《Current Opinion in Food Science》：Modeling age-related gastrointestinal changes in food digestion: Progress and challenges in transitioning from
in vivo studies to physiologically relevant
in vitro systems
编辑推荐：
该综述系统分析老年人胃肠道功能随年龄变化的影响，重点评估从体内研究转向生理相关性更强的体外模型进展。当前研究通过动态调节酶活性、模拟年龄相关胃肠动力及粘液特性、整合唾液流量减少、菌群变化等多因素，显著提升体外模型预测能力，但仍难以完整复现消化-吸收-微生物群复杂互作。未来需开发模块化响应式模型以优化老年营养策略。
Ping Zhang|Peng Wu|Changyong Li|Renpan Deng|Xiao Dong Chen
生活质量工程兴趣小组，化学与环境工程学院，化学系，化学工程与材料科学学院，苏州大学，中国苏州215123
衰老会引发生理变化，这些变化会损害胃肠道（GI）功能，从而影响消化和营养吸收，增加营养不良的风险。尽管人们已经认识到衰老对胃肠道健康的一般影响，但与年轻人群体的定量和机制比较仍然有限。本综述重点介绍了评估老年人消化功能的最新进展和挑战，特别强调了从体内研究向生理相关的体外系统的转变。诸如具有可调酶活性的动态模型、根据年龄调整的运动性、改变的黏液特性以及真实的口腔阶段模拟等创新正在推动这一领域的发展。通过整合唾液流量减少、蠕动速度减慢和微生物群变化等特征，模型的准确性得到了提高，而咀嚼模拟器、发酵模块和共培养细胞模型进一步增强了预测能力。然而，复制消化、吸收和微生物群之间的复杂相互作用仍然具有挑战性。未来模块化、响应式的模型将有助于更好地制定支持健康衰老的营养策略。
引言
全球65岁以上的人口正在以前所未有的速度增长，预计到2050年将达到15亿[1]。这一显著的人口结构变化不仅揭示了全球人口老龄化加速的趋势，也凸显了满足老年人独特营养需求的紧迫性。衰老伴随着一系列生理变化，尤其是对胃肠道（GI）功能的影响，进而影响营养的消化和吸收。组织退化、器官功能下降以及代谢减慢共同导致了老年人胃肠道功能的受损和营养状况的下降[2, 3]。
衰老对胃肠道有深远的影响，表现为运动性减弱、胃酸分泌减少、酶水平降低以及胃排空时间延长[4, 5]。这些变化使得必需营养素的消化和吸收变得复杂，难以满足老年人的营养需求。尽管衰老对胃肠道生理的影响已被广泛认识，但将老年人的这些功能障碍与年轻人和婴儿进行定量比较的研究仍然很少[6, 7]。复杂的生理环境、个体差异显著、实验模型不足、多样的营养需求和技术限制等因素带来了重大挑战[4, 7]。因此，进一步的研究对于阐明特定于衰老的生理变化（如运动性改变、腔内pH值升高、黏膜功能受损和酶分泌减少）如何影响消化效率和营养物质的生物可利用性至关重要。这些见解对于指导饮食干预和开发生理相关的体外老年人消化模型至关重要。
传统上，关于食物消化和营养吸收的研究依赖于对人类或动物的体内试验，这些试验能提供真实的见解，但在技术、伦理和经济上并不总是可行的[8, 9]。为应对这些挑战，人们越来越关注开发能够更准确模拟人类消化条件的体外胃肠道模型。这些体外系统提供了一个可控、可重复且符合伦理的替代方案，特别是在功能性食品或药物开发的早期阶段[9, 10]。
本综述旨在全面了解评估老年人食物消化和营养吸收方面的进展和当前面临的挑战。首先概述了与衰老相关的胃肠道生理变化对消化过程的影响，然后批判性地评估了体内和体外方法在研究老年人胃排空和食物消化方面的优势和局限性。重要的是，本文提出了开发体外消化模型作为体内测试可行替代方案的挑战和机遇。这一全面的综述将有助于我们更好地理解衰老如何影响老年人的消化动力学和营养物质的生物可利用性。
部分摘录
老年人胃肠道的生理变化概述
衰老会导致胃肠道在整个结构上和功能上的变化，从而损害消化、营养吸收和整体肠道健康。图1总结了与年轻人相比的这些与年龄相关的生理变化。在口腔中，唾液分泌减少和离子成分的改变会阻碍食团的形成和淀粉的酶促消化，尽管唾液淀粉酶的水平可能增加到年轻人的大约150%，这可能是作为一种补偿机制
关于老年人消化的体内和体外研究
关于老年人消化的研究越来越多地采用体内和体外方法来表征与年龄相关的胃肠道功能变化。为此，我们在Web of Science和Scopus中使用了以下关键词进行了针对性文献搜索：“elderly digestion”、“aging gastrointestinal tract”、“in vivo digestion”、“in vitro digestion”、“nutrient absorption elderly”和“animal model”。这次搜索检索到了数百篇研究，其中不到一百篇
开发老年人体外消化模型的挑战和机遇
体外胃肠道模型越来越被认为是老年人研究的宝贵替代方案，提供了可控、可重复且符合伦理的实验平台[12, 40]。然而，捕捉伴随衰老而来的复杂生理变化仍然是一个重大挑战。下面我们将详细讨论当前模型的关键局限性，并提出针对性的策略来解决这些问题，如图2所示。结论
本综述系统地研究了衰老如何影响胃肠道的消化和营养吸收，重点关注了生理变化以及用于评估这些变化的方法。研究老年人的食物消化仍然是一个多方面的挑战，需要能够整合口腔、胃、肠道和微生物因素的模型。虽然当前的体外系统已经取得了进展，但它们往往无法完全再现老年人消化的复杂性。
未来，有三个优先事项
CRediT作者贡献声明
Ping Zhang：研究、数据管理、方法论、初稿撰写；Peng Wu：概念构思、监督、资金获取、初稿撰写；审稿和编辑；Changyong Li：审稿和编辑；Renpan Deng：审稿和编辑；Xiao Dong Chen：项目管理、资源协调、监督。
致谢
本工作得到了江苏省自然科学基金（编号BK20220492）的支持。
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