在《Aging Cell》期刊上,研究人员描述了不同组合的肠道细菌如何影响小鼠的肌肉力量。
扩展已知联系
肠道细菌与健康的联系已经得到了充分的记录,多个生物标志物证实,健康的肠道会带来其他方面的健康。这不仅是因为致病细菌引起的炎症:之前对没有现有肠道细菌群的小鼠的研究发现,引入有益细菌可以改善肌肉健康。研究人员还发现了相关的生化联系;例如,有益细菌会产生短链脂肪酸(SCFAs),这些酸已被证明能改善小鼠的肌肉健康。
该领域的研究正在进行中;例如,我们本月早些时候报道了一篇关于从母乳中提取的益生菌的论文。这些研究人员采取了不同的方法:他们使用来自有和没有肌肉减少症的老年人的细菌,旨在推动一种有效的临床疗法,利用肠道细菌群来缓解虚弱。
肌肉减少症患者有不同的肠道细菌
这项实验招募了51名平均年龄为74.5岁的受试者,其中约四分之三是女性。28名参与者患有肌肉减少症,23名没有。
肌肉减少症与较低水平的乙酸和丁酸有关;这并不令人惊讶,因为丁酸已被证明具有物理益处。他们还趋向于拥有较少的SCFAs,尽管这一发现未达到统计显著性。总共发现了37种代谢产物在这两组之间存在差异,特别是嘌呤。
患有肌肉减少症的人还拥有较少的梭菌目和Lachnospira属物种,但有更多的丁酸单胞菌(Butyricimonas virosa),尽管这种细菌产生丁酸,但已被发现是有害的。对16种已知益生菌的评估发现,一种与肌肉质量相关,另外两种与身体表现相关。
这些细菌的效果在小鼠中进行了分析。实验分为四组:一组被给予来自患有肌肉减少症的人的肠道细菌,一组被给予来自没有肌肉减少症的人的肠道细菌,一组通过抗生素清除了肠道细菌,还有一组是纯对照组。
两周后,如预期的那样,经过抗生素处理的小鼠的身体指标比对照组更差。有趣的是,它们的抓握力与接受非肌肉减少症人类细菌的小鼠相当;而接受肌肉减少症人类细菌的小鼠情况更糟。然而,接受非肌肉减少症人类细菌的小鼠比其他所有组的抽搐力更强。四组之间的体重没有显著差异。重复收缩(强直)引起的力在被给予肌肉减少症细菌的小鼠中显著较低,这并不令人意外,因为它们的肌肉质量最低。
这些小鼠的肠道健康也受到影响。被给予肌肉减少症细菌的小鼠的肠道黏液明显比被给予非肌肉减少症细菌的小鼠薄。它们还拥有更多的炎症生物标志物IL-1β。
益生菌解决方案
在研究的下一阶段,研究人员关注了益生菌,特别是乳酸双歧杆菌(Lacticaseibacillus rhamnosus,简称LR),它与肌肉功能相关,以及粪肠球菌(Faecalibacterium prausnitzii,简称FP),它与肌肉质量相关。研究人员还测试了这两种细菌的组合(LF)。从20-21个月大开始,小鼠接受了为期三个月的其中一种治疗,同时设有一个对照组。
只有一些肌肉尺寸得到了改善;所有治疗组的股四头肌和腓肠肌尺寸都有所改善,而其他肌肉尺寸仅在FP和LF组有所改善。所有治疗都改善了抓握力和抽搐及强直力,但没有超过基线,这意味着这些益生菌治疗被发现可以延缓但不能逆转肌肉减少症。所有三种治疗都改善了肌肉纤维横截面。
新陈代谢也被发现得到了积极影响:与线粒体融合和分裂相关的多种蛋白质上调,发生在线粒体基质中的生化循环也上调。LF和FP组拥有更多的NRF1蛋白,这种蛋白鼓励线粒体的生成。有趣的是,无论是哪种细菌单独使用都可以改善NAD+/NADH比率,但两者结合却没有效果。此外,一些与肌肉萎缩相关的基因表达得到了改善,尽管大多数不受影响。
肠道健康也有改善。所有三种治疗都改善了肠道屏障,但只有LR和LF组的免疫学生物标志物增加。LR被发现改善了氨基酸和脂质代谢,LR和FP分别改善了维生素代谢,FP和LF组比对照组患代谢疾病的风险更低。
虽然这项研究使用了取自人类的细菌,但它并未在人类身上进行。尽管在这个领域已经做了大量工作,但这些特定的益生菌仍需临床验证,以确定它们是否确实有助于对抗肌肉减少症。
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