精制饮食加速衰老相关肝脑功能衰退的机制及膳食纤维干预作用研究

本刊推荐：为解决精制饮食如何影响衰老相关器官衰退的问题，研究人员开展了一项关于膳食纤维干预对衰老相关肝脑功能影响的研究。研究发现精制饮食会通过改变肠道菌群组成和增加内毒素水平加速肝脏和大脑的衰老进程，而膳食纤维（β-葡聚糖和纤维素）补充虽能改善认知衰退，但对代谢指标改善有限。该研究为理解饮食加工度与健康衰老的关系提供了重要依据。

　　

随着食品工业化和加工技术的快速发展，精加工食品的消费量在过去几十年中显著增加。这类食品通常热量密度高但缺乏营养化合物，如植物次级代谢产物和膳食纤维，同时富含精制碳水化合物。近年研究表明，高精加工食品饮食可能是代谢性疾病发展的关键因素，并可能影响认知功能。然而，流行病学研究数据存在矛盾，关于食品加工本身是否增加健康风险，或者超加工食品消费是否仅仅是低质量饮食的标志，目前仍存在争议。

在动物模型研究中，与标准饲料相比，精制饮食会增加神经炎症信号传导，加速糖尿病和肝脏脂肪变性的发生，这些变化也与肠道微生物组成改变相关。标准饲料通常是以谷物为基础，含有天然成分如玉米粉、燕麦和小麦，并补充可溶性和不溶性纤维混合物，这种方式类似于人类饮食中的低加工食品。然而，无论是啮齿类动物还是人类，精制饮食摄入如何影响衰老的自然进程及相关器官功能衰退，尚未完全阐明。

膳食纤维被认为可以降低代谢性疾病风险并促进"健康"衰老。肠道稳态的改变被认为是衰老相关健康衰退的关键因素。先前研究显示，小鼠模型和人类的衰老与细菌内毒素易位增加和肠道屏障功能受损相关。此外，在饮食诱导的代谢性疾病模型中，膳食纤维的补充能够改善肠道屏障功能并降低血液中的细菌内毒素水平。虽然有研究表明向精制饮食中添加纯化纤维（如纤维素、木质纤维素、果胶和菊粉）可能部分减轻精制饮食对小鼠的代谢影响，但类似效果是否在衰老小鼠中也存在尚未确定。

在这项发表于《GeroScience》的研究中，研究团队通过两个实验评估了精制饮食及纤维强化饮食对小鼠衰老相关健康衰退的影响。实验一比较了长期喂食标准饲料和精制饮食的老年小鼠的衰老标志物；实验二则在出现衰老相关肠道屏障功能障碍的小鼠中，评估了添加燕麦β-葡聚糖或纤维素对精制饮食的干预效果。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：使用86周龄的C57BL/6J雄性小鼠模型；通过葡萄糖耐量试验（GTT）评估葡萄糖代谢功能；采用肝脏组织学分析（NAFLD活动评分、H&E染色、天狼星红染色）评估肝脏病变；通过空间新奇偏好Y迷宫实验评估认知功能；使用Western blot分析血浆衰老标志物（纤维蛋白原、IL6、CRP）；采用免疫组化检测脑组织离子钙结合适配器分子1（IBA1）表达；通过16S rRNA基因测序分析结肠微生物组成；使用鳗鲎试剂（LAL）法测定血浆内毒素浓度；通过外翻肠囊实验评估肠道通透性。

研究结果

精制饮食对衰老标志物、葡萄糖耐量和肝脏损伤的影响

研究发现，与标准饲料喂养的小鼠相比，精制饮食喂养的小鼠血浆中纤维蛋白原和IL6蛋白水平显著升高，表明衰老进程加速。精制饮食组小鼠在葡萄糖耐量试验中血糖浓度显著更高，虽然空腹血糖水平无差异。肝脏组织学分析显示，精制饮食组小鼠的非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）活动评分、甘油三酯浓度以及中性粒细胞数量均显著高于标准饲料组，但纤维化程度在两组间无显著差异。

精制饮食对认知功能和神经炎症的影响

空间记忆测试显示，精制饮食组小鼠在Y迷宫新臂中停留时间显著缩短，总活动量也显著降低。大脑组织分析发现，精制饮食组小鼠海马区（HIP）的IBA1阳性染色面积显著大于标准饲料组，表明小胶质细胞激活和神经炎症反应增强，前额叶皮层（PFC）中未发现显著差异。

精制饮食对肠道屏障功能和微生物组成的影响

微生物组成分析显示，标准饲料组以Muribaculaceae科未分类菌属为主，而精制饮食组以假单胞菌属（Pseudomonas）和Dubosiella属为主。精制饮食组Shannon多样性指数显著降低，但Faith系统发育多样性增加。尽管两组间肠道通透性（木糖渗透）无显著差异，但精制饮食组门静脉血浆中细菌内毒素浓度显著升高。

膳食纤维干预对代谢参数的影响

在精制饮食中添加7.5%燕麦β-葡聚糖或纤维素后，小鼠的衰老标志物、葡萄糖耐量试验结果、NAFLD活动评分、肝脏甘油三酯水平和纤维化程度均无显著改善。然而，β-葡聚糖组空腹血糖水平显著降低，纤维素组肝脏中性粒细胞数量显著减少。

膳食纤维干预对认知功能和神经炎症的影响

与持续喂食精制饮食的小鼠相比，补充β-葡聚糖或纤维素的小鼠在认知功能测试中未出现衰退表现，新臂停留时间和总活动量均保持稳定。大脑组织分析显示，持续精制饮食组海马区IBA1阳性面积显著大于两个纤维干预组，前额叶皮层中仅纤维素组与精制饮食组存在显著差异。

膳食纤维干预对肠道屏障和微生物组成的影响

纤维干预后，小肠和结肠的木糖渗透性无显著变化，门静脉血浆内毒素浓度也无显著差异。微生物组成分析表明，添加β-葡聚糖使Muribaculaceae未分类菌、Lachnospiraceae未分类菌、Dubosiella属和拟杆菌属（Bacteroides）相对丰度增加，而Romboutsia和Turicibacter相对丰度降低。β-葡聚糖组的Faith系统发育多样性显著降低，且β-葡聚糖样本在beta多样性分析中与其他两组明显分离。

研究结论与意义

本研究结果表明，长期摄入精制饮食会加速小鼠的衰老进程，表现为炎症标志物升高、葡萄糖代谢紊乱、肝脏脂肪变性和炎症以及认知功能下降。这些变化与肠道微生物组成改变和门静脉血中细菌内毒素水平升高相关。

值得注意的是，虽然向精制饮食中添加膳食纤维（无论是可溶性的β-葡聚糖还是不溶性的纤维素）对代谢参数和肠道屏障功能的改善有限，但能够缓解认知功能衰退和神经炎症反应。这表明肠道微生物组成及其代谢产物可能是衰老相关认知衰退的驱动因素，而细菌内毒素可能更关键地与肝脏损伤和代谢异常相关。

该研究的发现强调了高度加工和精制食品可能通过影响肠道-肝-脑轴加速衰老进程的重要性。虽然纤维强化对精制饮食的代谢影响有限，但可能通过改变微生物组成和产生有益代谢产物（如短链脂肪酸）来保护认知功能。这些结果为进一步研究饮食加工度与健康衰老的关系提供了重要基础，也为开发针对衰老相关疾病的营养干预策略提供了新思路。

然而，需要注意的是，本研究仅在雄性小鼠中进行，结果可能不适用于其他性别和物种。此外，人类与小鼠在肠道微生物和代谢率等方面存在差异，可能影响膳食纤维对健康的效果。未来研究需要更深入地探讨精制饮食和添加纤维与肠道微生物、细菌内毒素渗透和衰老进程之间相互作用的分子机制，并确定高度加工食品摄入如何影响人类衰老以及向饮食中添加纤维是否会产生类似效果。