社区居住成年人中与年龄和生活方式相关的肠道微生物群组成差异

《Microorganisms》：Age-Related and Lifestyle-Related Differences in Gut Microbiota Composition Among Community-Dwelling Adults

　　

随着全球老龄化加速，识别与年龄和生活方式相关的肠道微生物群（gut microbiota）改变对于理解健康老龄化（healthy aging）和靶向微生物群的干预措施（microbiota-targeted interventions）变得至关重要。为了探索社区居住成年人中年龄和生活方式因素与肠道微生物群谱（gut microbiota profiles）的关联，研究人员将159名重庆居民分为年轻组（18–39岁，n=44）、中年组（40–59岁，n=71）和老年组（60–89岁，n=44）。通过16S rRNA基因测序（16S rRNA gene sequencing）分析粪便样本，并使用研究特定结构化问卷评估生活方式因素。香农指数（Shannon index）在年轻组和中年组之间存在显著差异（p < 0.05），而其他α多样性（α-diversity）和β多样性（β-diversity）分析未显示显著差异。与年龄相关的转变趋势包括Bacillota减少和Bacteroidota丰度增加。年轻成年人富集了Parasutterella、[Eubacterium] ventriosum group和Anaerostipes；中年成年人富集了Clostridium sensu stricto 4、Clostridium sensu stricto 1和Holdemanella；老年成年人富集了Prevotellaceae UCG-004、Helicobacter、Lactobacillus、Streptococcus和Fusobacterium。生活方式因素与特定的微生物特征独立相关，包括与茶相关的Catenibacterium和Escherichia–Shigella富集，与运动相关的Dialister和Bavariicoccus富集，以及与牛奶相关的Bacillus和Klebsiella（原Raoultella）富集。总体而言，这些发现提供了基于人群的证据，将年龄和生活方式因素与肠道微生物谱联系起来，并可能为健康老龄化的微生物群靶向策略提供信息。

随着全球老龄化进程加速，理解年龄相关肠道微生物群（gut microbiota）变化对促进健康老龄化（healthy aging）至关重要。既往研究已证实肠道微生物群组成随年龄发生改变，如短链脂肪酸（short-chain fatty acid, SCFA）产生菌减少，而某些潜在促炎菌增加。然而，大多数研究聚焦于特定人群或单一生活方式行为，缺乏在同一社区人群中同时评估年龄分层与多种生活方式因素（如茶、运动、牛奶摄入）对肠道微生物群组成的独立关联。因此，研究人员开展本研究，旨在探讨社区居住成年人中年龄和生活方式因素与肠道微生物群谱的关联。

研究人员从重庆大坪医院招募了159名社区居住成年人，分为年轻组（18–39岁，n=44）、中年组（40–59岁，n=71）和老年组（60–89岁，n=44）。通过16S rRNA基因测序（16S rRNA gene sequencing）分析粪便样本，并使用结构化问卷评估茶、运动、牛奶摄入等生活方式因素。研究得出以下结论：年龄与肠道微生物群组成变化相关，包括Bacillota（厚壁菌门）减少、Bacteroidota（拟杆菌门）增加，以及不同年龄组特定菌属的富集。生活方式因素如茶、运动、牛奶摄入也与特定微生物特征独立相关。这些发现为理解年龄和生活方式相关的微生物模式提供了基于人群的证据，并可能为健康老龄化的微生物群靶向策略提供参考。论文发表在《Microorganisms》。

主要关键的技术方法：研究队列来源于重庆大坪医院招募的社区居住成年人（159人），排除近期使用抗生素、益生菌等药物者。粪便样本通过16S rRNA基因测序（V3-V4高变区）进行菌群分析，使用QIIME2进行生物信息学处理，包括DADA2降噪、ASV（amplicon sequence variant，扩增子序列变异）推断和分类注释。α多样性计算Shannon、Observed、Simpson、Chao1指数，β多样性基于Bray-Curtis和Jaccard距离矩阵进行主坐标分析（principal coordinate analysis, PCoA）和置换多元方差分析（permutational multivariate analysis of variance, PERMANOVA）。属水平差异丰度通过Wilcoxon秩和检验或Kruskal-Wallis检验鉴定。生活方式因素通过研究特定结构化问卷评估，包括茶消费（≥1次/周）、运动（≥1次/周，>20分钟）、牛奶摄入（≥1次/周），并采用二分类分组。

研究结果（保留每个小标题）：

3.1 研究参与者及临床特征：研究筛选162人，最终纳入159人，中位年龄52岁。三组间性别、BMI（body mass index，身体质量指数）分层、衰弱表型评分、GSRS（Gastrointestinal Symptom Rating Scale，胃肠道症状评定量表）无显著差异，但运动习惯在老年组比例更高（48.2%）。

3.2 不同年龄组肠道微生物多样性和群落组成：α多样性分析显示年轻组Shannon指数显著高于中年组（p<0.05），但与老年组无差异；β多样性基于Bray-Curtis距离矩阵无显著差异。门水平Bacillota随年龄递减，Bacteroidota递增。属水平年轻组富集Parasutterella、[Eubacterium] ventriosum group和Anaerostipes；中年组富集Clostridium sensu stricto 4、Clostridium sensu stricto 1和Holdemanella；老年组富集Prevotellaceae UCG-004、Helicobacter、Lactobacillus、Streptococcus和Fusobacterium。

3.3 茶消费者与非茶消费者肠道微生物组差异：α多样性（Observed、Chao1、Shannon、Simpson）和β多样性（Bray-Curtis、Jaccard）在两组间无显著差异。属水平茶消费者富集Catenibacterium和Escherichia–Shigella，非茶消费者富集Clostridium sensu stricto 3和Candidatus Stoquefichus。

3.4 体育锻炼与肠道微生物多样性和组成的关联：运动组Observed species显著高于非运动组，Chao1指数呈上升趋势，Shannon和Simpson指数无差异。β多样性基于Jaccard距离显示微弱但显著分离（p=0.039），而Bray-Curtis无差异。运动组富集Dialister和Bavariicoccus，非运动组富集Phascolarctobacterium、Oscillospira和[Eubacterium] oxidoreducens group。

3.5 牛奶消费对肠道微生物群的影响：α多样性（Observed、Chao1、Shannon、Simpson）和β多样性（Bray-Curtis、Jaccard）在牛奶消费组与非消费组间无显著差异。牛奶消费组富集Bacillus和Klebsiella（原Raoultella），非牛奶消费组富集Ruminiclostridium、[Eubacterium] oxidoreducens group和Klebsiella。

总结讨论部分：讨论指出，本研究发现的α多样性未随年龄下降与近期研究一致，可能因人群健康状态和纳入标准差异。Bacillota随年龄下降可能反映SCFA产生功能降低，而Bacteroidota和Pseudomonadota（变形菌门）增加可能与炎症和生态失调有关。老年组富集的Lactobacillus和Streptococcus等菌属的生物学意义需结合功能研究。茶消费中Escherichia–Shigella富集与动物实验矛盾，提示属水平16S rRNA测序无法区分致病与非致病株，且茶类型未记录。运动相关Dialister富集与既往研究相符，可作为运动依赖的微生物标志物。牛奶消费中Bacillus富集符合其作为益生菌及牛奶常驻菌的特征，但Klebsiella（原Raoultella）富集需谨慎解释，因其包含机会致病菌。研究局限性包括横断面设计、单中心、自我报告问卷缺乏详细生活方式信息、16S rRNA分辨率有限等。

研究结论翻译：总之，年龄和生活方式与肠道微生物群组成的变化相关。老年参与者表现出先前报道的产丁酸菌群相对丰度较低，而几种潜在促炎菌属丰度较高。茶消费和规律运动与先前报道具有有益作用的特定菌群富集相关，而牛奶摄入与肠道微生物群的关联受剂量和整体饮食背景调节。尽管如此，这些发现应结合横断面、单中心设计以及16S rRNA基因测序有限的分类学分辨率来解释。总体而言，这些观察结果为未来整合宏基因组学和代谢组学方法的机制研究提供了基础，以阐明这些微生物变化的功能意义，并验证其与健康老龄化的潜在相关性。这些结果可能进一步促进有利于维持肠道微生物群稳态和促进健康老龄化的微生物群靶向策略的开发。