综述:基于微生物组的治疗策略促进健康老龄化与长寿

【字体: 时间:2025年07月03日 来源:Genome Medicine 10.4

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  这篇前瞻性综述系统阐述了肠道微生物组(gut microbiome)与衰老过程的双向互作机制,提出"生物衰老(biome-aging)"新概念,揭示了微生物组失调(dysbiosis)通过短链脂肪酸(SCFAs)、胆汁酸(BAs)、三甲胺氧化物(TMAO)等代谢物影响肠-脑轴、肠-免疫轴等多器官通路,并探讨了益生菌/元(probiotics/prebiotics)、后生元(postbiotics)、菌群移植(FMT)等干预策略在延缓衰老相关疾病(ARDs)中的应用前景。

  

背景

衰老是伴随生理功能渐进性衰退的自然过程,近年研究发现肠道微生物组作为"终身伴侣"持续调控宿主健康。随年龄增长,微生物组组成发生动态演变,这种被称为"生物衰老(biome-aging)"的现象表现为有益共生菌(如双歧杆菌Bifidobacterium、阿克曼菌Akkermansia)减少而条件致病菌(如拟杆菌Bacteroides、梭菌Clostridium)增殖,通过代谢产物和免疫通路加速衰老进程。

机制与特征

衰老相关低度慢性炎症(inflammaging)以IL-6、TNF-α等促炎因子升高为特征,与微生物组形成恶性循环。多重因素共同驱动生物衰老:

  1. 多药联用:非抗生素药物显著降低微生物多样性
  2. 营养不良:纤维摄入不足导致产SCFAs菌减少
  3. 胃肠衰老:胃酸减少(hypochlorhydria)促进幽门螺杆菌增殖,肠上皮细胞(IECs)再生能力下降
  4. 胆汁酸代谢紊乱:百岁老人特有的次级胆汁酸(如石胆酸异构体)具有抗菌特性,而脱氧胆酸(DCA)与阿尔茨海默病(AD)相关

微生物组特征随年龄呈现规律性变化:婴儿期以双歧杆菌为主,成年期厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)占优,老年期克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)、罗斯氏菌(Roseburia)等抗炎菌减少,而产肠毒素的梭菌(Clostridium hathewayi)等增加。百岁老人则保留更高的微生物多样性和独特代谢功能。

疾病关联

肠道疾病:具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)通过FadA黏附素激活肿瘤信号,与早发性结直肠癌(CRC)相关;IBD患者中Faecalibacterium prausnitzii等丁酸盐生产者减少。
心血管疾病:微生物代谢产物TMAO通过促进动脉粥样硬化增加风险,而SCFAs通过GPR41/43受体调节血管张力。
神经退行性疾病:AD患者肠道中Escherichia/Shigella增加而Eubacterium rectale减少,LPS透过血脑屏障(BBB)激活小胶质细胞;帕金森病(PD)患者肠道普雷沃菌科(Prevotellaceae)减少影响胆碱代谢。
肌肉骨骼疾病:衰弱综合征与Barnesiellaceae菌减少相关,骨质疏松患者中产SCFAs的Veillonella减少影响钙吸收。

治疗策略

营养干预:地中海饮食增加Roseburia等抗炎菌;富含花青素的饮食提升丁酸盐产量;改良地中海-生酮饮食(MkD)通过调节乳酸受体改善认知。
微生物制剂

  • 益生菌组合(如Lactobacillus paracasei D3-5)增强肠屏障完整性
  • 下一代益生菌(NGPs)如A. muciniphila改善肌肉萎缩
  • 后生元(如脂磷壁酸LTA)通过TLR2-p38 MAPK通路减少炎症
  • 菌群移植(FMT)年轻供体菌群可提升老年受体SCFAs水平

药物与补充剂:二甲双胍通过Wnt信号增强黏液蛋白(MUC2)表达;烟酰胺单核苷酸(NMN)调节NAD+代谢延缓衰老。

未来方向

建立全球微生物组生物库,结合多组学技术和人工智能(AI)解析个体化衰老轨迹,开发精准微生物组疗法。维持肠道微生态平衡将成为延长健康寿命(healthspan)的新范式。

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