Il probiotico Bacillus subtilis TO-A mantiene i vermi che invecchiano in movimento come giovani adulti

Con l'invecchiamento rapido delle popolazioni globali, la sarcopenia—la perdita progressiva di massa muscolare scheletrica e della relativa funzione—minaccia una longevità in salute senza che sia attualmente disponibile alcun trattamento farmacologico efficace. I probiotici sono emersi come possibili interventi, ma i loro effetti meccanicistici sul declino muscolare legato all'età rimangono poco caratterizzati. Questo studio di TOA Biopharma ha utilizzato <i>Caenorhabditis elegans</i> come modello per indagare se il ceppo probiotico commerciale <i>Bacillus subtilis</i> TO-A (BSTOA) potesse sopprimere i segni caratteristici del declino locomotore legato all'età, analoghi alla sarcopenia.

I vermi sono stati fatti schiudere e nutriti con <i>E. coli</i> OP50 per due giorni al fine di sincronizzarli come giovani adulti, quindi alimentati continuamente con OP50 o BSTOA per ulteriori 12 giorni prima della valutazione. La locomozione è stata valutata secondo quattro parametri: frequenza di contrazione (frequenza di nuoto), frequenza di pompaggio faringeo, lunghezza del ciclo di defecazione e velocità di movimento. I vermi anziani nutriti con BSTOA (BSTOA_day13) hanno ottenuto risultati significativamente migliori rispetto ai vermi anziani nutriti con OP50 (OP50_day13) su tutte le misure, con la loro velocità di movimento paragonabile a quella dei giovani adulti. La colorazione con falloidina dell'actina muscolare della parete corporea ha rivelato che l'83,3% dei vermi BSTOA_day13 presentava una struttura intatta dei filamenti di actina—quasi sovrapponibile al 76% dei giovani adulti—rispetto a soltanto il 26,7% nei controlli anziani nutriti con OP50, dimostrando così una conservazione dell'architettura muscolare.

La PCR quantitativa dei geni correlati all'invecchiamento e alla locomozione ha rivelato che i vermi BSTOA_day13 mostravano una notevole sovraregolazione dei geni di risposta allo stress ossidativo (<i>unc-54</i>, <i>gst-4</i>, <i>gst-38</i>, <i>asm-3</i>) rispetto a OP50_day13. Un saggio di sopravvivenza al paraquat ha confermato che i vermi BSTOA_day13 presentavano una sopravvivenza di circa il 87% in condizioni di intenso stress ossidativo, contro circa il 10% nei vermi anziani nutriti con OP50_day13 e con <i>B. subtilis</i> 168—i vermi nutriti con BSTOA hanno persino superato i giovani adulti in condizioni di paraquat. È importante sottolineare che <i>B. subtilis</i> 168 (BS168), un ceppo ben studiato noto per prolungare l'aspettativa di vita, non è riuscito a preservare la locomozione né la resistenza allo stress ossidativo, confermando che gli effetti di BSTOA sono ceppo-specifici e non una proprietà generale di <i>B. subtilis</i>.

Il confronto mirato dell'espressione genica ha identificato <i>gpx-7</i> (una glutatione perossidasi) come fattore critico di differenziazione: la sua espressione è scesa a circa un ottavo dei livelli dei giovani adulti sia in OP50_day13 che in BS168_day13, ma è stata mantenuta a circa il doppio del livello del controllo anziano in BSTOA_day13. Test di locomozione su mutanti con perdita di funzione di <i>gpx-7</i> nutriti con BSTOA hanno confermato che, anche con l'alimentazione BSTOA, la perdita di <i>gpx-7</i> ha annullato i benefici locomotori—implicando il mantenimento di <i>gpx-7</i> come requisito meccanicistico chiave per gli effetti anti-invecchiamento locomotori di BSTOA.

Questi risultati identificano BSTOA come un probiotico con specifiche proprietà anti-sarcopeniche mediate dalla gestione dello stress ossidativo e dal mantenimento dell'espressione di <i>gpx-7</i>. Sebbene questo studio sia condotto su invertebrati e la traduzione diretta all'uomo richieda cautela, la chiarezza meccanicistica e la specificità di ceppo dei risultati offrono una base convincente per futuri studi sui mammiferi e per potenziali interventi probiotici nel declino muscolare legato all'età.