您每天都會在廣告中看到它：減少皺紋的面霜和乳液，消除白髮的染料，以及減輕肌肉和關節疼痛的藥物。 除了這些表面水平的變化，變老還會影響身體的內部生理機能，包括大腦炎症增加（Czirr & Wyss-Coray，2012）、視網膜退化（Hoh Kam 等人，2010）以及視網膜的滲透性。腸壁 (Ma et al, 1992)。 許多行業的建立都是為了扭轉衰老的跡象。 但是，有沒有一種方法可以比染髮更深層地抵消身體衰老的影響呢？ 一組科學家提出了一種獨特的方法，可以使用糞便微生物群轉移來逆轉大腦中與衰老相關的後果（FMT；Parker 等人，2022 年）。
FMT 使用異種共生原理（參見相關的 Knowing Neurons 文章 這裡!) 在老年小鼠和年輕小鼠之間交換腸道微生物組，定義為生活在健康腸道中的全部細菌和微生物（Sommer 等人，2013 年）。 為了驗證他們的假設，即使用 FMT 改變腸道微生物組會改變大腦和身體的炎症，Parker 和同事使用了一個小鼠模型，其中有 3 個月大的小鼠（年輕小鼠）和 24 個月大的小鼠（老年小鼠） ). 在實驗開始之前，研究人員首先收集糞便來建立年輕和年老小鼠微生物組的基線。 之後，小鼠被給予抗生素三天以減少腸道中存在的細菌。 抗生素治療後，研究人員收集了另一個糞便樣本。 在這些初始步驟之後，進行了兩輪 FMT，其中液化糞便經鼻給藥，小鼠根據其實驗組被放置在裝有糞便的籠子裡。 本研究中的實驗組是從年輕小鼠接受 FMT 的老年小鼠和從老年小鼠接受 FMT 的年輕小鼠，而對照組是從其他年輕小鼠或非糞便對照溶液（稱為年輕對照小鼠）接受 FMT 的年輕小鼠和從其他老年小鼠或非糞便對照溶液中接受 FMT 的老年小鼠（稱為老年對照小鼠）。 FMT 後，五天和兩週後收集糞便。 這一實驗設計使研究人員能夠研究腸道微生物組的年齡如何影響大腦、視網膜和腸道的過程。
來自 Parker 等人的圖形摘要，2022
…給年老的老鼠注入年輕的微生物群會消除隨著年齡增長而出現的免疫反應。
研究人員首先研究了 FMT 如何影響小膠質細胞（大腦的常駐免疫細胞）在皮層和胼胝體（一大束神經元，允許大腦兩側相互交流）中的炎症反應（Heneka 等人，2019 年） ；Erny 等人，2015 年）。 老年對照小鼠比年輕對照小鼠具有更多活化的小膠質細胞，這反映了正常衰老的過程。 然而，與老年對照小鼠相比，具有年輕微生物組的老年小鼠的小膠質細胞激活要少得多。 令人驚訝的是，小膠質細胞的反應與在年輕的對照小鼠中觀察到的反應非常相似。 同樣的模式也出現在相反的方向，因為具有老年微生物組的年輕小鼠比年輕的對照小鼠具有更多的小膠質細胞激活，而不是與老年對照小鼠中觀察到的激活水平相似。 這表明微生物組的年齡會影響大腦中的免疫反應，而給年老的小鼠注入年輕的微生物組會消除隨著年齡增長而出現的免疫反應。 同樣，給年輕的老鼠餵食衰老的微生物組會加速衰老對大腦免疫細胞的影響。
……微生物組影響視網膜中與年齡相關的過程……
除了檢查大腦，研究人員還探索了腸道微生物組的年齡如何影響視網膜。 總的來說，研究表明，與年輕小鼠相比，老年小鼠的視網膜炎症有所增加。 然而，在 FMT 之後，具有年輕微生物組的老年小鼠的視網膜炎症水平與年輕對照小鼠相似。 與大腦中的發現一致，情況正好相反。 帶有老年微生物組的年輕小鼠的視網膜炎症與老年對照小鼠相似。 腸道微生物組還影響視覺系統的另一部分：光感受器在 RPE65 蛋白的幫助下在視網膜中再生的能力，而 RPE2009 蛋白的產量也隨著年齡的增長而減少（Cai 等人，65 年）。 在具有年輕微生物組的老年小鼠中，與老年對照小鼠相比，RPE65 蛋白的含量有所增加。 事實上，這些蛋白質水平與年輕小鼠的水平相似。 此外，具有老年微生物組的年輕小鼠的 RPEXNUMX 比年輕的對照小鼠少得多，其蛋白質水平與老年小鼠的水平相當。 總的來說，這表明微生物組影響視網膜中與年齡相關的過程，年輕的微生物組逆轉而衰老的微生物組加速與衰老相關的過程。
另一個重要的器官，腸道，也不能倖免於衰老的影響：隨著時間的推移，形成腸壁的細胞層會變得滲漏（Cui 等人，2019 年；Thevaranjan 等人，2017 年）。 在衰老過程中，腸壁的穩定性降低並變得更具滲透性，這使得細菌可以洩漏到周圍，進而增加整體炎症（Cui 等人，2019 年；Thevaranjan 等人，2017 年）。 在這項研究中，研究人員表明微生物組的年齡會影響腸壁的穩定性。 在具有年輕微生物組的老年小鼠中，腸道滲漏情況少於老年對照小鼠。 事實上，具有年輕微生物組的老年小鼠的腸道通透性與年輕小鼠的通透性相似。 帶有年輕微生物組的老年小鼠也有炎症水平和血液中與年輕小鼠相似的細菌證據。 再一次，具有衰老微生物組的年輕小鼠的腸道表現與具有衰老微生物組的老年小鼠相似，與具有年輕微生物組的年輕小鼠相比，腸道更易滲漏，炎症更多。 這些結果支持這樣的假設，即老化的微生物組有助於增加腸道通透性，這通過允許細菌滲入血流而促進炎症增加。 重要的是，通過 FMT 引入年輕的微生物組可以逆轉這些與年齡相關的影響。
…腸道微生物組年齡影響大腦、視網膜和腸道的功能。
該研究的結果表明，腸道微生物組的年齡會影響大腦、視網膜和腸道的功能。 但是，年輕和年老的微生物組之間有何不同？ 為了回答這個問題，研究人員對在實驗過程中收集的糞便樣本中發現的微生物組 DNA 進行了測序。 在 FMT 發生之前，年輕和年老的微生物組已經具有不同的基因組成，但 FMT 顯著改變了兩種微生物組的基因組成。 具有老年微生物組的年輕小鼠與老年對照小鼠的組成非常相似，而具有年輕微生物組的老年小鼠的遺傳組成不同於老年對照小鼠，也不同於具有年輕微生物組的年輕小鼠——它們介於兩者之間。 老年對照小鼠和具有老年微生物組的年輕小鼠的細菌主要來自 顫桿菌屬 和 普雷沃 屬， 厚壁菌門 門，和 乳酸桿菌 約翰遜 物種，而年輕的對照小鼠和具有年輕微生物組的老年小鼠的細菌主要來自 雙歧桿菌, 阿克曼氏菌屬, 副擬桿菌屬, 梭菌和 腸球菌 團體。 在調查這些與年齡相關的變化的潛在原因時，研究人員發現，參與脂質和維生素生產的途徑（依賴於細菌產生的代謝物）在老年微生物組和年輕微生物組之間是不同的。 這一觀察有一個缺點——不同種類細菌的豐度變化及其在腸道中的潛在功能不會持續很長時間，因為 FMT 兩週後微生物組組成之間沒有太大差異。
總的來說，這項研究表明腸道微生物組會影響大腦、眼睛和腸道中與年齡相關的過程。 與受體小鼠的年齡無關的衰老微生物組會導致大腦、視網膜和腸道發生更多炎症，視網膜光感受器的再生潛力降低，以及更多細菌從腸道洩漏。 另一方面，將年輕的微生物組引入老年小鼠可以逆轉這些衰老效應。 這可能是由於老年和年輕微生物組的細菌組成不同，以及這些改變可能對負責脂質和維生素生產的途徑產生影響。 這項研究中沒有解決的一個問題是微生物組年齡如何影響認知表現，因為對照小鼠和 FMT 小鼠在行為記憶測試中的表現都不同。 未來的研究還應該關注這個問題，因為已知認知和記憶會隨著年齡的增長而減弱，並且了解微生物組在與年齡相關的認知衰退中的作用可以為可能的生物學基礎提供重要的見解。 未來研究問題應該追求的另一個方向是飲食對腸道微生物組組成的影響。 先前的研究表明，不同的飲食會在短期內（David 等人，2014 年）和長期內（Wu 等人，2011 年）改變腸道微生物的類型。 如果飲食的改變可以改變腸道微生物組的組成，那麼它是否也可以減少大腦、視網膜和腸道中的這些衰老跡象呢？
如果飲食的改變可以改變腸道微生物組的組成，那麼它是否也可以減少大腦、視網膜和腸道中的這些衰老跡象呢？
關於作者
Written by 冬青科薩斯， 由圖示 費德里卡·拉古塞奧, 編輯 約翰娜波普, 莎拉韋德和 勞倫瓦格納
參考
Cai, X.、Conley, SM 和 Naash, MI (2009)。 RPE65：在視覺週期、人類視網膜疾病和基因治療中的作用。 眼科遺傳學, 30（2），57-62。 https://doi.org/10.1080/13816810802626399
Cui, H.、Tang, D.、Garside, GB、Zeng, T.、Wang, Y.、Tao, Z.、Zhang, L. 和 Tao, S. (2019)。 Wnt 信號介導衰老誘導的腸幹細胞分化損傷。 幹細胞評論和報告, 15（3），448-455。 https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9
Czirr, E., & Wyss-Coray, T. (2012)。 神經變性的免疫學。 該臨床研究雜誌, 122（4），1156-1163。 https://doi.org/10.1172/JCI58656
大衛，L.、莫里斯，C.、卡莫迪，R. 等。 飲食可快速且可重複地改變人體腸道微生物組。 性質 505，559-563（2014）。 https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820
厄尼，D.，哈拉布？ de Angelis, AL、Jaitin, D.、Wieghofer, P.、Staszewski, O.、David, E.、Keren-Shaul, H.、Mahlakoiv, T.、Jakobshagen, K.、Buch, T.、Schwierzeck, V .、Utermöhlen, O.、Chun, E.、Garrett, WS、McCoy, KD、Diefenbach, A.、Staeheli, P.、Stecher, B.、Amit, I. 和Prinz, M. (2015)。宿主微生物群持續控制中樞神經系統中小膠質細胞的成熟與功能。 “自然神經科學”, 18（7），965-977。 https://doi.org/10.1038/nn.4030
Heneka MT (2019)。 小膠質細胞在神經退行性疾病中佔據中心地位。 自然評論。 免疫學, 19（2），79-80。 https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5
Hoh Kam, J.、Lenassi, E. 和 Jeffery, G. (2010)。 觀察老化的眼睛：老化小鼠視網膜中β澱粉樣蛋白積累的不同部位和巨噬細胞的上調。 PloS One, 5（10），e13127。 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127
Ma, TY、Hollander, D.、Dadufalza, V. 和 Krugliak, P. (1992)。 衰老和熱量限制對腸道通透性的影響。 實驗性老年學, 27（3），321-333。 https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9
Parker, A., Romano, S., Ansorge, R., Aboelnour, A., Le Gall, G., Savva, GM, Pontifex, MG, Telatin, A., Baker, D., Jones, E., Vauzour , D., Rudder, S., Blackshaw, LA, Jeffery, G., & Carding, SR (2022)。 年輕和年老小鼠之間的糞便微生物群轉移逆轉了衰老腸道、眼睛和大腦的特徵。 微生物, 10（1），68。
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w
Sommer, F., & Bäckhed, F. (2013)。 腸道微生物群——宿主發育和生理學的大師。 自然評論。 微生物學, 11（4），227-238。 https://doi.org/10.1038/nrmicro2974
Thevaranjan, N., Puchta, A., Schulz, C., Naidoo, A., Szamosi, JC, Verschoor, CP, Loukov, D., Schenck, LP, Jury, J., Foley, KP, Schertzer, JD, Larché、MJ、Davidson、DJ、Verdú、EF、Surette、MG 和 Bowdish、DME (2017)。 與年齡相關的微生物失調會促進腸道通透性、全身炎症和巨噬細胞功能障礙。 細胞宿主與微生物, 21(4), 455–466.e4。 https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002
Wu, GD, Chen, J., Hoffmann, C., Bittinger, K., Chen, YY, Keilbaugh, SA, Bewtra, M., Knights, D., Walters, WA, Knight, R., Sinha, R. , Gilroy, E., Gupta, K., Baldassano, R., Nessel, L., Li, H., Bushman, FD, & Lewis, JD (2011)。 將長期飲食模式與腸道微生物腸型聯繫起來。 科學（紐約州紐約市）, 334（6052），105-108。 https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344
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