人乳寡糖3'-唾液酸乳糖和乳糖-新四糖改善自然衰老雄性小鼠的肠道功能衰退，并与微生物组-代谢组重编程相关

《Food Research International》：Human milk oligosaccharides 3′-sialyllactose and lacto- N-neotetraose ameliorate intestinal decline in naturally aged male mice in association with microbiome-metabolome reprogramming

　　**摘要亮点**- 结构不同的人类乳寡糖差异性地调节老龄小鼠肠道上皮稳态。- 3′-唾液酸乳糖和乳糖-N-新四糖在肠道屏障功能和肠道干细胞功能方面表现出更优的效果。- 肠道菌群是人类乳寡糖对老龄小鼠肠道上皮稳态产生有益效果所必需的。**引言**人口老龄化已成为全球面临的重大挑战，促进健康老龄化是亟待解决的研究重点。在衰老过程中，肠道会发生一系列退行性变化，包括肠道上皮结构退化及其核心功能下降（Delano & Schmid-Schnbein, 2024；Gu 等, 2024；Guo & Amor, 2024）。这些改变的特征包括氧化应激增加、肠道干细胞（ISC）耗竭，以及增殖和分化能力受损，最终导致隐窝数量减少和绒毛萎缩。此外，与衰老相关的肠道屏障功能受损——包括紧密连接蛋白（如Claudin、Occludin和ZO-1）表达降低、黏液层变薄以及杯状细胞数量减少——会导致肠道通透性增加（Gu 等, 2025；Jiang 等, 2024；Ren 等, 2021；Ticinesi 等, 2025）。越来越多的证据表明，肠道屏障完整性丧失是多种衰老相关疾病（ARD）发生和进展的根本因素。屏障功能障碍可能引发慢性免疫激活，从而参与局部和全身性疾病的发生，包括乳糜泻、结直肠癌、炎症性肠病，以及肥胖和糖尿病等代谢性疾病（Branca 等, 2019；Tatge 等, 2023）。此外，肠道上皮屏障功能障碍也被认为是中枢神经系统疾病的重要致病机制之一，包括帕金森病、阿尔茨海默病和抑郁症（Doifode 等, 2021；Laura 等, 2021；Rudzki & Maes, 2021）。因此，迫切需要开发有效的膳食干预策略，针对与衰老相关的肠道上皮改变以恢复老年人的肠道稳态。值得注意的是，在衰老过程中，肠道上皮稳态失调与肠道菌群失调密切相关。衰老相关的上皮损伤重塑了肠道微环境，促进微生物失衡，而失调的微生物群及其代谢产物进一步加剧上皮功能障碍，从而形成一个驱动肠道衰老的恶性循环。随着衰老的推进，肠道菌群多样性显著下降，关键微生物类群的相对丰度也发生偏移；例如，在老年人群体中观察到拟杆菌门和梭菌属水平发生改变，导致微生物代谢产物的组成和浓度随之变化（Bana & Cabreiro, 2019）。此外，肠道菌群已被证明与肠道上皮细胞密切相互作用，并通过产生多种生物活性代谢产物影响肠道健康。值得注意的是，塞内加利亚氏菌（*Alistipes senegalensis*）据报道可通过色氨酸代谢和吲哚产生激活芳烃受体信号通路，从而增强老龄小鼠的肠道屏障功能（Wang 等, 2025）。类似地，黏液阿克曼菌（*Akkermansia muciniphila*）分泌的蛋白质Amuc_1409可通过激活Wnt/β-连环蛋白信号通路促进老龄小鼠ISC的再生能力，从而改善肠道稳态（Kang 等, 2024）。此外，由于肠道上皮更新速度极快，其完整性的高度维持依赖于ISC的自更新能力，而衰老期间该能力受损，导致ISC功能障碍和耗竭。最新证据表明，年轻动物的微生物群可增强老龄ISC中*Ascl2*依赖的canonical Wnt信号通路，从而恢复其再生潜能（Nalapareddy 等, 2026）。综合而言，这些发现表明，在衰老条件下调节肠道菌群的组成和代谢产物输出以恢复肠道上皮稳态，是一种有前景的治疗策略。母乳是新生儿最初的营养来源，含有多种生物活性成分。其中，人类乳寡糖（HMO）是在乳腺中合成的天然糖链，主要由五种核心单糖组成：葡萄糖、唾液酸、岩藻糖、*N*-乙酰葡糖胺和半乳糖。根据其末端单糖残基的不同，HMO可分为三大结构类别：中性岩藻糖基化型、酸性唾液酸化型和中性非岩藻糖基化型HMO。母乳中岩藻糖基化型（35%–50%）和非岩藻糖基化中性型（42%–55%）HMO的比例高于唾液酸化型HMO（12%–14%）（Smilowitz 等, 2014）。在本研究中，2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）、3′-唾液酸乳糖（3′-SL）和乳糖-*N*-新四糖（LNnT）被战略性地选取以分别代表这三种原型结构类别。选择这些化合物是因为它们代表了HMO家族的主要结构多样性，且是迄今与肠道健康关系研究最为广泛的HMO之一。值得注意的是，2′-FL和LNnT已获得欧洲食品安全局和美国食品药品监督管理局批准，可用于婴幼儿食品的添加（Zhang 等, 2022）。至关重要的是，这些化合物被认为可提供互补特性，可能与对抗衰老相关肠道变化有关：2′-FL作为基础益生元基线，结构复杂的LNnT促进微生物间的交叉喂养作用，而3′-SL的特异性唾液酸化则针对黏膜免疫调节（Yu 等, 2025）。最新证据表明，HMO可通过减轻黏膜炎症、增强隐窝细胞增殖和促进ISC分化来缓解坏死性小肠结肠炎中的肠道损伤（Li 等, 2020；Wang 等, 2019；Wu 等, 2019）。值得注意的是，即使在最低限度微生物负荷存在的情况下，HMO干预仍可增强增殖能力和ISC活性，从而减轻肠道损伤。此外，富含HMO的母乳已被证明可通过调节Wnt和Notch信号通路推动肠道上皮成熟（Jong 等, 2021）。综合而言，这些发现表明HMO在调节衰老过程中的肠道上皮稳态方面具有巨大潜力。本研究探讨了三种代表性HMO——2′-FL、3′-SL和LNnT——对老龄小鼠肠道上皮稳态的影响，并探索了其与肠道菌群调节的关联。这些发现旨在为开发和应用针对肠道的膳食生物活性化合物以促进健康老龄化提供新的见解。**研究素材摘录****材料**2′-FL、3′-SL和LNnT由赛诺欧生物科技（上海）有限公司提供（上海，中国）。所有HMO的纯度均持续高于92%。HMO的化学结构见图1A。**动物及实验模型**2月龄和16月龄的雄性C57BL/6 J小鼠购自杭州杭狮生物科技有限公司（杭州，中国）。所有小鼠饲养于无特定病原体（SPF）设施中，控制条件如下（温度：23 ± 2 °C；湿度：50 ± 5%），采用12小时光/暗循环。**结构不同的HMO差异性地改善老龄雄性小鼠结肠屏障相关特征**为评估2′-FL、3′-SL和LNnT对老龄雄性小鼠结肠形态和屏障功能的影响，对16月龄小鼠进行了为期10周的不同HMO口服给药（图1B）。整个实验过程中体重和摄食量保持稳定（图1C、D）。组织学分析（H&E染色）显示，老龄小鼠表现出结肠结构完整性的轻度改变，特征为黏膜结构破坏和隐窝排列紊乱。**讨论**肠道屏障功能障碍和肠道菌群失调是衰老的重要特征，可能促成慢性疾病和全身性衰老相关衰退（Wu 等, 2026）。尽管HMO的益生元效应——包括肠道菌群调节（Hu 等, 2023）、免疫调节（Boll 等, 2024）、促进神经发育和骨骼生长（Sato 等, 2024）以及抗病毒活性（Chen 等, 2024）——在婴幼儿模型中已被广泛表征，但其在**结论**综上所述，本研究表明结构不同的HMO差异性地调节了自然衰老雄性小鼠的肠道上皮稳态，其中3′-SL和LNnT的效果范围优于2′-FL。这些效应体现在屏障相关标志物变化、上皮增殖、Lgr5蛋白表达以及离体类器官生长等方面。抗生素介导的菌群清除减弱了3′-SL和LNnT的部分效应，支持了肠道菌群在其中的重要作用。**作者贡献**J.Z.H.和Y.P.G.构思并监督了本研究。H.C.Z.和F.Y.设计了实验、实施了研究、分析了数据并撰写了稿件初稿。Z.H.L.、K.Q.X.、R.G.、X.R.Z.、G.C.W.、Z.J.Y.、H.X.Z.、B.Y.L.和Y.M.Q.参与了实验、数据收集、数据分析和可视化。J.Z.H.和Y.P.G.对稿件进行了关键性修订。所有作者均阅读并批准了稿件的最终版本。**CRediT作者贡献声明****张海滨：** 撰写——初稿撰写、可视化、调查研究。**姚飞：** 撰写——初稿撰写、资源提供。**吕志红：** 方法论、调查研究。**谢可勤：** 软件、资源提供。**葛瑞：** 可视化、验证。**赵新如：** 验证、调查研究。**王國成：** 数据管理。**杨紫金：** 软件、资源提供。**张含晓：** 方法论、调查研究。**李博言：** 验证、资源提供。**秦雨美：** 方法论、调查研究。**韩建忠：** 撰写——审阅与编辑、监督。**利益冲突声明**作者声明，他们没有已知可能影响本文所述工作的相互竞争的财务利益或个人关系。**致谢**本研究受杭州自然科学基金（项目编号：2024SZRYBC170001）、浙江省自然科学基金（项目编号：LQN25C200008）、浙江省自然科学基金杭州联合基金（项目编号：LHZSZ24C200002）、浙江省高校基本科研业务费（项目编号：FR25004Q）以及浙江省"尖兵""领雁"研发攻关计划资助。**动物实验对象**本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经浙江中医药大学动物伦理与福利委员会批准。**作者列表**张海滨 | 姚飞 | 吕志红 | 谢可勤 | 葛瑞 | 赵新如 | 王國成 | 杨紫金 | 张含晓 | 李博言 | 秦雨美 | 韩建忠 | 顾艳培