一种潜在的抗衰老益生菌：Lactobacillus paracasei JS-3 能延长秀丽隐杆线虫的寿命，并调节老年人的肠道微生物群

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：A Potential Anti-Aging Probiotic: Lactobacillus paracasei JS-3 Extends Lifespan in Caenorhabditis elegans and Modulates the Gut Microbiota in the Elderly

抗衰老益生菌JS-3通过调节肠道菌群改善氧化应激和寿命延长效应，在C. elegans模型中显著提升寿命28.02%，优于NMN的15.34%，同时降低脂褐素和ROS水平，增强抗氧化酶活性及抗热氧化应激能力。体外实验证实其能促进老年人肠道有益菌增殖（如双歧杆菌、拟杆菌、韦氏菌），抑制致病菌丰度。

　　

李阿吉|李侯喜|李阳|张楠|吴佳慧|王翔|谭书婷|李雷|闵荣婷|肖茂春|苏世尧|杨梦玲|王静梅|常淼淼|杨志秋|王学勇

北京中医药大学中药学院，中国北京102488

摘要

益生菌因其多功能特性而受到广泛关注，这些特性包括维持肠道稳态、调节免疫反应以及发挥抗氧化作用。因此，本研究利用秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，简称C. elegans）模型和体外技术来评估健康个体的肠道微生物群活性。研究探讨了副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）JS-3菌株对C. elegans的抗衰老作用及其在老年人肠道微生物群中的调节作用。结果表明，JS-3使C. elegans的平均寿命显著延长了28.02%，这一效果超过了β-烟酰胺单核苷酸（NMN）所实现的15.34%的延长幅度。此外，JS-3还能显著提高C. elegans在热应激和氧化应激条件下的存活率，并改善其运动能力。进一步分析显示，JS-3减少了脂褐素的积累，降低了体内的活性氧（ROS）水平，同时增强了抗氧化酶的活性并减少了丙二醛（MDA）的含量。这些结果证明了JS-3在抗衰老和抗氧化应用中的巨大潜力。

体外发酵实验表明，JS-3能有效调节老年人肠道微生物群的组成，具体表现为减少有害细菌的数量，同时促进有益细菌（如双歧杆菌、拟杆菌和韦永氏菌属）的增殖。这些结果表明JS-3具有作为抗衰老益生菌的潜力，并为开发新型抗衰老产品提供了科学依据。

引言

衰老是一个复杂的过程，随着年龄的增长，生物体的生理功能逐渐下降，组织损伤逐渐加重[1]。在此过程中，由有氧代谢产生的活性氧（ROS）持续积累，而内源性抗氧化防御机制逐渐减弱，导致氧化应激水平升高，进而引发细胞损伤并降低全身抗氧化能力[2]。全球人口老龄化趋势的加速引发了一系列日益严重的公共卫生挑战，包括与年龄相关的疾病，如神经退行性疾病、代谢综合征和免疫功能下降[3]。此外，研究表明肠道微生物群失衡是影响衰老的关键因素[4]。因此，开发安全有效的抗衰老策略，特别是通过益生菌干预来调节肠道微生物平衡，已成为生命科学和医学领域的研究重点。

肠道微生物群在调节宿主健康方面起着关键作用，并通过多种途径促进衰老过程，包括代谢产物的产生、免疫信号传导和神经内分泌相互作用。最近的研究表明，肠道微生物群失衡是衰老过程中的一个驱动因素[5,6]。老年人的肠道微生物群通常多样性降低，有益细菌（如双歧杆菌和乳酸杆菌）的数量减少，而潜在致病细菌（如肠杆菌科）的数量相对增加。这种失衡可能会加剧衰老及相关病理变化[7]。研究表明，特定益生菌的摄入可以通过调节肠道微生物群的组成、增强肠道屏障功能和对抗全身炎症来延缓与年龄相关的表型出现[8,9]。

益生菌是一类在适量摄入时能对宿主健康产生明显益处的活微生物[10,11]。副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）是一种常见的益生菌，具有多种生理功能，包括降低尿酸水平、发挥抗氧化和抗炎作用以及调节免疫系统[12, [13], [14], [15]]。此外，多项研究证实了该菌株具有潜在的抗衰老效果。例如，杨等人[16]从发酵米中分离出Lactobacillus paracasei M11-4菌株，其在体外和体内实验中均表现出显著的抗氧化活性。Kishimoto等人发现Lactobacillus paracasei subsp. paracasei 2004菌株能够延长C. elegans的寿命。Kumaree等人[17]报告称Lactobacillus paracasei HII01菌株能够延长C. elegans的寿命并具有神经保护作用。Kim等人[18]发现从健康人粪便中分离出的Lactobacillus paracasei KBL382菌株通过调节免疫反应和改善肠道微生物群组成，显著减轻了类似阿尔茨海默病（AD）的症状。这些研究为Lactobacillus paracasee在抗衰老研究中的应用提供了重要证据。本研究中使用的JS-3菌株是从江水（一种中国传统发酵蔬菜饮料）中分离得到的[12]。先前的研究已证实其具有降解尿酸的能力。本研究重点验证了JS-3在C. elegans中的抗衰老作用及其对老年人肠道微生物群的调节效果。

C. elegans由于其生命周期短、遗传背景明确且与人类高度遗传保守，已成为筛选抗衰老化合物和研究衰老机制的理想模型[19,20]。

基于先前建立的健康肠道微生物群的体外生物活性评估平台，本研究首次证明了JS-3对老年人肠道微生物群的积极调节作用[21]。

本研究使用C. elegans作为实验模型，评估JS-3对寿命及其他与年龄相关特征的影响。此外，还利用健康个体的肠道微生物群的体外生物活性评估技术，研究了JS-3对老年人肠道微生物群的调节作用。这些发现为开发针对肠道微生物群的抗衰老益生菌制剂提供了实验依据和理论支持。

材料

JS-3菌株由我们的研究小组从江水样本中分离得到[12]。实验中使用的秀丽隐杆线虫（野生型，N2）和大肠杆菌（OP50）由北京中医药大学的李卫东教授团队提供。β-烟酰胺单核苷酸（NMN）购自北京Solabio科技有限公司。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和丙二醛（MDA）检测试剂盒购自南京健成公司。

JS-3延长C. elegans的寿命

为了研究JS-3是否对C. elegans具有抗衰老作用，本研究评估了其在20°C条件下对野生型C. elegans寿命的影响。与对照组相比，JS-3处理组的存活曲线明显向右移动（图1A）。对照组、NMN组和JS-3组的平均寿命分别为11.67 ± 0.52天、13.46 ± 0.93天和14.94 ± 0.63天。与对照组相比，NMN和JS-3处理组使寿命延长了15.34%

结论

本研究发现，JS-3显著延长了C. elegans的寿命，增强了其抗压能力和运动能力，同时减少了脂褐素的积累和ROS的产生。它通过提高抗氧化酶活性和降低MDA水平来减轻氧化损伤。在老化的人类肠道微生物群的体外发酵模型中，JS-3通过促进有益细菌（如双歧杆菌、拟杆菌等）的生长，重塑了微生物群落结构。

伦理声明

在收集粪便样本之前，我们尊重了志愿者的隐私权，并在收集样本时获得了他们的知情同意。

作者贡献声明

李阿吉：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、项目管理、方法学设计、实验实施。李侯喜：撰写 – 审稿与编辑。李阳：撰写 – 审稿与编辑。张楠：实验实施。吴佳慧：撰写 – 审稿与编辑。王翔：撰写 – 审稿与编辑。谭书婷：撰写 – 审稿与编辑。李雷：实验实施。闵荣婷：实验实施。肖茂春：实验实施。苏世尧：实验实施。杨梦玲：数据分析。王静梅：

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的财务或个人利益冲突。

致谢

本研究得到了北京中医药大学“解决关键科学技术问题项目”（项目编号2022-JYB-JBZR-014）和“科技创新支持计划 - Qiankehe支持[2023]一般项目 - 072”的支持。