肠道微生物组增加宿主寿命的原理是什么？人类能否通过某种益生菌来延缓衰老？

肠道微生物组和寿命延长：一场深度探索

肠道微生物组，这个存在于我们消化道中的庞大微生物群落，早已不再是简单的“消化助手”。越来越多的科学证据揭示，它在调控宿主健康，甚至延长寿命方面扮演着至关重要的角色。这其中的原理错综复杂，涉及到生化反应、免疫调节，甚至我们细胞的衰老进程。那么，肠道微生物组究竟是如何做到这一点的？而我们人类，是否可以通过摄入特定的益生菌来延缓衰老呢？让我们深入探究。

肠道微生物组如何“助寿”？

1. 营养的“变废为宝”与能量利用优化：
关键营养素的合成：我们的肠道微生物拥有我们自身无法合成的关键能力。例如，它们能将膳食纤维分解成短链脂肪酸（SCFAs），如丁酸、丙酸和乙酸。这些SCFAs不仅是肠道细胞的主要能量来源，更能被宿主吸收进入血液循环，影响全身代谢。丁酸更是肠道屏障的基石，维持其完整性。
维生素的供应：某些维生素，如维生素K和多种B族维生素（维生素B12、生物素、叶酸等），也是肠道微生物合成的“功臣”。这些维生素在能量代谢、DNA合成、神经功能等方面发挥着不可替代的作用，缺乏它们会加速身体的衰退。
能量提取效率：微生物能够帮助我们更有效地从食物中提取能量，减少食物浪费。对于一些难以消化的复杂碳水化合物，微生物的参与可以显著提高能量的吸收率，为身体提供更充沛的能量储备，从而应对衰老带来的能量需求变化。

2. 免疫系统的“塑形师”与稳态维护：
免疫系统的“训练营”：从出生起，肠道微生物就开始与我们的免疫系统互动。它们就像“训练营”，教会免疫细胞识别“敌我”，区分有害病原体和无害物质。一个健康的微生物群落能够促进免疫系统的成熟和平衡，使其在面对病原体时反应迅速，同时又不过度激活引起自身免疫性疾病。
抗炎作用：衰老常常伴随着慢性低度炎症（也称为“衰老相关炎症”或“Inflammaging”）。某些肠道细菌，特别是那些能够产生丁酸的细菌，具有显著的抗炎作用。它们可以通过抑制炎症通路，减少促炎细胞因子的释放，从而延缓炎症对身体组织的损害。
肠道屏障的加固：肠道内壁是一道重要的物理屏障，阻止有害物质进入血液循环。微生物产生的SCFAs，尤其是丁酸，是维持肠道上皮细胞健康和紧密连接的关键。一个脆弱的肠道屏障会导致“肠漏”，让细菌产物（如脂多糖LPS）进入血液，引发全身性炎症，加速衰老。健康的微生物群落能够增强这一屏障的完整性。

3. 代谢的“指挥官”与毒素的“清道夫”：
代谢产物的调节：微生物的代谢活动会产生许多影响宿主代谢的物质。例如，它们可以影响胆固醇的代谢、葡萄糖的稳态以及脂质的储存和利用。通过这些调节，它们有助于维持身体的能量平衡，降低患代谢性疾病（如糖尿病、肥胖）的风险，这些疾病都是衰老的重要伴侣。
生物转化的“解毒者”：肠道微生物能够转化和降解许多外源性物质，包括一些药物和环境毒素，降低它们的毒性。同时，它们也能处理宿主自身代谢产生的某些有害副产物，阻止其对身体造成累积性损伤。

4. 神经肠轴的“信使”与心理健康的“守护者”：
神经递质的合成与调节：肠道微生物能够产生或影响多种神经递质的合成和活动，如血清素（5羟色胺）、GABA（γ氨基丁酸）等。这些神经递质不仅影响情绪和行为，也参与调节肠道蠕动和认知功能。例如，血清素的大部分是在肠道产生的。
应激反应的调节：微生物可以通过影响下丘脑垂体肾上腺轴（HPA轴）来调节身体对压力的反应。健康的微生物群落能够帮助身体更好地应对慢性压力，减轻压力对身体的损耗，从而间接延缓衰老。
认知功能的维护：通过影响神经递质和抗炎作用，肠道微生物对认知功能，如学习和记忆，也起着重要作用。维持健康的肠道菌群有助于延缓与年龄相关的认知衰退。

人类能否通过益生菌延缓衰老？

这是一个令人兴奋且充满潜力的领域，但答案并非简单的“是”或“否”，而是“有潜力，但仍需谨慎和深入研究”。

益生菌的潜在益处（基于现有研究和推测）：

恢复菌群平衡：随着年龄增长，我们的肠道微生物组成会发生变化，通常是多样性下降，有益菌减少，有害菌增多。某些益生菌（如某些乳酸杆菌和双歧杆菌属）可能有助于纠正这种失衡，恢复更年轻、更健康的菌群状态。
增强肠道屏障功能：一些研究表明，特定的益生菌株可以促进SCFAs的产生，从而加强肠道屏障，减少肠漏和炎症。
调节免疫反应：部分益生菌已被证明能够调节免疫细胞的功能，增强抵抗力，同时抑制不必要的炎症反应，这对于对抗“衰老相关炎症”可能至关重要。
改善代谢健康：一些益生菌可能有助于改善血糖控制、血脂水平，从而降低与衰老相关的代谢性疾病风险。
影响神经系统： “精神生物益生菌”（Psychobiotics）的概念正在兴起，一些益生菌株可能通过影响肠道脑轴，改善情绪、减轻焦虑，甚至对认知功能产生积极影响。

为什么需要谨慎和深入研究？

1. 菌株特异性：益生菌的作用高度依赖于具体的菌株。一种菌株可能对某项健康指标有益，但对另一项则无效，甚至可能产生负面影响。不能简单地将“益生菌”笼统地与延缓衰老划等号。
2. 个体差异巨大：每个人的肠道微生物组成都独一无二，受到遗传、饮食、生活方式、药物使用等多种因素的影响。对一个人有效的益生菌组合，对另一个人可能完全无效。
3. 研究的复杂性：要直接证明某种益生菌能够“延缓衰老”需要非常漫长且复杂的临床试验，通常需要观察多年的健康指标和寿命。目前大多数研究集中在改善与衰老相关的特定症状或生物标志物上。
4. 缺乏长期安全性数据：虽然益生菌被认为是安全的，但对于长期、高剂量使用的影响，尤其是在免疫功能受损的个体中，还需要更全面的评估。
5. “治标不治本”的可能：如果衰老的原因是多方面的，那么仅仅依靠益生菌来“修正”肠道微生物可能不足以全面对抗衰老。更根本的干预，如健康饮食、规律运动、充足睡眠和压力管理，仍然是基石。

展望：未来的方向

未来的研究将更加聚焦于：

个性化益生菌疗法：通过分析个体的肠道微生物组数据，量身定制益生菌和益生元的组合。
精准菌株筛选：识别那些在动物模型和早期人体试验中显示出明确抗衰老潜力的特定益生菌株。
联合疗法：将益生菌与饮食调整、生活方式干预等其他抗衰老策略相结合。
更深入的机制研究：揭示益生菌与宿主衰老过程中关键分子通路（如炎症、氧化应激、细胞衰老、线粒体功能）的互动细节。

结论：

肠道微生物组通过其在营养吸收、免疫调节、代谢控制和神经信号传递等方面的复杂作用，为维持宿主健康和延缓衰老提供了强大的生物学基础。虽然通过特定的益生菌来延缓衰老具有令人振奋的潜力，但目前我们仍处于探索的早期阶段。简单地服用某种“抗衰老益生菌”并非万能药。更重要的是，我们要认识到，维持一个健康、多样化的肠道微生物群落，需要从整体生活方式入手，包括均衡的饮食（富含膳食纤维的食物是微生物的“口粮”）、规律的运动和良好的心理健康。未来的科学进步必将为我们提供更精准、更有效的肠道微生物干预手段，帮助我们更健康、更长久地生活。

网友意见

有这个可能。

这篇文章之前看过，简单讲一下吧。

这是一篇今年6月发在《Cell》的文章，文章题目是《Microbial Genetic Composition Tunes Host Longevity》（微生物组的基因组成调节宿主寿命）。

▲多种肠道细菌的基因与可以调节宿主寿命（参考文献 [1]）

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肠道微生物对于动物体健康的影响是毋庸置疑的。但是肠道微生物是一个复合的概念，尤其是哺乳动物肠道内的微生物菌群种类繁多，变异也多，想要知道究竟是哪种细菌基因可以促进长寿，难度相当大。

研究人员想到的是一种叫秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，C. elegans）的模式生物，这种生物在实验室中以大肠杆菌喂食。因此，用单一菌种来进行饲养，线虫的肠道菌群也是单一可控的，从而就可以研究该单一菌种对生物体的影响。

扩展阅读：【趣味模式生物】体态优雅的秀丽隐杆线虫

▲秀丽线虫可以培养在涂了大肠杆菌的琼脂盘上（图片出处见盘标）

研究人员用了一个含有3983个不同单基因突变的大肠杆菌文库去逐个进行线虫实验，观察这3983个突变大肠杆菌对线虫寿命的影响，从中找到了29个大肠杆菌基因的突变可以显著促进线虫的寿命。

▲比如说这是这29种里面的3种，可见用这几种菌（分别为红色、紫色、蓝色）分别去喂养线虫都能显著提高寿命（参考文献 [1]）

将这29个品系的大肠杆菌去喂养glp-1线虫（肿瘤模型线虫）和转基因表达β-淀粉样蛋白（沉淀积聚引发阿尔兹海默症）的线虫，发现其中有13个可以同时促进这两种线虫的寿命。

这提示了这些基因突变品系的大肠杆菌可能可以改善肿瘤及阿尔兹海默症等年龄相关疾病。

▲13种突变品系大肠杆菌（紫色区域）可以同时促进这肿瘤及Aβ积累线虫的寿命（参考文献 [1]）

再回到这29个基因突变的大肠杆菌品系，它们都分别有什么共同点呢？

线虫里面有多条调节寿命的信号通路，包括胰岛素/胰岛素生长因子信号通路（insulin/insulin-like growth factor，IGF-1）、雷帕霉素靶蛋白信号通路（target of rapamycin，TOR），以及热量限制（caloric restriction，CR）等。用这29个大肠杆菌去喂养分别敲除了这些通路关键基因的线虫，发现有27个分别或者同时与这些通路相关。这就表明这些细菌可以通过这些信号通路促进宿主寿命。

剩下还有2个细菌突变体△hns和△lon，与上述的这些通路都无关。研究人员通过深入研究发现，这两种基因都与一种细菌多糖——荚膜异多糖酸（Colanic Acid，CA）的合成相关（hns和lon的突变促进CA合成）。而且，人为地给线虫喂食纯CA也可以提高线虫寿命。研究人员发现，CA能够调节宿主线粒体的动力以及线粒体非折叠蛋白反应（Mitochondrial Unfolded Protein Responses，UPRmt），从而产生系统性的信号促进宿主的健康与寿命。