《Aging Cell》：Transplantation of Elderly Human Gut Microbiota Into Pigs Reprograms Intestinal Barrier Function, Plasma Metabolome, and Gut Mucosal Transcriptomic Landscape
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肠道菌群在维持肠道稳态和调节宿主代谢中发挥着关键作用，但其组成和功能随衰老发生显著变化。然而，年龄相关的微生物变化与宿主肠道生理之间的关系仍未完全阐明。在此，研究人员采用巴马小型猪（一种与人类胃肠道高度相似的模型）来研究来自年轻或老年人类供体的粪菌移植（fec
肠道菌群在维持肠道稳态和调节宿主代谢中发挥着关键作用，但其组成和功能随衰老发生显著变化。然而，年龄相关的微生物变化与宿主肠道生理之间的关系仍未完全阐明。在此，研究人员采用巴马小型猪（一种与人类胃肠道高度相似的模型）来研究来自年轻或老年人类供体的粪菌移植（fecal microbiota transplantation, FMT）对肠道结构、屏障完整性、血浆代谢物和肠道黏膜转录组的影响。FMT导致了不同的肠道菌群谱，老年供体FMT降低了回肠绒毛高度以及多个肠段的紧密连接蛋白（ZO-1、claudin-1和occludin）。在物种水平上，Phocea massiliensis在年轻供体猪中占优势，而Blautia obeum在老年供体猪中富集。血浆代谢组学分析显示，老年组中3-甲基羟吲哚、前列腺素E3和2-羟基丁酸增加，而Tyr-Phe和2-羟基十八烷酸减少。在B. obeum相关代谢物中，Tyr-Phe和2-羟基十八烷酸与某些肠道紧密连接蛋白水平呈正相关，而前列腺素E3呈负相关。在IPEC-1细胞中进行的进一步验证表明，Tyr-Phe可升高跨上皮电阻（transepithelia electrical resistance, TEER），而前列腺素E3可降低该参数。转录组分析确定了七个hub基因（MX2、ISG15、IFI6、IFIT1、OAS1、DHX58、ISG12(A)），它们在接受老年供体菌群的猪回肠黏膜中持续下调。这些发现将年龄相关的菌群改变与肠道结构、屏障完整性以及宿主代谢和转录谱的协调变化联系起来，为与年龄相关的肠道衰退相关的微生物和代谢特征提供了见解。
随着全球人口老龄化加速，维持老年人肠道健康成为促进健康长寿的关键。衰老伴随肠道功能下降，表现为慢性炎症、营养吸收障碍和代谢紊乱，且肠道屏障完整性随衰老进行性恶化，与菌群失调、免疫衰老和细胞代谢紊乱密切相关。肠道菌群是宿主生理的重要调节因子，但年龄相关的菌群变化对肠道结构和功能的因果影响尚不明确。缺乏直接证据是主要挑战，粪菌移植（fecal microbiota transplantation, FMT）可在保留微生物复杂性的同时重建年龄相关菌群。猪因与人类在胃肠道解剖、细胞和分子层面高度相似而成为理想模型。该研究旨在利用猪模型系统评价年轻或老年人类供体粪菌移植对肠道结构、屏障功能、血浆代谢物和黏膜转录组的影响，并整合多组学解析供体年龄相关菌群与宿主肠道生理的相互作用。
研究人员采用18头2月龄雄性巴马小型猪（平均体重3.60±0.13 kg），随机分为对照组、年轻供体FMT组和老年供体FMT组（每组6头）。人类粪便供体分别为5名年轻健康个体（22–29岁）和5名老年健康个体（70–85岁），每名供体提供2份粪便样本。实验首先通过广谱抗生素鸡尾酒（万古霉素、氨苄西林、新霉素、甲硝唑）灌胃清除猪肠道菌群，随后隔日灌胃人源粪菌悬液（4×10
9 CFU）共8天，7天后收集样本。研究整合了16S rRNA基因全长测序、血浆代谢组学（液相色谱-串联质谱）、肠黏膜转录组学（RNA-seq）、组织学染色、酶联免疫吸附测定（ELISA）及体外猪肠上皮细胞（IPEC-1）模型，对肠道形态、屏障功能、代谢物和基因表达进行了系统分析。
主要结果如下：
**2.1 血液学和生化指标**：老年供体组中性粒细胞和嗜碱性粒细胞绝对计数显著高于年轻供体组（p<0.05），其余血液学和血浆生化指标无组间差异，表明老年菌群选择性影响固有免疫细胞群。
**2.2 菌群α和β多样性**：抗生素显著降低α多样性（Sobs指数，p<0.001），FMT后α多样性恢复至对照组水平；但β多样性分析显示FMT组与对照组显著分离（p<0.05），表明菌群组成结构被实质重塑。
**2.3 FMT对菌群组成的重塑**：共鉴定出3135个扩增子序列变体（ASVs），FMT组富集颤螺菌科、梭菌科、消化链球菌科及Terrisporobacter、Lachnospira等属，而对照组富含韦荣氏菌科相关类群，证明人源菌群移植显著改变了猪肠道菌群的物种组成。
**2.4 供体年龄对菌群健康的影响**：α多样性在两组间无差异，但老年组β多样性显著低于年轻组（p<0.05）；老年组肠道菌群健康指数（GMHI）降低，菌群失调指数（MDI）升高（p<0.05），表明老年菌群移植导致微生物群落健康度下降。
**2.5 两组间差异菌群**：年轻组富集Phocea massiliensis，老年组富集Blautia obeum，且老年组中B. obeum相对丰度显著升高，P. massiliensis显著降低（p<0.05）。
**2.6 肠道组织形态**：老年组回肠绒毛高度显著低于年轻组（p<0.05），而十二指肠、空肠绒毛高度及隐窝深度、结肠隐窝深度无显著差异，提示老年菌群对回肠结构具有区域特异性影响。
**2.7 肠道屏障功能**：老年组血清二胺氧化酶（DAO）显著升高（p<0.01）；空肠ZO-1、claudin-1、occludin，回肠claudin-1、occludin，结肠ZO-1、claudin-1蛋白水平均显著降低。相关性分析显示P. massiliensis丰度与回肠claudin-1正相关（p<0.05），B. obeum与多个肠段紧密连接蛋白负相关（p<0.05）。
**2.8 血浆代谢组**：老年组血浆3-甲基羟吲哚、前列腺素E3和2-羟基丁酸显著升高，2-羟基十八烷酸和Tyr-Phe显著降低。Tyr-Phe和2-羟基十八烷酸与多个紧密连接蛋白正相关，前列腺素E3与之负相关。IPEC-1细胞验证显示Tyr-Phe（10 μM）显著升高跨上皮电阻（TEER）（p<0.001），前列腺素E3（5 nM）显著降低TEER（p<0.05）。
**2.9 回肠黏膜转录组**：老年组108个基因上调和109个基因下调；KEGG富集涉及类固醇激素生物合成、卵巢类固醇生成、脂肪消化吸收、视黄醇代谢、PPAR信号通路及胆汁分泌等。蛋白互作网络结合最大团中心性算法鉴定出7个hub基因（MX2、ISG15、IFI6、IFIT1、OAS1、DHX58、ISG12(A)），均显著下调，且ISG15、IFI6、OAS1、DHX58、ISG12(A)表达与回肠紧密连接蛋白正相关（p<0.05）。
讨论部分指出，猪模型比啮齿动物更接近人类胃肠道生理，人源菌群移植能有效重建人类菌群结构。老年菌群通过降低菌群健康指数和升高失调指数引起肠道屏障损伤，可能与P. massiliensis减少和B. obeum富集相关；代谢物Tyr-Phe具有抗氧化和促进上皮屏障的作用，而前列腺素E3可能通过增加旁细胞通透性损害屏障；干扰素刺激基因模块的协同下调提示老年菌群削弱了肠道上皮的抗病毒先天免疫状态。结论认为，该研究证明了年龄相关菌群变化与肠道屏障功能障碍密切相关，为理解肠道衰老的微生物-宿主互作机制提供了新视角，并为靶向菌群的老年营养干预策略奠定了理论基础。
