוריהארה. ממצאי המחקר פורסמו באינטרנט בכתב העת mBio ב-10 בספטמבר 2026.
החוקרים בחנו לראשונה את ההשפעה של פוליאמינים תזונתיים באמצעות זבובים נטולי חיידקים המתוחזקים על דיאטה מוגדרת כימית, נטולת פוליאמינים בתוספת של פוטרסין או spermidine. שתי הקבוצות המושלמות הראו תוחלת חיים ארוכה משמעותית מזו של זבובים שהוחזקו בדיאטה ללא פוליאמינים. תוחלת החיים הממוצעת הייתה 20.8 ימים עבור זבובים שקיבלו פוטרסין ו-21.1 ימים עבור אלו שקיבלו spermidine, בהשוואה ל-18.2 ימים בלבד עבור קבוצת הביקורת חסרת הפוליאמין.
לאחר מכן, הצוות חקר האם פוליאמינים המיוצרים במיוחד על ידי חיידקי מעיים יכולים לתרום להארכת תוחלת החיים. החוקרים התיישבו את הזבובים עם אחד משלושת הבדלים גנטית E. coli זנים: SK929, זן פראי המסוגל לייצר פוטרסין; SK930, זן מוטנטי בו נמחקו שלושה גנים המעורבים בביוסינתזה של פוטרסין; ו-SK931, זן משלים שהיה מסוגל לייצר פוטרסין. כל הקבוצות נשמרו על דיאטה שונה ללא פוליאמין, המאפשרת לחוקרים להעריך את התרומה של ייצור פוליאמין חיידקי.
Putrescine זוהה בהומוגניות לכל הגוף של זבובים שהתיישבו עם SK929 ו- SK931, בקצב של כ-1.2 ננומול/מ"ג ו-1.3 ננומול/מ"ג, בהתאמה. עם זאת, זה היה מתחת לגבול הגילוי בזבובים שהתיישבו עם SK930. החוקרים גם זיהו spermidine בכל שלוש הקבוצות, בהתאם ליכולתם של זבובים לסנתז פוליאמינים בעצמם. רמות הפוטרסין הגבוהות יותר בזבובים הנושאים את הזנים המייצרים פוליאמין הצביעו על ספיגת פוטרצין שמקורו בחיידקים על ידי המארח והפיכתו לספרמידין.
תוצאות תוחלת החיים הראו הבדלים תלויי מין. בזבובים זכרים, אלו שהתיישבו עם זני SK929 ו-SK931 המייצרים פוטרסין השיגו תוחלת חיים ממוצעת של 13.8 ו-12.6 ימים, בהתאמה, בהשוואה ל-11.0 ימים לזבובים שהתיישבו עם זן SK930 חסר הפוליאמין. שתי הקבוצות המייצרות פוליאמינים הראו תוחלת חיים ארוכה משמעותית מקבוצת SK930.
ההשפעה בנקבות זבובים הייתה פחות עקבית בין הזנים. בעוד שלנקבות שהתיישב עם SK929 היה תוחלת חיים ממוצעת של 14.9 ימים, ארוכה משמעותית מ-11.0 הימים של קבוצת הביקורת שנושאת את זן SK930, זן SK931 המשלים הניב תוחלת חיים ממוצעת של 10.7 ימים בלבד.
החוקרים גם חקרו את המנגנונים המולקולריים הבסיסיים המשפיעים על הארכת תוחלת חייהם. בהשוואה לקבוצת הבקרה חסרת הפוליאמין, אינטראקציה מארח עם חיידקים המייצרים פוליאמין נמצאה בקורלציה עם הורדת ויסות משמעותית של TotM ו הֵל הַבָּעָה. כִּי TotM קשור למסלול החיסון/תגובת לחץ JAK/STAT, המופעל עם הגיל, הורדת הוויסות שלו עשויה לתרום להארכת תוחלת החיים. עם זאת, עדיין נותר להבהיר את המנגנון המדויק.
"גישה ניסיונית זו מאפשרת לנו לבחון כיצד מטבוליטים בודדים המיוצרים על ידי חיידקי מעיים משפיעים על תוחלת החיים של המארח שלו," הסביר ד"ר קוריהארה. "למרות שהתמקדנו בפוליאמינים במחקר הזה, אותה אסטרטגיה יכולה לעזור לנו לחקור את ההשפעות ארוכות הטווח של מטבוליטים חיידקיים אחרים. בסופו של דבר, תובנה זו יכולה להניע את הפיתוח של מזונות פונקציונליים ופרוביוטיקה המייעלים את ייצור הפוליאמין, ומציעים אסטרטגיות חדשות, מבוססות דיאטה, לווסת את חילוף החומרים המיקרוביאליים במעיים לתחזוקה בריאותית".
בסך הכל, המחקר מספק הדגמה ניסויית מבוקרת שפוליאמינים שמקורם בחיידקי המעי מווסתים באופן פעיל את תוחלת החיים של המארח, תוך הקמת מסגרת מתודולוגית חזקה כדי לחקור כיצד מולקולות אחרות שמקורן במיקרוביוטה משפיעות על בריאות המארח לטווח ארוך.
