长寿秘诀藏于菌?一文剖析菌群与衰老的关系

编者按:

从古至今,人们一直在追求长寿。尤其是随着医疗技术的不断发展,人们不仅追求活得久,更是希望能够活得好。长寿受到多种因素的影响,其中一些是不可控的,一些是可控的,而肠道菌群正是可控的因素之一。那么菌群真的会影响寿命吗?与长寿之间存在着怎样的关系呢?

今天,我们共同关注长寿与肠道菌群。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

① 长寿的秘诀是什么

为什么我们会变老?年轻的时候,我们似乎是无敌的。小时候,我们爬树,在泥土中嬉戏;后来,长大了,进入大学后,我们疯狂吃拉面、喝啤酒,开通宵派对,第二天还照常参加考试。但到了 30 多岁的时候,我们开始逐渐力不从心:保持肌肉张力、避免疾病变得越来越困难,我们的关节开始疼痛,记忆力开始减退,从那以后身体基本就在走下坡路了。

长期以来,人们一直试图阻止或扭转这一进程。但青春的源泉和长生不老的秘密却始终只停留在小说里。即使我们不再像我们的祖先那样从事繁重的体力劳动,我们的身体也会疲惫不堪。而这个世界似乎还决定要用大量的致病微生物来折磨我们。

为了帮助抵御这些病原体,我们的身体“招募”了其他微生物,它们大量定居在我们的肠道中,我们通过喂养它们来换取这些微生物的帮助。但是,随着我们年龄的增长,肠道菌群在对抗疾病方面的作用也会逐渐减弱。

这提出了一种有趣的可能性:也许长寿的秘诀不在于身体本身,而在于我们的肠道微生物。关于由细菌、病毒、真菌和古菌组成的这种复杂组合,我们还有很多东西需要了解,但事实证明,健康长寿的人通常拥有一种独特的肠道菌群。更重要的是,我们正在寻找控制我们体内这个世界的方法。虽然听起来很奇怪,但越来越多的证据表明,我们可以通过改变肠道微生物来延长寿命。

出生时,通过产道出生的婴儿,会被赋予许多肠道微生物,而其他早期定植的肠道微生物主要来自于环境,尤其是饮食中。近期的研究还发现,母乳本身也含有微生物。

婴儿的肠道菌群早期以消耗乳糖的细菌为主,尤其是乳杆菌属和双歧杆菌属。当婴儿开始吃固体食物时,其他细菌就开始取代这些细菌——不过,如果饮食中含有以牛奶为基础的食物,那么这一小部分原始微生物将会被保留下来。

在肠道中,有两类细菌尤为普遍:喜欢以膳食纤维为食的厚壁菌门,以及消耗糖和脂肪的拟杆菌门。然而,肠道菌群并不是一成不变的。随着时间的推移,拟杆菌门的数量会有所增加,这在一定程度上是全球快餐文化所致。更重要的是,在儿童时期使用抗生素会毁掉大部分的微生物。尽管菌群会随着时间的推移而恢复,但有时可能无法恢复到和被破坏前一样的多样性水平。在小鼠研究中发现,低多样性的菌群与糖尿病、炎症和早逝有关。

在青春期,肠道菌群发生了另一个巨大变化,其特征表现为性别差异。这一转变表明,肠道菌群受到了性激素的影响:男孩和男人产生的稳定的睾丸激素水平似乎有利于保持肠道菌群相对一致,而雌激素水平的波动则被认为是造成女孩和女人的肠道菌群更加多样和多变的原因。

这种差异可能会产生深远的影响。人们越来越意识到,肠道菌群会影响人的大脑和情绪,而且有人认为,性别差异可能有助于解释为什么精神疾病具有性别差异:例如,女性更容易患抑郁症,而自闭症在男孩和男人中更为常见。

除了性别差异,微生物多样性似乎是长寿和健康老龄化的一个关键因素。今年早些时候,西雅图系统生物学研究所的 Nathan Price 领导的一个团队报告了一项针对 9000 名成年人的研究。

该研究发现,随着年龄的增长,人们的肠道菌群趋向于变得越来越多样化和独特。这一趋势在 80 岁以上的健康人群中持续存在,但在健康状况不佳的人群中则没有。分析显示,与健康老龄化相关的肠道菌群中,拟杆菌属细菌较少(拟杆菌门的一个成员),而Akkermansia和Christensenella菌属则较多,后两个属与较低的炎症、更好的糖和脂肪代谢以及苗条的体型有关。

这些发现与其他近期的研究结果产生了共鸣,这些研究表明,多样化的肠道菌群与健康老龄化之间存在联系。例如,韩国农村居民长寿的特点是肠道菌群多样性更高,厚壁菌门/拟杆菌门的比值更高。此外,仍然独立生活的百岁老人的微生物比那些生活在养老院的老人更多样化。

② 长寿的标志

虽然我们现在可以识别与健康老龄化相关的肠道菌群的一些特征,但尚不清楚这些微生物是如何延长一个人的寿命,甚至是如何帮助人们健康衰老的。

一种可能性是微生物的多样性增加了有益微生物定植于体内的机会。例如,7 月份发表的一项研究发现,健康百岁老人的肠道菌群富含以胆汁为食的根瘤菌科。胆汁是由肝脏产生的,其发挥的作用与清洁剂类似——将膳食脂肪乳化成微滴,使其能够被身体吸收,随后大部分的胆汁会被身体回收利用。但根瘤菌科的微生物会将其中一些胆汁转化为次级胆汁酸,作为对抗病原体的“抗生素”,包括耐抗生素的病原体,从而降低感染的风险。

平衡的肠道菌群也可能有助于从根本上保护老化的肠道。健康的肠道菌群是一种有弹性的生态系统,它将病原体视为入侵物种,通常在其进入时就将其消灭。然而,病原体有时会使这一生态系统失去平衡,进而破坏肠道内壁。这将带来麻烦,因为如果肠菌进入血液,心脏会将它们泵送到每个器官,导致全身损伤和炎症。我们每次发生感染或食物中毒时,都有可能会引发这一情况,所以我们活得越久,发生这种情况的几率就越大。而平衡的肠道菌群可能会降低这些事情发生的几率。

另一条线索来自一项对健康的中国百岁老人的研究,该研究发现,他们的肠道菌群似乎增强了机体对炎症的反应能力。

炎症是免疫系统对损伤的反应,它总是处于危险的边缘,因为免疫系统必须迅速做出反应,以杀死并清除病原体,但它也需要及时停止,以防止过度的炎症对组织造成损害。随着我们年龄的增长,免疫系统在实现这一平衡方面的效率会越来越低。目前还不清楚肠道微生物是如何帮助减少这种与年龄相关的效应,即所谓的炎症,但近年来发现,肠道菌群在免疫系统的运作和调节中起着关键作用。

炎症是许多与年龄有关的疾病的根源,包括 2 型糖尿病、心脏病、癌症和痴呆症。而炎症与不平衡的肠道菌群有关,但这并不一定意味着是肠道菌群引起了炎症。为了确定这其中的联系,爱尔兰科克大学的一个团队决定展开研究。

John Cryan、Ted Dinan 和他们的同事们给中年小鼠喂食了富含菊粉的食物,菊粉是一种能增加Akkermansia等有益细菌水平的膳食纤维。他们对小胶质细胞感兴趣。小胶质细胞是大脑中的免疫细胞,其由于炎症老化而被激活,变得活跃,但这可能会损害神经细胞。在 2019 年发表的研究中,Cryan 的团队发现,在喂食 14 周益生元后,小胶质细胞会发生萎缩并恢复成静息状态,炎症也随之消退。

一项新的研究进一步证实了肠道菌群与健康老龄化之间的联系。这一次,研究小组利用粪菌移植将年轻小鼠的肠道微生物转移到年老小鼠体内。结果发现,移植年轻老鼠的肠道菌群对小胶质细胞和大脑炎症的影响与之前的研究类似,但这一举措还带来了其他一些有趣的结果。

Dinan 说,“它给衰老的大脑带来了生物学上的重大变化”,这些变化包括海马体的变化,海马体是记忆处理和应激反应的关键区域。此外,与移植前相比,移植后的年老小鼠在学习和记忆方面表现得更好。Dinan又说:“将年幼动物的粪菌移植到年老动物身上,具有恢复活力的作用。”

Cryan 说:“这表明,菌群对健康大脑的衰老非常重要。”更妙的是,它表明我们也许能够通过操纵人体肠道菌群来减少甚至逆转时间对大脑的破坏。他说:“这些研究表明未来我们应该将重点放在针对菌群的干预措施上,以促进肠道健康和免疫力达到最佳状态,并保持大脑的年轻化和健康化。”事实上,这对整个身体都有好处。“我相信肠道菌群的变化是导致衰弱的主要因素。” Cryan 又说。

③ 夺回控制权

但我们不能得意忘形。加利福尼亚大学洛杉矶分校的胃肠病学家 Emeran Mayer 说,并非所有的小鼠研究都能在人体上得到一致的结果。“有很多因素可以解释这种‘转化失败’现象,包括小鼠和人类之间大脑的巨大差异”,他还指出,由于原有菌群的抗性,移植的微生物通常无法永久地在另一个人的肠道生态系统中定植。

Cryan 非常认同地说道:“我们需要谨慎对待动物研究,避免过度解读。”然而,他指出,其他研究表明,粪便移植也能使蠕虫、苍蝇和鱼类恢复活力。相反,从年老动物身上转移到年轻动物身上的粪菌会导致其认知能力下降。

虽然我们目前缺乏对人类的这种因果关系的研究,但 Cryan 和他的同事已经证明,接受抑郁症患者粪菌的小鼠也会发展出类似抑郁症的行为,这至少证明了微生物组的一些跨物种共性。

虽然有潜在的好处,但许多人还是会对粪菌移植望而却步。幸运的是,还有另一种选择。Cryan 说:“一些研究证实,饮食可以改变一个人的菌群。就我个人而言,我越来越关注自己摄入的纤维量,尤其是植物纤维。”

Dinan 表示:“希望这项研究能推动食品公司开发出可延缓老年人身体虚弱和认知能力下降的产品。关于我们应该吃什么可以培养年轻的菌群,已经有了一些提示。”Dinan 认为,随着我们年龄的增长,保持微生物多样性的关键是多样化的饮食,包括大量的蔬菜和水果以及发酵食品和鱼类。

每年都有数十亿美元用于治疗老年疾病,通常很少有人认识到肠道菌群所起的关键作用。当然,影响衰老的因素是多种多样的,所以培养恰当的菌群不太可能是永葆青春的灵丹妙药。但它确实有希望让我们活得更长久、更健康——不仅仅是延长我们的寿命,也许还能为那些衰老的岁月增加一些活力。

原文链接:

https://www.newscientist.com/article/mg25133540-700-secrets-of-a-long-and-healthy-life-reside-in-your-gut-microbiome/

作者|Scott Anderson

编译|竹夭