肠道菌是健康衰老的关键控制者

肠道菌是健康衰老的关键控制者
今天,得益于医学的进步,人类的寿命确实越来越高了,我们可以活得更长寿。自20世纪50年代以来,全球平均寿命以约每十年3岁以上的速度增长,大多数地区的平均寿命自2000年以来都有所增长。截至2015年,全球大多数人预期寿命达到71.4岁。
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由于世界人口的老龄化,在未来几十年里,衰老相关疾病的经济负担将迅速飙升。所以,我们大家更希望健康的活着,而不是在疾病的困扰下度过后半生,那样才是真正的健康长寿。于是,科学家们在“lifespan(寿命)”的基础上提出了一个“healthspan”的概念。所谓“healthspan”,就是指在人的一生当中,他们通常保持健康状态,而且远离严重的或慢性
疾病的生存寿命,也就是“健康寿命”。据估计,人们的健康预期寿命为63.1岁。虽然各国的健康预期寿命不尽相同,但平均而言,健康预期寿命比预期寿命短11.7%短期负荷预测,这意味着对许多人来说,他们的晚年生活将在疾病中度过。
自古以来,人们就认识到外部因素在延缓与衰老有关的病理发生和疾病方面的重要性,也就是说,外部因素的改变可以使人们减缓年龄增加导致的身体衰退。一个多世纪以前,诺贝尔奖得主梅契尼科夫(Elie Metchnikoff)提出衰老是由结肠中腐败细菌产生的毒素引起的,并提倡以发酵牛奶为饮食和简单的生活方式来中和这些毒素,第一次强调了肠道微生物对人类健康和衰老的重要性。
人类肠道菌由数以万亿计的细菌、古细菌、真菌和病毒组成,它们与宿主共同进化,形成互惠互利的共生关系。它们能够支持食物的消化和吸收,将纤维代谢成具有生物活性的短链脂肪酸,产生维生素和营养物质,维持肠壁完整性,调节宿主的免疫功能,直接或间接保护人体免受病原体的侵害。
肠道菌被认为是免疫稳态的主要调节因素,无菌小鼠的免疫系统发育和成熟会受到损害。肠道菌还参与维持肠道黏液层,诱导B细胞产生分泌型IgA以及诱导各种因子的产生,
以促进自身生长和抑制病原体。
在病态肥胖的人中,肠道菌组成发生了变化,从可以为人们提供健康益处转变为可导致有害炎症,这至少在部分程度上是由于对肠道上皮屏障完整性的破坏造成的。在衰老过程中,肠道菌也会发生类似的变化,这也被认为是导致各种病理和疾病的原因,比如虚弱、神经退行性病变、胰岛素抵抗和2型糖尿病、癌症、心血管疾病和阿尔茨海默病等。越来越多的研究表明,肠道菌的变化是老年人衰老相关病理和由此导致的过早死亡的主要原因
肠道菌会随着年龄的增长而改变吗?
微生物在婴儿出生后马上开始在胃肠道中定植,首先获得一些以双歧杆菌属为主的细菌类型。婴儿出生一年后,随着其它微生物的定植和多样性的增加,双歧杆菌属的优势开始下降。婴儿的肠道菌是不稳定的,定植过程受到分娩和喂养方式、药物、遗传背景、年龄和地域的影响。
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母乳喂养会促进婴儿肠道中双歧杆菌的生长,这主要是由于母乳低聚糖的存在,双歧杆菌可以利用它,并将其转化为乳酸和乙酸。配方奶粉喂养的婴儿由于缺乏母乳低聚糖,其肠道会被各种各样的其它微生物占领。
到2-3岁时, 肠道菌逐渐变得多样化,并稳定下来,其组成和功能接近成人水平。在那以后,肠道似乎不再受微生物定植的影响,也就是说通常不再有新的微生物在肠道中定植。健康成人的肠道菌主要由厚壁菌门和拟杆菌门组成,而放线菌门、变形菌门和疣微菌门所占比例较小。饮食和生活方式等是影响成人肠道菌的主要因素。
随着人们年龄的增长,肠道菌的组成都会逐渐发生变化。不像年轻人和中年人,老年人
的肠道中有益微生物减少,而促炎症的微生物丰度增加。比如,随着衰老,拟杆菌门和变形菌门细菌丰度增加,而双歧杆菌属和乳杆菌属细菌减少。tm2005
肠道菌的改变会影响老年人的健康吗?
肠道菌的组成决定老年人的炎症状态,也可能决定他们的寿命。健康年轻人的肠道具有一个多样化的菌,而且有益细菌占优势,它们维持肠道屏障的完整性,从而防止肠漏和随后的炎症。在老年人中,由于潜在的促炎症细菌的积累和有益微生物的减少,肠道菌的组成发生改变,微生物多样性降低。因此,它会导致肠漏和随之而来的全身炎症,从而促进衰老相关的疾病和过早死亡
自然衰老会降低肠道菌的多样性,衰老小鼠体内维生素B12和生物素的细菌合成减少,与DNA修复和肌酸降解增强相关的基因减少,而肌酸降解增强与肌肉萎缩有关。
嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila,简称Akk菌)在健康衰老中具有重要作用。Akk菌是一种降解黏蛋白并为其它有益微生物提供能量的细菌,包括产短链脂肪酸的细菌;它还通过激活上皮细胞和产生黏液来保护肠上皮的完整性。它在老年人肠道内的减
少会导致肠漏,进而导致在衰老过程中出现低水平的全身炎症,这也称为“炎性衰老”。肠道菌多样性的降低和Akk菌等有益细菌的减少可能会导致老年人的疾病和过早死亡
衰老过程中的炎症表型是可以通过肠道菌的移植而转移的,当无菌小鼠移植来自老年小鼠的粪便菌后也会出现炎性衰老的迹象,但是移植来自年轻小鼠的粪便菌时则不会出现
然而,有意思的是,长寿老人的肠道菌虽然发生了变化,但它的多样性和有益微生物仍
巴尔特然保留,从而能够控制明显的炎症,支持健康的衰老。比如,意大利和中国百岁老人的研究发现,长寿会增加肠道微生物落的丰富度以及处于亚优势地位但与健康相关的细菌的丰度,比如颤螺菌属、克里斯滕森菌科、阿克曼氏菌属和双歧杆菌属细菌。颤螺菌属和克里斯滕森菌科细菌可以控制人体的瘦弱并减少某些炎症性疾病;阿克曼氏菌保护肠道上皮的完整性,支持产短链脂肪酸的有益细菌,减少炎症和代谢障碍(比如胰岛素抵抗);双歧杆菌会产生乳酸和乙酸,减少促炎症的微生物生长。这表明健康老龄化可能受益于肠道内丰富的共生微生物。
总的来说,肠道菌多样性的减少,通常表现为有益微生物的减少和促炎症细菌的富集,可能对健康衰老和长寿产生不利影响
微生物代谢产物短链脂肪酸的重要性
母乳喂养的婴儿肠道菌中以双歧杆菌为主,它们会利用母乳低聚糖产生乳酸和有益的短链脂肪酸(比如乙酸)。在断奶后,其丰度会随着肠道菌多样性的增加而逐渐减少。在年轻人中,其它能够将膳食纤维代谢为短链脂肪酸的细菌弥补了双歧杆菌的减少,比如厚壁菌门的某些细菌。然而,这些产短链脂肪酸的细菌在老年人体内是减少的,比如,双歧
杆菌的丰度就与老年人的炎性衰老呈负相关。动物实验也证明,双歧杆菌可以抑制促炎细胞因子和结肠衰老,促进结肠紧密连接和黏液产生,从而延长寿命。

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标签:肠道   菌群   细菌   减少   双歧   疾病   炎症   产生
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