Cell子刊：青春双歧杆菌代谢物能增强肌肉功能，缓解肌少症

肌少症是一种随着年龄增长，骨骼肌质量和功能逐渐下降的疾病，严重影响老年人的生活质量和独立性，增加身体虚弱和残疾的风险，同时也给全球医疗保健系统带来巨大的经济负担。尽管目前对肌少症的研究广泛，但有效的治疗策略仍然有限。因此，探索新的治疗方法来应对这一健康挑战显得尤为重要。

近期的研究强调了肠道微生物群在调节宿主代谢、免疫功能和神经功能方面的重要作用。值得注意的是，衰老与肠道微生物群多样性的显著下降有关。这些发现为理解肠道微生物群与包括肌少症在内的各种疾病之间的复杂相互作用奠定了基础。

肠道-肌肉轴的概念强调特定的肠道微生物群与宿主的肌肉质量和力量有关。多项研究表明，肠道微生物组可能是治疗肌少症的一个潜在靶点。

近日，海南大学张家超团队在 Cell 子刊 Cell Reports 上发表了题为：Bifidobacterium adolescentis-derived nicotinic acid improves host skeletal muscle mitochondrial function to ameliorate sarcopenia 的研究论文。该研究表明，青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）来源的烟酸可改善宿主骨骼肌线粒体功能，从而缓解肌少症（sarcopenia）。

青春双歧杆菌的低丰度与肌肉减少症个体的骨骼肌质量和功能减少相关

研究团队收集了 43 名肌肉减少症患者和 37 名肌肉质量和功能正常的健康个体的数据，发现肌肉减少症个体的四肢骨骼肌质量指数、握力、小腿围和 5 次椅子站立时间均显着降低。通过对 80 名受试者的粪便样本进行鸟枪法宏基因组测序，发现肌肉减少症个体和健康个体的拟杆菌属丰度最高，其次是普雷沃菌属、真杆菌属和罗斯伯利亚属，而长双歧杆菌、假链双歧杆菌和青春双歧杆菌等有益细菌在肌肉减少症个体中显著耗尽。

青春双歧杆菌在肌肉减少症中耗尽，与骨骼肌质量显著负相关

为了进一步了解肠道微生物组的差异，研究者对 80 名受试者的粪便样本进行了鸟枪法宏基因组测序。研究发现，肌肉减少症个体和健康个体的拟杆菌属丰度最高（丰度排名前 10 位），其次是普雷沃菌属、真杆菌属和罗斯伯利亚属（图 S1D）。然而，双歧杆菌和 Collinsella 分别在健康个体和肌肉减少症个体中特别富集。差异物种筛选显示，长双歧杆菌、假链双歧杆菌和青春双歧杆菌等有益细菌在肌肉减少症个体中显著耗尽（图 1B）。这些有益物种因其在调节肠道微生物群平衡和改善宿主健康方面的作用而被广泛记录。

为了进一步分析了来自肌肉减少症和肌肉相关疾病（重症肌无力、恶病质和衰老）的其他研究的另外 449 个肠道微生物组测序样本。研究也发现青春双歧杆菌或双歧杆菌的丰度在肌肉减少症或其他肌肉相关疾病的个体中降低（图 1E）。此外，一些关于肌肉减少症的研究直接表明，双歧杆菌与宿主骨骼肌质量呈正相关。

补充青春双歧杆菌可显着改善老年小鼠的骨骼肌质量和功能

为了验证 B. adolescentis 对老年小鼠骨骼肌的有益影响，我们使用老年小鼠模型进行了一项研究。研究证实补充青春双歧杆菌显着增加了老年小鼠胫骨前肌 （TA）、腓肠肌、比目鱼肌和趾长伸肌 （EDL） 肌肉的重量（与体重标准化），表明对骨骼肌质量有积极影响（图 2B）。进一步的功能测试表明，B. adolescentis 显着提高了老年小鼠的握力（标准化为体重）和最大跑步距离。

这一发现在老年小鼠中的到了验证。进一步的代谢组学分析，确定了烟酸（NA）是青春双歧杆菌产生的一种关键代谢物，其与肌少症患者肌肉质量和功能的改善有关。而烟酸是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的前体物质。从机制上来说，青春双歧杆菌的代谢产物烟酸可恢复肌肉中的 NAD+ 水平，抑制 FoxO3/Atrogin-1/Murf-1 信号轴，并促进卫星细胞增殖，从而减少肌肉萎缩。此外，NAD+ 的激活增强了 SIRT1/PGC-1α 信号轴，刺激线粒体的生物合成，并促进慢肌纤维的氧化代谢，最终改善肌肉功能。

近年来，肠道微生物组在老年人中的作用引起了广泛关注。有证据表明，肠道微生物组的变化与骨骼肌功能的下降密切相关。与肌肉减少症相关的肠道菌群失调可能通过各种机制影响肌肉功能，包括代谢产物的产生、炎症反应的调节以及营养物质的吸收和利用。研究者分析了老年人的肠道微生物群特征，比较了有和没有肌肉减少症的个体。研究发现青春双歧杆菌和长双歧杆菌等有益物种在肌肉减少受试者的肠道中显着减少。研究表明，长双歧杆菌可以增强线粒体活性并增加肌肉质量，从而改善秀丽隐杆线虫等衰老模型的运动和寿命。补充富含意大利百岁老人肠道的青春双歧杆菌可以通过上调宿主过氧化氢酶活性来延长各种动物模型的健康寿命和寿命。

总的来说， 这项研究阐明了青春双歧杆菌产生的烟酸 NA 通过增加 NAD+ 水平和抑制 FoXO3/Atrogin-1/Murf-1 通路促进骨骼 MUSC 的增殖并防止肌肉萎缩。或者，它激活 SIRT1/PGC-1α 通路并增强线粒体数量和活性，从而促进慢肌纤维的氧化代谢并改善整体骨骼肌功能。这一发现为开发未来基于益生菌的治疗肌肉减少症的策略提供了重要基础。它强调了肠道微生物组在老年人健康中的重要作用。