双歧杆菌 Bifidobacterium bifidum CCFM1424 通过调节 D-半乳糖诱导的小鼠肠道微生物群-代谢物网络来延缓多器官衰老

《Food Bioscience》：Bifidobacterium bifidum CCFM1424 attenuates multi-organ aging via orchestrating gut microbiota-metabolite networks in D-galactose-induced mice

抗衰老益生菌Bifidobacterium bifidum CCFM1424通过多组学分析揭示其改善认知、肌肉功能及抑制氧化应激和炎症的机制，并发现肠道菌群代谢网络的重构作用。

　　

薛月|刘洋|冯英轩|郭敏|张欣|赵建新|陈伟

江南大学食品科学与资源国家重点实验室，中国无锡214122

摘要

与衰老相关的多器官功能障碍需要有效的干预措施。虽然益生菌显示出抗衰老潜力，但其多靶点效应的机制以及特定菌株所提供的系统性保护作用仍不清楚。本研究通过行为测试、组织病理学、氧化应激标志物检测、炎症细胞因子分析以及多组学方法，评估了双歧杆菌 Bifidobacterium bifidum CCFM1424（1×10⁹ CFU/mL，口服灌胃，持续7周）在D-半乳糖诱导的衰老小鼠（每组6只，共5组）中的效果，以阐明其干预作用及其相关机制。B. bifidum CCFM1424抑制了星形胶质细胞的活化，从而增强了衰老小鼠的认知能力，行为实验的结果进一步支持了这一结论。该微生物菌株的干预还降低了肝脏和大脑中的丙二醛（MDA）水平，同时增加了抗氧化酶的含量。肌肉功能得到改善，表现为握力增强和肌纤维的恢复。干预措施减少了血清和结肠中的促炎细胞因子，促进了抗炎细胞因子IL-10的分泌，增加了杯状细胞的数量，并减轻了淋巴细胞的浸润，表明肠道免疫平衡和黏膜屏障功能得到了改善。有益肠道微生物群的富集与微生物组成的改善相关，可能有助于上调神经保护代谢物、抗氧化化合物以及谷胱甘肽代谢的激活。短链脂肪酸（SCFA）的产生者和微生物群衍生的神经保护代谢物的同时增加，可能促进了肠道微生物群和宿主代谢组的协同变化。这些综合变化可能支持了一个微生物-代谢网络的建立，该网络可能是研究中记录的系统性氧化应激和炎症缓解的基础。上述发现表明，B. bifidum CCFM1424通过调节一个综合的抗氧化、抗炎和微生物-代谢网络，改善了衰老小鼠的多器官功能障碍，凸显了其作为针对肠道的抗衰老干预策略的潜力。

引言

随着年龄的增长，生理系统会衰退，从而增加了与衰老相关的疾病和症状的脆弱性。肌少症会降低肢体的力量，显著增加老年人跌倒的风险，严重削弱了他们独立生活的能力（Tessari, 2019）。与此同时，免疫功能障碍导致促炎细胞因子持续增加，引发全身性慢性炎症，加速了细胞氧化损伤，并加剧了神经退行性和认知障碍（Ding et al., 2024; Wu et al., 2021）。临床证据表明，神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）与肠道微生物群失调之间存在密切关联。微生物失衡会引发肠道炎症，使炎症因子穿过血脑屏障并损害神经元，而神经功能的下降又会进一步破坏肠道运动和微生物稳态（Jazuli et al., 2024）。此外，与年龄相关的慢性疾病越来越多地表现为多种疾病共存，极大地复杂化了临床管理（Alqahtani et al., 2024; Xing et al., 2024）。这些由衰老驱动的健康危机需要有效的干预措施，这突显了抗衰老研究在维护老年人生活质量及减少医疗负担方面的关键作用。

鉴于这一多方面的挑战，益生菌干预作为一种针对与衰老相关病理的多靶点方法，引起了广泛的科学关注（Xiao et al., 2025）。植物乳杆菌 LLY-606可以减少全身性炎症，增强抗氧化能力，改善肠道屏障功能，并延长小鼠模型的寿命（Shi et al., 2024）。益生菌通过激活内源性途径发挥抗氧化和神经保护作用。一个值得注意的例子是鼠李糖乳杆菌 NKU FL1-11，它可以增加过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，同时下调促炎细胞因子，这些效应在机制上与FoxO/mTOR通路的调节有关（Li et al., 2025）。此外，短杆菌 MCC1274可以抑制海马区β-淀粉样蛋白的沉积，并改善阿尔茨海默病模型小鼠的认知功能（Hashikura et al., 2023）。除了作为辅助营养支持外，新的证据表明益生菌是肌少症发病机制中肌肉-肠道轴的关键调节因子（Han et al., 2025; Yi & Ping, 2025）。然而，关于益生菌是否能够同时缓解与年龄相关的认知衰退、结肠炎症和肌肉退化，以及它们对衰老期间肠道微生物群组成和代谢谱的更广泛影响，仍需进一步阐明。

为了填补这些知识空白，我们研究了天然存在于人体肠道中的双歧杆菌 Bifidobacterium bifidum的多靶点抗衰老潜力，其数量会随年龄增长而减少，其与衰老过程的潜在负相关可能表明它具有缓解衰老的能力。双歧杆菌 Bifidobacterium bifidum是新生儿胃肠道最早的定植菌之一（Turroni et al., 2019），具有包括免疫调节特性（Ku et al., 2016）和抗炎能力（Meng et al., 2024）在内的益生菌效应。我们使用D-半乳糖诱导的衰老小鼠模型，全面评估了Bifidobacterium bifidum CCFM1424的干预效果。通过行为分析、组织病理学检查、氧化应激和炎症标志物定量、16S rDNA肠道微生物群测序以及非靶向粪便代谢组学分析，我们评估了B. bifidum CCFM1424是否能够同时改善认知、肌肉完整性和结肠炎症，同时纠正肠道菌群失调和代谢失衡。这些发现为益生菌在抗衰老干预中的应用提供了新的靶点和理论基础。

细菌菌株制备

为了培养B. bifidum CCFM1424，该菌株首先从甘油库存中经过两次连续复苏。每个菌株首先以4%（v/v）的比例接种到MRS培养基中，在37°C下厌氧培养24小时。随后，将4%（v/v）的新鲜培养物转移到新的MRS培养基中，再在相同的培养条件下继续培养24小时。细菌细胞通过8,000 × g离心10分钟进行收获，然后用0.9%的盐水洗涤。

B. bifidum CCFM1424补充剂改善了D-半乳糖诱导的衰老小鼠的认知障碍

动物实验遵循图1a所示的全面工作流程。开放场地测试的结果显示，各组之间的行为存在显著差异。模型组小鼠的运动轨迹明显稀疏（图1b），表现为线条更少且分布更分散，中心停留时间也较短（图1c）：模型组6.43 ± 0.43（模型组）对比对照组25.44 ± 5.57（对照组），p < 0.001，证实了成功建立了与年龄相关的模型

讨论

本研究验证了B. bifidum CCFM1424在改善与衰老相关表型方面的有益效果，为抗衰老益生菌菌株库的丰富和扩展提供了支持证据。益生菌干预作为一种应对与衰老相关的挑战（如认知衰退、慢性炎症和多器官功能障碍）的潜在策略，已经引起了广泛关注（Chuang et al., 2024; Ho et al., 2019; Sookpotarom et al., 2025）。先前的研究

结论

本研究使用D-半乳糖诱导的衰老小鼠模型，系统评估了B. bifidum CCFM1424的抗衰老潜力。综合的行为、组织学和生化分析显示，B. bifidum CCFM1424显著增强了认知和探索行为，抑制了星形胶质细胞的过度活化，并提高了肝脏和大脑中的抗氧化酶活性，有效缓解了氧化应激。同时，该干预措施还减少了全身性的

CRediT作者贡献声明

陈伟：撰写 – 审稿与编辑，监督，资金获取。薛月：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督，资源提供，项目管理，方法学设计，资金获取，正式分析，概念构思。刘洋：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，数据可视化，数据管理。张欣：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。赵建新：撰写 – 审稿与编辑，监督，资源提供，项目管理，

未引用参考文献

Ma et al., 2023; Wang et al., 2025.

伦理批准

所涉及的动物实验已获得江南大学伦理委员会的批准，批准编号为（JN.No20230515c0801129）。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向相应作者索取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

我们感谢国家自然科学基金（编号：32572583和32202059）、江苏省自然科学基金（BK20221070）、中国国家创新人才博士后计划（BX20230146）、中国博士后科学基金（2023M731338）、中央高校基本科研业务费（JUSRP123051）以及江苏省食品安全与质量控制协同创新中心的财政支持。