西雅图系统生物学研究所和华盛顿大学研究团队发现,肠道菌群的独特性与健康衰老有关,并可预测寿命长短。

  有一种“超级细菌”名叫艰难梭状芽胞杆菌(Clostridium difficile),这种“艰难菌”因为对抗生素高度耐药,治疗起来往往非常艰难,在美国每年就有14000个患者因感染“艰难菌”死亡。为了攻克“艰难菌”,哈佛大学科学家们开发了一个“非同寻常”的治疗方法来对付这种细菌,那就是“人类粪便胶囊”,将健康人的粪便经过一系列的工艺做成胶囊,植入到患有“艰难菌”感染的患者体内。虽然听起来颇为不可思议,但经过试验证实确有不俗的疗效。

  这种方式也叫“粪便移植”。粪便移植的治疗原理根本上在于重建正常的肠道微生物群(也常称为肠道菌群)结构,这也提示着一个健康的肠道菌群在人体中的重要性。

  肠道菌群是一个包含近10万亿种微生物共生的庞大群体,在人体的生理功能和疾病发展中发挥着复杂且至关重要的作用。至今人类对肠道菌群的了解仍是冰山一角。近期有研究发现肠道中微生物的种类会随着年龄增长发生变化。目前尚不清楚这些变化是否会导致健康状况的恶化。因此,弄清肠道菌群组成与衰老相关健康问题的关系,可能为对抗衰老带来新的突破口。

  美国西雅图市系统生物学研究所和华盛顿大学的的科学家团队在《自然代谢》(Nature Metabolism)杂志上发表了一项研究1,通过分析9000多名年龄在18岁到101岁之间受试者的肠道微生物群的变化与健康状况,发现独特的肠道微生物群特征(独特性指某个人的肠道菌群和大多数人肠道菌群存在的差异,可表现为常见的核心菌种减少,罕见或少见的菌种增加)是决定健康衰老的因素,这些特征与健康或不健康的衰老轨迹有关,从而预测老年人是否长寿。此外,该研究还指出,这些微生物衍生的血液代谢物变化与肠道微生物群独特性有关,这为肠道细菌在衰老过程中如何影响寿命提供线索。

  随着年龄的增长,肠道微生物群变得越来越独特

  研究人员对受试者的肠道微生物多样性进行了分析,发现从40~50岁之间开始,人体的肠道微生物向着一种独特的组成状态来变化,这种独特性随着年龄的每十岁而增加(详见图1)。肠道微生物组成的独特性反映了一个人的肠道微生物与其他人相比有多大的差异。

图1:随着年龄的增长,肠道微生物群的独特性在成年后期增加

图1:随着年龄的增长,肠道微生物群的独特性在成年后期增加

  血液代谢物水平可反映肠道微生物群的独特性

  为了明确肠道微生物群的独特性是如何反映代谢物特征的,研究人员对受试者的血液代谢物进行分析,发现随着年龄的增长,肠道微生物群所执行的代谢变化是向着更独特的微生物群变化的特征。有趣的是,这种独特的模式似乎开始于中年,即40-50岁,并与血液代谢特征相关联,这表明这些微生物群的变化可能不仅仅是对健康衰老的诊断,而且随着人体年龄增长,可能直接促进健康。

  例如,健康的老年人体内的吲哚水平(肠道微生物衍生的一种血液代谢物)较高,已被证明可以减少肠道炎症。同时,长期肠道炎症又被认为是导致年龄相关疾病进展的主要因素。因此,独特的肠道微生物群可代谢产生血液代谢物(如更高水平的吲哚)可部分解释独特的微生物群为何有助于健康衰老。

  肠道微生物群的独特性可预测一个人是否长寿

  为了确定肠道微生物群独特性随年龄增加对健康的长期影响,研究人员分析了78岁以上老年男性的微生物群。结果发现,健康的老年人体内的微生物群独特性更强,而健康状况较差的老年人体内的微生物群独特性更低。同时观察到随着年龄的增长,健康的老年人肠道中的核心菌——拟杆菌的丰度逐渐下降,其余未被归类为健康的老年人拟杆菌丰度没有发生显著变化(详见图2)。

图2:健康的老年人与未被归类为健康的老年人肠道核心菌拟杆菌的丰度变化

  图2:健康的老年人与未被归类为健康的老年人肠道核心菌拟杆菌的丰度变化

  在四年的随访中,发现在85岁以上的老年人中,肠道微生物群越独特,死亡风险就越低。相反,若肠道核心菌拟杆菌属的水平越高,死亡风险也越高。这也意味着微生物群独特性增加及拟杆菌减少可预测健康衰老并降低死亡风险。

图3:随着肠道核心菌拟杆菌下降和微生物群独特性增加,衰老期间的存活率显著增加

  图3:随着肠道核心菌拟杆菌下降和微生物群独特性增加,衰老期间的存活率显著增加

  改善肠道菌群为促进健康衰老和长寿提供方向

  本研究发现,随着年龄的增长,健康个体的肠道微生物群将沿着一个独特的轨迹发展,这一轨迹始于成年期,伴随着特定微生物衍生的血液代谢物的增加,反映了健康衰老的表现,并预示着最近几十年里寿命的延长。

  同时,本研究作者在采访中强调,该研究展示了两种不同的衰老轨迹:一个是健康个体中核心菌的减少和伴随而来的独特性的增加;另一个是不健康个体中核心菌的水平维持不变。

  这些结果为改善肠道菌群促进健康衰老和长寿提供了下一步方向,并促进检测和改善肠道微生物群的新技术发展。

  近期就有报道显示,补充烟酰胺单核苷酸(NMN,一种NAD+前体补充剂),可改善肠道菌群结构,肠道中有益菌的水平增加,有害菌的水平下降,同时还增加肠道屏障的完整性。而在此之前,NMN已因其改善衰老及相关老年疾病的优势进入衰老抑制领域的视野。鉴于本研究强调了肠道菌群对健康衰老及长寿的影响,NMN对肠道菌群的改善作用,进一步补充诠释了其抗衰老机制。

  这也告诉世人,长寿并非只能“听天命”。至少,养好肠胃来获得一个健康的肠道菌群,就能离长寿更近一点。而仰赖于当前衰老抑制科技的发展,人们的选择也不再局限,就算无法接受别人的“粪便胶囊”,如NMN这样的营养补充剂,或能同样帮助人体养好一个健康的肠道菌群,从而改善衰老与寿命。

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