随着年龄的增长，肠道细菌的代谢活性发生变化，这对宿主不利，这是来自基尔和耶拿的研究团队发现的。
- 老年微生物组的代谢活性显著降低，动物数据和计算机模型分析显示
- 细菌产生的对身体必需的物质减少，这可能加速衰老
- 另一项来自基尔的研究表明，反复和终生转移“年轻”的微生物组可以减缓小鼠的衰老过程
肠道是多种微生物的复杂生态系统。这种所谓的肠道微生物组在健康、疾病和衰老中起着重要作用。多项研究表明，微生物组会“老化”并驱动宿主的衰老过程。此前尚不清楚微生物组如何控制宿主的衰老机制。这个问题由基尔大学医学院（CAU）和“慢性炎症精准医学”卓越集群（PMI）的Christoph Kaleta教授领导的研究团队以及耶拿大学医院（UKJ）的Christiane Frahm博士进行了研究。基尔贡献了其在代谢建模方面的专业知识，而耶拿提供了分析所需的关键实验数据。这项工作是在Marie Sklodowska-Curie创新培训网络SmartAge（ITN）框架下进行的，该网络由耶拿协调，并得到了Horizon 2020的支持。
在这项研究中，研究人员能够证明，在衰老过程中，微生物组的代谢活性显著降低。“这些变化直接反映在宿主的代谢过程中，”Kaleta强调说，他领导着医学系统生物学工作组，并参与了“元生物体起源与功能”合作研究中心（CRC 1182）。研究结果最近发表在《自然·微生物学》杂志上。进一步研究的一个主要目标是找到逆转微生物组中这些与年龄相关的改变的方法，例如通过特定的食物补充剂。在另一项发表在《微生物组》杂志上的研究中，“慢性炎症精准医学”卓越集群通过反复的微生物年轻化治疗成功减缓了动物模型中的衰老过程。
计算机模型作为肠道细菌代谢的图像
长期以来，人们已经知道微生物组会随着年龄的增长而发生变化，并且参与了与年龄相关的进程。“研究表明，将老年动物的微生物组转移到年轻动物体内可以增加炎症过程，而将年轻微生物组移植到老年动物体内则显示出年轻化效果——这一现象已在多个物种中观察到，”Frahm说，她领导着UKJ的肠道-大脑相互作用和衰老研究小组。“为了更好地理解这一点，我们创建了宿主和微生物组代谢的计算机模型，”Kaleta解释说。使用了来自不同年龄段小鼠的肠、脑、肝组织和粪便样本的分子生物学数据。利用这些组织和粪便分析的数据，为每只小鼠创建了一个单独的计算机模型，代表宿主器官和微生物组。这使得可以研究宿主和微生物组之间交换的分子。“例如，我们发现宿主经常将微生物组用作一种回收站，”Kaleta继续说道。宿主向微生物组提供代谢终产物，后者再用来生产宿主所需的物质。这使得资源的利用更加高效，尽管这种效率随着年龄的增长而下降。
与年龄相关的微生物代谢活性下降
研究的一个关键发现是，随着年龄的增长，微生物组的代谢活性显著降低。“个体细菌种类之间的协作效率降低，越来越多地竞争营养物质，”第一作者Lena Best解释说。这对宿主有直接影响，因为许多基本细胞功能——包括肠道屏障的稳定以及修复和重塑过程——都依赖于微生物组。
粪便转移：年轻小鼠的微生物组减缓衰老
由Philip Rosenstiel教授领导的卓越集群对小鼠进行的另一项研究表明，确实可以通过减少宿主和微生物组中的衰老过程来实现。Rosenstiel说：“早期的研究已经有一些迹象表明这一点，但这是我们首次尝试在整个小鼠生命周期内使微生物组年轻化。”为此，每八周给动物转移一次年轻小鼠的粪便，而对照组则通过粪便转移获得同龄小鼠的微生物组。“我们实际上能够减少一些衰老迹象，”第一作者Felix Sommer博士强调说，他是IKMB功能性宿主微生物组研究小组的负责人。“运动协调性得到改善，肠道屏障得以保留。”进一步的分析还显示，年轻微生物组中发现的促炎因子较少。在宿主即小鼠体内，典型的炎症老化迹象减少。炎症老化是一种轻微的、持续的组织炎症，被认为是衰老过程的生物学特征，并在各种疾病中发挥作用。
微生物组疗法的新视角
研究结果表明，微生物组在宿主与年龄相关的改变中起着关键作用。它们也为治疗干预开辟了新的途径。“我们现在正在研究如何特异性地逆转微生物组中的年龄相关改变，”Kaleta解释说。初步研究表明，通过简单的模式生物，确实可以通过某些食物补充剂特异性地影响微生物组。这代表着开发针对衰老的微生物组疗法的重要一步。
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