Cell Rep:年龄和衰老过程会显著改变小肠微生物群

2021
10/12

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生物谷
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变形菌门相对丰度(RA)随年龄增长而增加,肠杆菌科和大肠杆菌属、大肠杆菌属和克雷伯菌属相对丰度均增加,并与十二指肠其他微生物类群相对丰度的改变和微生物多样性的降低有关。

肠道微生物多样性会随着年龄的增长而减少,但现有的研究使用的是粪便样本,这并不能代表整个肠道。作者分析了251名18 - 35岁(n = 32)、36 - 50岁(n = 41)、51 - 65岁(n = 96)和66 - 80岁(n = 82)的受试者的十二指肠微生物组。老年受试者十二指肠微生物多样性的减少与年龄、伴随疾病数量和用药数量的组合有关,也与大肠菌群数量的增加相关。

变形菌门相对丰度(RA)随年龄增长而增加,肠杆菌科和大肠杆菌属、大肠杆菌属和克雷伯菌属相对丰度均增加,并与十二指肠其他微生物类群相对丰度的改变和微生物多样性的降低有关。特定属RA的增加仅与年代学年龄(大肠杆菌、乳杆菌和肠球菌)、药物使用数量(克雷伯菌)或伴随疾病数量(梭状芽胞杆菌和嗜胆菌)有关。这些结果表明,随着年龄的增长和衰老过程,小肠微生物组发生了明显的变化。



图片来源:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109765


人类的健康和疾病受到微生物群的影响。微生物群是生活在人类宿主体内和身上的细菌、古菌、真菌和病毒的集合。据估计,在与人类宿主共同进化和物种形成的微生物中,人类肠道显示出最大的丰度和多样性,肠道微生物组可以说对人类代谢、生理和免疫功能发挥着最大的微生物影响。与此相一致的是,许多疾病,包括肥胖、2型糖尿病、肠易激综合征(IBS)和某些心血管疾病,都与肠道微生物群的改变有关。

随着对肠道菌群研究的不断深入,随着年龄的增长,肠道菌群的变化越来越明显。早期研究表明,从出生到2 - 3岁,肠道微生物群发生了显著变化,之后微生物群保持相对稳定,但最近的证据已经开始表明,衰老如何改变肠道微生物群,以及肠道微生物群如何反过来影响衰老。更复杂的是,虽然人类衰老可能是一个健康的过程,但衰老也可能与身体虚弱、炎症加剧、代谢变化、免疫反应减弱以及各种生活方式的改变有关,如增加用药、改变饮食和减少体育活动; 所有这些都能独立影响肠道菌群的多样性和稳定性。有趣的是,长寿的人,包括百岁老人,表现出肠道微生物多样性的增加和更大的微生物代谢能力和短链脂肪酸的生产。

重要的是要认识到,迄今为止进行的大多数肠道微生物组研究,包括上述关于衰老影响的研究,都使用粪便样本作为肠道微生物含量的衡量标准。这主要是由于小肠取样的成本和难度。然而,考虑到pH值、运输时间和胃肠道中存在的微生物负荷的差异,粪便可能不是整个肠道微生物群的最佳替代品。一般成人的小肠长度为20英尺,包括十二指肠、空肠和回肠,其大的表面积是营养吸收、内分泌调节和免疫功能的中心。

作为REIMAGINE(揭示整个肠道微生物群及其与遗传、免疫和神经内分泌生态系统的关联)研究的一部分,该研究是一项大规模的倡议,旨在检查小肠微生物群在人类健康和疾病中的具体重要性,作者开发并验证了收集腔内小肠样本的技术,减少了与唾液的交叉污染,优化了小肠微生物的DNA回收。利用这些技术,作者之前已经证明小肠的微生物种群比之前认为的要多(未发表的数据),与粪便中的微生物种群有显著差异。

在这项研究中,作者应用这些经过验证的技术来描述小肠微生物组是如何随着年龄的增长而变化的,研究对象为年龄从18岁到80岁的成年人。此外,随着实际年龄的增加可能与伴随疾病数量和药物使用的增加有关,作者试图确定哪些变化仅与年龄相关,哪些变化受实际年龄、伴随疾病数量、 以及使用的药物数量。虽然人们承认衰老是一个复杂和多因素的过程,个人可以表现出健康的衰老,但为了本研究的目的,作者使用衰老过程这个术语,包括年龄的提前,以及伴随疾病数量的相关增加,以及治疗中使用的药物数量。了解它们对小肠微生物群的潜在影响是揭示年龄对新陈代谢和免疫功能的影响以及制定有针对性的干预措施的关键第一步。



各年龄组最普遍的十二指肠微生物属的分布

图片来源:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109765


本研究使用经过验证的取样和处理技术,研究了年龄和衰老过程与小肠微生物组变化的关系。最显著的差异是,与年轻组相比,老年组的变形菌门RA较高,拟杆菌门RA较低。变形菌纲较高的RA可能会影响十二指肠其他微生物类群,导致微生物多样性降低,大肠菌群和厌氧菌RA增加。小肠对消化、营养吸收和肠促胰岛素调节至关重要,因此对宿主的代谢具有关键作用。

本文报道的小肠微生物变化可能在整个衰老过程中对人类健康和疾病发挥临床相关作用。随着年龄的增长,这些微生物变化的原因和意义还需要进一步的研究。


参考文献:

Gabriela Leite et al. Age and the aging process significantly alter the small bowel microbiome. Cell Rep 2021 Sep 28;36(13):109765. doi: 10.1016/j.celrep.2021.109765.


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关键词:
微生物群,十二指肠,大肠杆菌,多样性,人类

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