植物乳杆菌OLL2712通过抗氧化与代谢调控拮抗D-半乳糖诱导的肠道细胞衰老及相关屏障功能障碍

本研究揭示了植物乳杆菌OLL2712（OLL2712）通过调控抗氧化通路（如NQO1、GPX2、SOD2）和代谢途径（如磷酸戊糖途径、过氧化物酶体通路），显著抑制D-半乳糖（D-gal）诱导的肠道细胞衰老，改善紧密连接蛋白（CLDN1、OCLN、ZO-1）表达和跨上皮电阻（TEER）值，为益生菌（LAB）及后生元（paraprobiotics）抗衰老机制提供了新的分子证据。

　　

引言

衰老伴随生理功能下降和年龄相关疾病风险增加，全球老龄化趋势加剧了健康维护的社会需求。肠道屏障功能随年龄增长而衰退，表现为微绒毛结构退化、紧密连接（TJ）蛋白表达减少及通透性增加。肠道屏障破坏会导致外来抗原和微生物易位，引发全身性炎症。乳酸菌（LAB）如植物乳杆菌OLL2712（OLL2712）此前被证明可改善肠道屏障功能和慢性炎症，但其在细胞衰老中的作用尚未明确。

材料与方法

研究采用Caco-2细胞单层模型模拟肠上皮屏障。OLL2712及对照菌株L. plantarum JCM 1149^T经75°C热处理60分钟后冻干备用。细胞以30 mg/mL D-半乳糖（D-gal）诱导衰老，并同时以100 μg/mL OLL2712干预。通过检测磷酸化Rb（pRB）和γ-H2A.X蛋白表达评估细胞衰老，qPCR分析衰老标记基因（p53、p21）及抗氧化基因（NQO1、GPX2、SOD2），跨上皮电阻（TEER）测量和免疫荧光染色评估屏障功能，微阵列和基因集富集分析（GSEA）全面解析转录组变化。

结果

D-gal诱导衰老且OLL2712抑制该过程

D-gal处理3小时显著降低pRB阳性细胞数，24小时增加γ-H2A.X阳性细胞数，表明成功诱导细胞衰老。OLL2712共处理显著逆转这些变化。然而，p53和p21基因表达虽被D-gal上调，却未被OLL2712抑制，提示OLL2712可能通过p53/p21非依赖途径拮抗衰老。

OLL2712改善衰老相关肠道屏障功能障碍

D-gal处理3小时显著降低TEER值，破坏紧密连接蛋白（CLDN1、OCLN、ZO-1）结构。OLL2712及JCM 1149^T均能显著恢复TEER值和蛋白结构，表明L. plantarum的抗衰老屏障保护作用可能具有普适性。

OLL2712的抗氧化效应

D-gal处理1小时使抗氧化基因NQO1表达呈下降趋势，而OLL2712组其表达显著恢复。GPX2和SOD2在OLL2712组表达最高。微阵列GSEA分析进一步显示，D-gal下调Hallmark“过氧化物酶体”和KEGG“磷酸戊糖途径”基因集，而OLL2712预处理使这些通路显著上调，证实其抗氧化潜力。

OLL2712 ameliorates代谢与细胞分裂相关变化

GSEA揭示D-gal负向富集Reactome“PKA介导的CREB磷酸化”、KEGG“戊糖和葡萄糖醛酸相互转化”及GOCC“外层动粒”等基因集，涉及能量代谢和细胞分裂。OLL2712处理则逆转这些趋势，表明其能恢复衰老细胞中受损的代谢信号和细胞周期相关功能。

讨论

D-gal通过氧化应激诱导细胞衰老，OLL2712则通过增强抗氧化防御（如上调NQO1、激活磷酸戊糖途径和过氧化物酶体相关基因）拮抗该过程。其屏障保护作用可能与已知的抗炎和自噬诱导特性协同。尽管p53/p21通路未受抑制，γ-H2A.X和pRB的改善提示OLL2712作用于DNA损伤响应上游或独立通路。局限性在于Caco-2模型仅代表吸收性肠上皮，未来需在干细胞模型和微生物共培养体系中验证。结论上，OLL2712作为后生元，通过多靶点调控改善衰老相关肠道功能障碍，具潜在抗衰老应用价值。