第四节　老年肠道微生态表现特征

一、衰老肠道的微生态特征

当人进入衰老期，嗅觉和味觉与正常成年人相比都有一定的退化，肠动力也会下降，再加上牙齿的脱落和肌肉的萎缩，都会导致老年人消化能力的降低以致出现营养不均衡的情况，进一步加剧了老年人生理功能的下降，随后肠道微生态的构成逐渐发生改变。人体肠道菌群在门水平主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、梭形杆菌门和疣微菌门构成，但其结构与相对丰度会随年龄增长而改变。衰老之后的肠道菌群变化趋势为拟杆菌门的含量随着年龄的增长逐渐增多，厚壁菌门含量降低，产丁酸盐的细菌如Faecalibacterium粪杆菌属和罗氏菌属、产乙酸和乳酸的孪生球菌属和产丙酸的丙酸杆菌属也在老年组中降低。部分研究发现老年人肠道菌群的多样性较成年人下降，构成发生显著改变，其中厚壁菌门、双歧杆菌、梭菌、普拉梭菌、乳酸菌等丰度减少，产毒素的革兰氏阴性杆菌等有害菌比例增加，同时伴随产丁酸盐菌数量减少。也有研究显示，老年人肠道菌群多样性程度比成年人高，未知菌种所占比例也比较高。两种相反的结论究其原因可能是人体的群落结构构成极为复杂，受多种因素影响。目前研究报道指出，基因型、饮食、年龄、生活方式、抗生素的使用和疾病的发生发展等通过不同的形式影响人体肠道菌群的定植和发展，同时每个研究的研究对象和研究方法各不相同，导致衰老之后肠道菌群的变化不相同。

二、肠道微生态与老年性疾病

老年疾病是指与衰老有关的疾病，主要包括老年人高发的疾病和老年人特有的疾病，前者如冠心病、高血压病、慢性阻塞性肺疾病、脑血管病、2型糖尿病（type 2 diabetes，T2D）和高脂血症等，后者如帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、老年性痴呆、老年白内障、前列腺增生症和老年骨质疏松症等。老年疾病是内因与外因相互作用的结果。一方面各种器官、组织、细胞的结构与功能随着年龄的增长逐年老化，因而老年人适应力减退，抵抗力下降，发病率增加；另一方面饮食结构不合理、情志失调及外界环境因素也发挥着重要的影响。近年来研究发现，肠道菌群与老年相关疾病之间有着较密切的联系。

PD患者肠道厚壁菌门减少，肠道菌群可能通过多巴胺能神经元及多巴胺神经递质、神经炎症、免疫、内分泌等机制影响PD的发生与发展。老年T2D患者肠道菌群中双歧杆菌显著减少，肠球菌和大肠埃希菌显著增多，这些肠道菌群组成差异或可作为T2D高危患者病程发展的早期诊断标志物。肠道微生物如产丁酸菌可能通过基因表达和激素调节不同途径改善线粒体活性代谢，预防代谢性内毒素血症和激活肠道糖异生。未来的研究应集中在细菌产物（如丁酸）是否与肠道细菌具有相同的效果，最终对肥胖和糖尿病进行更成功的干预。

肠道微生物产生的代谢物氧化三甲胺（trimethylamine-N-oxide，TMAO）能够增强血小板活性，增加血栓风险。人群分析表明血浆中TMAO的水平足以预测三年内的血栓风险（包括心力衰竭、卒中）。研究人员利用饮食来源的胆碱，TMAO，无菌小鼠通过微生物移植等实验证明肠道微生物、TMAO在调节血小板应答敏感性及血栓形成风险方面发挥一定作用，同时还发现微生物种群与血浆中的TMAO和血栓风险存在相关性，因此特定饮食成分、肠道微生物、血小板功能，以及血栓风险这些因素之间存在密切关联，这对于未来通过饮食预防血栓形成及血栓疾病的临床治疗具有重要意义。

骨骼是一个动态活性组织，它通过持续的重塑来维持其矿化平衡及自身结构的完整，其中成骨细胞和破骨细胞在骨重塑的过程中起着关键的作用。正常情况下，破骨与成骨过程同时发生，它们的平衡是维持正常骨量的关键；骨重塑过程的失衡则会导致骨质疏松的发生。研究发现，无菌小鼠与正常小鼠相比，其骨量明显增加，破骨细胞数量明显减少，骨髓产生的CD4+T细胞与破骨细胞前体细胞明显减少，而在3周龄时重建无菌小鼠的菌群，骨量和破骨细胞数目及骨髓产生CD4+T细胞与破骨细胞前体细胞都恢复正常。同时，无菌小鼠骨骼中的一些炎症细胞因子的表达也明显减少。这些事实可以说明，共生微生物可能通过改变骨骼中的免疫状态影响破骨细胞的生成，参与调节骨代谢。

三、长寿老人肠道微生态特征

百岁老人是健康老龄化的理想模型，与多数55～90岁的老人相比，他们一生的慢性病发病率较低。对极端长寿个体的肠道菌群进行研究，可为肠道菌群如何在极长寿命中成功适应进化提供洞见，并为如何通过肠道菌群塑造调节实现老年人健康提供科学依据。

（一）长寿老人的特征性肠道标志物

目前已经有多项针对95岁以上长寿老人的肠道菌群研究，除了菌群多样性增加外，长寿老人的肠道内存在多个特征性的微生物标志物。通过16S测序，Biagi等发现年轻人和70岁老人的肠道菌群高度相似，而与百岁老人显著不同。具体而言，百岁老人肠道的变形菌门增加，柔嫩梭菌、黏液真杆菌等具有抗炎活性的菌降低。此外，105～109岁的超级人瑞肠道菌群中比成年人、56～75岁老年人有更高丰度的几种有益菌，比如阿克曼菌（Akkermansia）、双歧杆菌和克里斯滕森菌科（Christensenellaceae）。这些菌群特征除双歧杆菌外，均在四川队列中得到验证。

但是，由于16S测序对微生物组分析的精度不足，因此宏基因组方法可以提供更多长寿老人肠道菌群的特征。新近的一个来自意大利的研究用宏基因组方法比较了青中年（22～48岁）、老年（65～75岁）与长寿老人（99～104岁）三个年龄组的肠道菌群组成，结果表明在这三个年龄段的个体中肠道微生物均主要来自四个细菌科（即双杆菌科、拟杆菌科、毛螺菌科和瘤胃菌科），其相对丰度随年龄而降低。在种水平上，受试者肠道菌群主要含13种细菌，分别为青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）、长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）、单形拟杆菌（Bacteroides uniformis）、普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）、布氏瘤胃球菌（Ruminococcus bromii）、伪小球菌（Subdoligranulum）、哈氏厌氧棒状菌（Anaerostipes hadrus）、卵布劳特氏菌（Blautia obeum）、扭链瘤胃球菌（Ruminococcus torques）、灵巧粪球菌（Coprococcus catus）、陪伴粪球菌（Coprococcus comes）、多尔氏菌（Dorea）与罗氏菌（Roseburia）。与较为年轻的两个年龄组相比，长寿个体中单形拟杆菌（B.uniformis）、直肠真杆菌（Eubacterium rectale）、陪伴粪球菌（C.comes）与普拉梭菌（F.prausnitzii）对肠道菌群的贡献度下降，而大肠埃希菌（E.coli）、嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）和迟缓埃格特菌（Eggerthella lenta）的贡献度上升。上述结果总体与两个基于16S测序的报道相一致。

除物种组成特征之外，百岁老人肠道菌群也存在一些功能基因方面的特点。比如，长寿老人的肠道中异种生物成分降解（xenobiotic degradation）相关基因增加，以及存在与碳水化合物、氨基酸与脂代谢有关的代谢通路的重构。此外，肠道菌群的色氨酸和苯丙氨酸代谢与衰老具有很强的相关性。总之，上述研究表明长寿老人存在诸多特征性的肠道菌群标志物。

（二）江苏启东队列研究

上述报道均为小队列研究，其中长寿老人数目不足30个，因此其结果需要通过大样本研究进行进一步验证。此外，鉴于肠道菌群受到饮食、生活方式与环境等诸多因素影响，因此通过比较长寿老人家庭内的代际差异（如与其子女）能够有效地控制这些干扰因子，从而有助于更准确地揭示长寿老人的菌群特征。

最近，同济大学上海市第十人民医院秦环龙教授领导的研究小组对长寿之乡江苏省启东市的116位94～105岁长寿老人及其232位50～79岁子女进行了肠道菌群宏基因组与全外显子组分析。通过比较这两个年龄段的有关结果，研究人员揭示了一系列与长寿有关的肠道菌群特征及其关联基因位点。与之前报道的相一致，长寿老人的菌群多样性较高。与其子女相比，长寿老人中丰度显著增加的细菌有40个，包括大肠埃希菌（Escherichia coli）、昂氏另枝菌（Alistipes onderdonkii）、粪拟杆菌（Bacteroides caccae）、沙氏另枝菌（Alistipes shahii）、内脏臭气杆菌（Odoribacter splanchnicus）、鱼腥味锥形杆菌（Pyramidobacter piscolens）、梵氏另枝菌（Alistipes finegoldii）、戈氏副拟杆菌（Parabacteroides goldsteinii）、伪小球菌（Subdoligranulum_sp_4_3_54A2FAA）与另枝菌株（Alistipes_sp_AP11）等。长寿老人中丰度显著下降的细菌有21个，包括普拉梭菌（F.prausnitzii）、直肠真杆菌（Eubacterium rectale）、粪居拟杆菌（Bacteroides coprocola）、食葡糖罗斯拜瑞氏菌（Roseburia inulinivorans）、肠道罗斯拜瑞氏菌（Roseburia intestinalis）、长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）与陪伴粪球菌（C.comes）等。其中，与之前报道一致的特征包括在长寿老人中上升的大肠埃希菌与下降的普拉梭菌、长双歧杆菌与陪伴粪球菌，但基于大样本的启东队列研究产生了更多的长寿标志物种（图1-2）。

在肠道菌群的功能基因方面，长寿老人也表现出诸多特征。在KEGG（《京都基因与基因组百科全书》，Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路层面，长寿老人中增加的微生物通路包括硫辛酸代谢（lipoic acid metabolism）、脂多糖生物合成（lipopolysaccharide biosynthesis）、谷胱甘肽代谢（glutathione metabolism）、脂肪酸代谢（fatty acid metabolism）、色氨酸代谢（trytophan metabolism）、阳离子抗菌肽的抗性（cationic antimicrobial peptide resistance）、烟酸酯和烟酰胺代谢（nicotinate and nicotinamide metabolism）、抗坏血酸和藻酸盐的代谢（ascorbate and aldarate metabolism），以及泛醌和其他萜类醌的生物合成（ubiquinone and other terpenoid-quinone biosynthesis）。值得注意的是，除脂多糖生物合成与阳离子抗菌肽的抗性外，上述在长寿老人中富集的微生物通路均与健康衰老有关。在长寿老人中下降的微生物通路包括链霉素的生物合成（streptomycin biosynthesis）与聚酮糖原的生物合成（polyketide sugar unit biosynthesis）。通过Fishtaco分析，研究人员分析了功能标志物的关键贡献菌，结果表明在长寿老人中富集功能的主要贡献菌主要包括大肠埃希菌、共生梭菌（Clostridium symbiosum）与活泼瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）。

总之，江苏启东长寿队列的研究已经得到了诸多与长寿有关的肠道菌群标志物，需要借助传统生物学实验方法（比如动物模型、遗体学方法等）对有关结果进行进一步的研究来发现它们对人体健康的长期影响，从而找到实现人体健康衰老的有效干预手段或制剂。

（袁杰力　武庆斌　许　谦）