《Frontiers in Aging Neuroscience》：Gut microbial characteristics and kynurenine-related metabolism across sarcopenia groups: associations with neuromuscular and physical function
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背景：肌少症以肌肉质量、力量和身体功能的异质性改变为特征，可能涉及肠道菌群、色氨酸代谢与神经肌肉功能之间的相互作用。然而，不同肌少症分期阶段的这些生物学特征仍未完全阐明。本研究调查了不同肌少症状态老年人中的肠道菌群特征、犬尿氨酸相关代谢、循环生物标志物和身体功
背景：肌少症以肌肉质量、力量和身体功能的异质性改变为特征，可能涉及肠道菌群、色氨酸代谢与神经肌肉功能之间的相互作用。然而，不同肌少症分期阶段的这些生物学特征仍未完全阐明。本研究调查了不同肌少症状态老年人中的肠道菌群特征、犬尿氨酸相关代谢、循环生物标志物和身体功能。方法：在这项横断面研究中，67名老年人根据2019年亚洲肌少症工作组（Asian Working Group for Sarcopenia 2019）标准被分为非肌少症组（non-sarcopenia, NSG，n = 17）、可能肌少症组（possible sarcopenia, PSG，n = 20）和肌少症组（sarcopenia, SG，n = 30）。评估了肌肉质量、握力和多维身体功能。检测了血清C端聚集蛋白片段（C-terminal agrin fragment, CAF）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）、氨基酸、犬尿氨酸（kynurenine, KYN）和色氨酸（tryptophan, Trp），并计算了KYN/Trp比值。通过乌枪法宏基因组测序（shotgun metagenomic sequencing）表征肠道菌群组成。使用MaAsLin2在调整年龄和身体质量指数（body mass index, BMI）后评估差异丰度，并通过错误发现率校正检验微生物属、代谢物、循环生物标志物和身体功能之间的探索性相关性。结果：SG组的四肢骨骼肌质量指数（appendicular skeletal muscle mass index, ASMI）显著低于NSG和PSG组，而多项身体功能指标在各组间存在差异但未呈现统一的阶梯式模式。α多样性、β多样性及厚壁菌门/拟杆菌门比值均无显著差异，肌少症分组仅解释总体菌群群落组成变异的3%（PERMANOVA，R2 = 0.03，p = 0.226）。在调整年龄和BMI后，数个属水平关联呈名义显著，但经Benjamini-Hochberg错误发现率（BH-FDR）校正后均无显著差异。调整年龄和BMI后，SG组的血清KYN浓度和KYN/Trp比值显著高于NSG组（分别为p = 0.011和p = 0.043），而Trp及所测氨基酸均无显著两两差异。CAF随肌少症分组未经调整的升高趋势在协变量调整后减弱，TNF-α在各组间无显著差异。探索性相关分析确定了若干经FDR校正后仍显著的跨域关联，包括KYN和KYN/Trp与握力呈负相关，以及CAF与6米步速（gait speed, GS）呈正相关。结论：确定肌少症与循环犬尿氨酸相关代谢改变相关，尽管总体肠道菌群群落结构无明显差异。探索性跨域关联进一步提示肠道菌群特征、色氨酸代谢与神经肌肉和身体功能之间存在潜在相互作用。这些发现支持在肌少症中进一步研究宿主-微生物色氨酸代谢，但并未确立菌群-犬尿氨酸-神经肌肉接头（neuromuscular junction, NMJ）的因果通路。
**肌少症分期中的肠道菌群、犬尿氨酸代谢与神经肌肉功能：一项探索性横断面研究解读**
**一、研究背景与目的**
随着全球人口老龄化加速，肌少症（sarcopenia）已成为老年人群主要的健康威胁之一，以骨骼肌质量、力量和身体功能进行性下降为特征，并与跌倒、残疾、住院和死亡风险增加密切相关。2019年亚洲肌少症工作组（AWGS 2019）将肌少症分为非肌少症、可能肌少症和肌少症等阶段，以便早期识别肌肉力量下降和/或身体功能减退但尚未达到低肌量标准的老年人。然而，不同肌少症分期阶段的生物学特征，尤其是在肠道菌群组成、色氨酸代谢和神经肌肉功能方面，仍未被充分阐明。
神经肌肉接头（NMJ）在运动神经元与骨骼肌纤维之间的信号传导中起关键作用，其增龄性重塑可能导致失神经支配和肌肉功能障碍。C端聚集蛋白片段（CAF）作为聚集蛋白水解的循环产物，被提出与NMJ重塑相关，且与老年人肌力下降和肌少症表型存在关联，但其在不同肌少症分期中的关系仍未充分表征。此外，新兴的肠-肌轴概念提示肠道菌群、微生物代谢物、宿主免疫调节和骨骼肌代谢之间存在潜在相互作用。色氨酸（Trp）代谢因其同时涉及宿主和微生物途径而尤为相关，其中犬尿氨酸（KYN）途径受炎症信号影响，可产生具有多种神经活性和代谢特性的代谢物。然而，肠道菌群特征、Trp相关代谢、炎症状态、NMJ相关生物标志物和身体功能在肌少症分期之间如何关联，目前仍知之甚少。
本研究的创新之处在于整合临床表型、神经肌肉生物标志物、肠道菌群特征和色氨酸相关代谢改变，沿非肌少症至可能肌少症和确立肌少症的连续谱进行探索。研究旨在提供一个连接微生物、代谢、神经肌肉和功能领域与肌少症进展相关的探索性框架，而非确立因果机制。
**二、研究方法概述**
本研究为横断面设计，从中国河北省廊坊市一家养老护理中心招募志愿者。共67名老年人纳入最终分析，根据AWGS 2019诊断标准分为非肌少症组（NSG，n = 17）、可能肌少症组（PSG，n = 20）和肌少症组（SG，n = 30）。研究通过多频生物电阻抗分析测量四肢骨骼肌质量并计算ASMI，采用握力计测量握力，并通过6米步速、5次起坐试验、短物理性能电池（SPPB）、6分钟步行试验（6MWT）、起立-行走计时测试（TUGT）、手臂弯曲试验、30秒椅子站立测试和Berg平衡量表等多维测试评估身体功能。血清样本用于检测CAF、TNF-α、氨基酸、KYN和Trp并计算KYN/Trp比值。粪便样本进行乌枪法宏基因组测序以表征肠道菌群组成。统计方法包括组间比较的ANOVA或Kruskal-Wallis检验，协变量调整的线性回归模型，MaAsLin2进行属水平差异丰度分析（调整年龄和BMI），以及经BH-FDR校正的Pearson相关分析。
**三、主要研究结果**
**3.1 不同肌少症分组的肌肉质量、握力和身体功能差异**
ASMI在SG组显著低于NSG和PSG组，而NSG与PSG组间无显著差异。HGS在三组间无显著整体差异。多项身体功能指标（6米步速、TUGT、CS-5、6MWT、ACT、CST、SPPB和Berg量表评分）存在显著组间差异，但未呈现统一的阶梯式模式。值得注意的是，PSG组在TUGT和6MWT中的表现显著差于SG组，提示可能肌少症个体在特定功能领域可能存在显著损害。
**3.2 TNF-α和NMJ退变标志物CAF的组间差异**
未经调整分析中，SG组血清CAF水平显著高于NSG组，但调整年龄和BMI后组间差异减弱且不再显著。TNF-α在各组间无显著差异。
**3.3 三组间肠道菌群特征**
物种累积曲线趋于平缓，表明样本量充分覆盖了可检测的菌群多样性。α多样性指标（Richness、Shannon和Simpson指数）及β多样性在三组间均无显著差异。PERMANOVA显示分组仅解释总体菌群群落结构变异的3%（R2 = 0.03，p = 0.226）。属水平差异丰度分析中，多个菌属（如PSG vs NSG比较中的Ruminococcus、Porphyromonas、Fenollaria；SG vs NSG比较中的Flavonifractor、Lachnoclostridium、Meridimonas、Actinomyces；SG vs PSG比较中的Enterobacter、Tyzzerella、Mediterraneibacter）呈名义显著关联，但经BH-FDR校正后均无统计学意义。
**3.4 靶向氨基酸和犬尿氨酸途径代谢物谱**
调整年龄和BMI后，所测20种氨基酸在三组间均无显著两两差异。SG组血清KYN浓度和KYN/Trp比值显著高于NSG组，而Trp浓度无显著组间差异，表明确立肌少症与犬尿氨酸相关代谢改变相关。
**3.5 肠道菌群、犬尿氨酸途径代谢物、循环生物标志物与身体功能的相关性分析**
FDR校正后仍显著的关联包括：Fenollaria与6米步速（GS，以秒计时）呈负相关；Frisingicoccus与HGS呈正相关、与Trp呈负相关；Ruminococcus与TUGT和CS-5呈正相关、与SPPB呈负相关；Turicibacter与CST、KYN和KYN/Trp比值呈正相关；Tyzzerella与HGS呈负相关、与KYN呈正相关；Lachnoclostridium和Meridimonas与CS-5呈正相关；Enterobacter与CST呈正相关。KYN及KYN/Trp比值与HGS呈负相关。CAF与GS（以秒计时）呈正相关。
**四、讨论与结论**
本研究未发现肌少症分组与总体肠道菌群多样性或群落结构之间存在显著关联，但确立即立肌少症（SG组）在调整年龄和BMI后表现出显著升高的循环KYN浓度和KYN/Trp比值。同时，探索性相关分析揭示了跨微生物、代谢、肌肉和神经肌肉领域的若干关联，提示这些生物学域之间可能存在相互连接的潜在网络。研究局限性包括横断面设计无法推断因果或时序关系、样本量相对较小且组间不均衡、色氨酸代谢表征不完整（未检测下游犬尿氨酸代谢物、IDO/TDO活性及微生物吲哚代谢物）、CAF仅为NMJ重塑的间接循环标志物等。
研究结论：本研究确定了肌少症不同分期之间存在不同的临床和代谢特征。肌肉质量、力量和身体功能未呈现平行变化模式，凸显了肌少症相关表型的异质性。总体肠道菌群多样性和群落组成未显示明显组间差异，而确立肌少症在调整年龄和BMI后循环KYN和KYN/Trp比值显著升高，支持肌少症与犬尿氨酸相关代谢改变之间的关联。CAF差异在协变量调整后减弱，提示其与肌少症的关系可能部分与衰老交织。探索性相关分析进一步揭示了微生物、犬尿氨酸相关代谢、肌肉和神经肌肉领域的跨域关联。总体而言，这些发现与涉及肠道菌群特征、色氨酸代谢、骨骼肌和神经肌肉功能的潜在相互关联的双向网络一致，而非单向的菌群-犬尿氨酸-NMJ因果通路。需要纵向和机制性研究来阐明这些关系。
