A brief history of studying the role of intestinal factor in aging and/or induction of systemic inflammation: Achievements, challenges, and prospects

Abstract

Изучение кишечного фактора в скорости старения, индукции воспаления и прогрессировании заболеваний неразрывно (прямо или косвенно) связано с великим русским учёным И.И. Мечниковым. Его интуиция инициировала изучение особенностей состава микробиоты долгожителей и операций по удалению толстой кишки (как рудимента и источника токсичных продуктов гниения), результаты которых не имели научного и практического успеха и завершились чуть менее 100 лет тому назад, ознаменовав собой завершение первого этапа исследований. Параллельно с первым стартовал второй этап. Он заключался в изучении биологических свойств и структуры эндотоксина - липополисахарида (ЛПС), число молекул которого на планете очень велико, поскольку ЛПС термостабилен, а главным его источником являются сине-зелёные водоросли, заселившие Мировой океан около 2 миллиардов лет тому назад. Третий этап изучения кишечного фактора в общей патологии стартовал в России треть века назад на стыке первых двух параллельно развивающихся направлений с постулирования системной эндотоксинемии, как облигатного биологического явления и открытия клеточного рецептора TLR4, лигандом которого является ЛПС. В дальнейшем TLR4-подобные рецепторы были обнаружены даже у растений, что позволяет квалифицировать ЛПС не только как экзогормон адаптации, но и как облигатный фактор эволюции. Последняя подразумевает самообновление популяции, для реализации которой облигатные факторы жизнеобеспечения должны обладать и противоположным действием, среди которых стресс и ЛПС. Способность средств снижения содержания ЛПС в крови повышать качество лечебно-профилактического процесса позволяет оптимистично оценивать возможность замедления процессов старения. Первоочередными задачами для достижения поставленной цели являются: определение диапазона физиологических показателей системной эндотоксинемии во всех возрастных группах и создание нового поколения доступных для широкого использования средств селективной элиминации избытка ЛПС из крови (гемодиализ) и кишечника (энтеросорбция), которые могут быть созданы на основе аптамеров. Studying the role of intestinal factor in the rate of aging, induction of inflammation, and progression of diseases is inextricably (directly or indirectly) associated with the great Russian scientist I.I. Mechnikov. His intuition initiated studying the long-livers’ microbiota and the surgical removal of the colon (as a rudiment and source of toxic rotting products), which did not bring any scientific or practical success. These studies were over a little less than 100 years ago marking the end of the first stage of research. The second stage started in parallel with the first one and consisted in studying biological properties and structure of endotoxin (lipopolysaccharide, LPS). LPS molecules are as numerous on the earth as in the air since LPS is thermally stable and generated by blue-green algae that have inhabited the World Ocean two billion years ago. The third stage of studying the intestinal factor in general pathology started in Russia one third of a century ago at the junction of the two above-mentioned, paralleling endeavors - postulating systemic endotoxemia as an obligate biological phenomenon and discovery of the LPS receptor (TLR4) of innate immunity. TLR4 is carried by humans, animals, fish, sponges, and even plants, which suggests that LPS is not only an adaptive exohormone but also an obligate factor of evolution. This implies population self-renewal, which requires that the obligate life-support factors must also possess an opposite effect, including stress and intestinal LPS. The ability of LPS suppressors to enhance the therapeutic and prophylactic process makes promising a possibility of slowing aging. The primary tasks for achieving this goal are determining the range of systemic endotoxemia physiological indexes in all age groups and creating a readily accessible new generation of methods for selective elimination of LPS from blood (hemodialysis) and intestine (enterosorption) that could be developed on the basis of aptamers.