“吃屎”可以变年轻,你愿意吗?最新研究:移植年轻供体的粪便菌群,能够逆转衰老

2022
05/11

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生物谷
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研究结果表明,老化的肠道微生物群从肠-大脑和肠-视网膜轴相比于年轻肠道微生物群的有害变化,这表明微生物肠道菌群调节可能对预防晚年炎症相关组织衰退具有治疗益处。

21世纪,随着物质文化增长速度的加快,人们的生活节奏和工作时长也开始发生改变,越来越多的人开始习惯与加班熬夜为伴,随之而来的,是生物钟改变,休息时间减少下不可避免的加速衰老及各类疾病隐患。

近年来,为研究出能够延缓衰老,保持身体机能活跃和健康的有效药物,世界各国的科学家们为此付诸了许多努力,种类多样的专业分支方向上的抗衰老研究也取得了不同程度的新进展和发现,其中,来自英国生物技术研究所的Stefano Romano研究团队于2022年4月29号在《Microbiome》上在线发表了一篇名为“Fecal microbiota transfer between young and aged mice reverses hallmarks of the aging gut, eye, and brain”的研究论文。

该篇文章通过粪菌移植FMT(Fecal microbiota transplantation),对不同年龄段从年轻到年老的小鼠进行肠道微生物群检测,探索了肠道微生物群与衰老相关的主要合并症发展间的影响。研究结果表明,老化的肠道微生物群从肠-大脑和肠-视网膜轴相比于年轻肠道微生物群的有害变化,这表明微生物肠道菌群调节可能对预防晚年炎症相关组织衰退具有治疗益处。

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图1.文章首页截图(图源自https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w)

粪菌移植FMT(Fecal microbiota transplantation)这个名词对很多人来说应该还相对陌生,其定义是,将健康人粪便中的功能菌群,移植到患者肠道内,重建新的肠道菌群,实现肠道内外疾病的治疗。也被称为“粪便移植”或“肠微生态移植”。

在苍蝇和鱼类衰老模型中,微生物转移研究已被证实微生物群在调节寿命和年龄相关疾病发病机制中的直接作用。与喂食来自幼小动物的匀浆的苍蝇相比,喂食来自老年苍蝇的匀浆的年轻苍蝇具有显著的寿命和增加的肠屏障功能障碍的发生率【1】。在寿命短暂的非洲鳉鱼中,从年轻供体中提取肠道微生物群向老年人受体转移,改善了行为衰退和延长寿命【2】。同样,在接受来自年轻小鼠的肠道微生物群后,老年小鼠的粘膜免疫系统功能下降得以减少,从而延长寿命,许多已有的研究已经报道了类似的有益效果【3,4,5】。

在本篇文章里,研究团队分别采用年轻(3月龄),中老年(18月龄)和老年(24月龄)小鼠的肠道微生物群,通过整个宏基因组鸟枪法测序和代谢组学,开发定制了一系列列分析工作流程以分析肠道微生物群组成和代谢潜力的变化。并使用了蛋白质测定,免疫组织学和行为测试评估不同年龄小鼠和微生物群转移对肠道屏障,视网膜和脑的影响。

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图2. 图2. 不同年龄组小鼠肠道菌群转移示意图(图源自https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w)

在实验开始前2周,研究人员将年轻小鼠(3月龄),老年(月龄)或老年(24月龄)SPF C57BL/6雄性随机分配到三组实验笼中。通过给小鼠口服抗生素混合物灌胃和饮用水3天,使其身体原本现有的微生物群被耗尽。重新用抗生素冲洗肠道后,将受体小鼠重新安置在含有污染的床上用品和粪便颗粒的供体笼中,口服灌入来自3个月,18个月或24个月大的供体的粪便浆液制剂(FMT),每72小时两次,其中纯抗生素组作为对照,不接受FMT。

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图3. FMT作用不同年龄组小鼠实验图(图源自https://doi.org/10.1172/JCI155468)

期间,在使用免疫组织化学的中枢神经系统中,研究人员利用Iba-1在“灰色”和“白色”物质区域(皮质和胼胝体)中标记定量活化的小神经胶质细胞,这是炎性神经病理学的标志,而生物体大脑中的慢性炎症和小胶质细胞过度激活会导致神经退行性病变,进而导致生物体认知能力下降。

随后,科研人员们发现,与年轻小鼠相比,老年和老年小鼠的皮质和胼胝体中Iba-1+小胶质细胞密度更高 ,而在老年(18月龄)和老年(24月龄)组对照中,PBS处理组之间没有观察到显著差异。在年轻小鼠中,Iba-1+细胞计数没有显著差异(图4)。

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图3. Iba-1标记的小鼠脑切片小神经胶质细胞显微观察图(图源自https://doi.org/10.1172/JCI155468)

在此基础上,研究人员们进一步通过代谢组学、蛋白质测定及全基因组鸟枪法(WGS)宏基因组测序等实验手段分析证实,小鼠肠道的微生物群会随着身体年龄的增长对肠道屏障完整性、视网膜、大脑全身和组织炎症负面影响逐渐增多,但这些影响能够通过替换年轻供体的肠道微生物群来逆转,从而达到延缓机体组织衰老的作用。

参考文献:

[1]Clark RI, et al. Distinct shifts in microbiota composition during drosophila aging impair intestinal function and drive mortality. Cell Rep. 2015;12(10):1656–67. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2015.08.004.

[2]Smith P, et al.Regulation of life span by the gut microbiota in the short-lived African turquoise killifish. ELife. 2017;6(August). https://doi.org/10.7554/eLife.27014.

[3]Bárcena C,et al. Healthspan and lifespan extension by fecal microbiota transplantation into progeroid mice. Nat Med. 2019;25(8):1234–42. https://doi.org/10.1038/s41591-019-0504-5.

[4]Kundu P, et al. Neurogenesis and prolongevity signaling in young germ-free mice transplanted with the gut microbiota of old mice. Sci Transl Med. 2019;11(518). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aau4760.

[5]Stebegg M,et al. Heterochronic faecal transplantation boosts gut germinal centres in aged mice. Nat Commun. 2019;10(1). https://doi.org/10.1038/s41467-019-10430-7

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关键词:
微生物群,肠道菌群,小鼠,苍蝇,衰老

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