人类肠道是身体更新最快的器官之一,不断替换其内衬以支持消化、营养吸收和损伤恢复。这种显著的更新依赖于肠道干细胞(ISCs)。但随着年龄增长,这些干细胞会失去再生能力,导致消化问题、炎症和愈合能力下降。
发表在《Stem Cell Reports》上的一项新的同行评审研究表明,这种衰退可能并非不可避免。相反,研究人员发现肠道微生物群(生活在肠道内的数万亿微生物)的年龄相关变化直接损害干细胞功能,而恢复年轻的微生物环境可以逆转肠道衰老的关键方面。
衰老、干细胞与微生物组的关联
这项研究由乌尔姆大学的Hartmut Geiger博士、辛辛那提儿童医院医疗中心的Yi Zheng博士和Kodandaramireddy Nalapareddy博士领导,重点研究衰老如何改变肠道微生物与肠道干细胞之间的通信。
在老年小鼠中,肠道干细胞的活性显著低于年轻动物。这导致肠道内衬更新较慢,受伤后恢复较差,这是肠道衰老的标志。当研究人员比较年轻和老年小鼠的肠道微生物群时,他们发现微生物组成存在显著差异,这些差异与干细胞性能密切相关。
这些发现表明,肠道衰老并非仅由干细胞内部的不可逆变化驱动。相反,它很大程度上受周围微生物环境发出的信号塑造。
用年轻的微生物组重置时钟
为了测试微生物是干细胞衰退的原因而非结果,研究人员将年轻小鼠的肠道微生物群转移到老年小鼠体内。结果非常显著。
在接受了年轻的微生物群落后,老年小鼠显示出肠道干细胞活性的恢复。它们的肠道在受伤后更有效地再生,干细胞恢复了通常在年轻得多的动物中观察到的行为。相比之下,将老年微生物群转移到年轻小鼠体内仅产生轻微的负面影响,这表明衰老组织可能对微生物变化特别敏感。
这种不对称性突显了精准医学的一个重要概念:老年组织可能对靶向环境干预具有独特的响应性。
再生的特定微生物制动器
该研究进一步确定了一种在老年小鼠中富集的细菌物种,这种细菌似乎抑制干细胞功能。通常在其他情况下被认为有益的Akkermansia muciniphila(阿克曼氏菌)水平升高,被证明会抑制老年肠道干细胞中的关键再生信号通路。
研究结果强调了一个更为细致的现实:不应将个别微生物简单地标记为"好"或"坏",特定细菌的影响取决于环境、年龄以及更广泛微生物生态系统中的平衡。
对个性化抗衰老干预的意义
虽然这项工作是在小鼠身上进行的,尚未准备好用于临床应用,但它为健康老龄化的精准方法奠定了关键基础。未来的疗法可能旨在在生命早期维持支持干细胞的微生物群,或在后期恢复它,而不是在症状出现后治疗与年龄相关的肠道衰退。
该研究还强化了生物医学研究的一个更广泛转变:衰老正日益被理解为一个动态的、部分可逆的过程,由细胞、组织及其环境之间的相互作用塑造。
通过直接将肠道微生物与干细胞功能联系起来,该研究强调宿主-微生物相互作用是旨在维持组织再生、减少炎症和支持健康老龄化的干预措施的一个有前景的目标。它表明,恢复微生物群的平衡可能有助于保护身体最重要的更新系统之一,直至晚年。
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