微生物组也有「阴暗面」？肠道与衰老关系不容忽视

近年来，「微生物组」在化妆品与个人护理品行业中持续升温，包括皮肤微生物组的功效评估、微生物组友好配方的开发等。不过，有不少研究都指出，肠道菌群，实际上可能在推动人体衰老进程中扮演着推手角色……

 

 

Part 1

人体微生物组的双面性

 

人的身体是一个庞大的微生物栖息地，从皮肤表面到体内各处，尤其是在肠道中，栖息着数以万亿计的微生物。这个复杂的微生物生态系统约有 100 万亿个微生物，包括细菌、古菌、真菌和病毒，主要聚集在结肠部位。

 

 

德国莱布尼茨老年化研究所（Leibniz-Institute for Age Research-Fritz Lipmann Institute）的 Dario Valenzano 指出，肠道微生物群是一个极其复杂且富有动态性的群落，其组成会随着我们的饮食习惯和社交互动而持续变化。

 

在人体生命的大部分时期，肠道微生物的构成相对稳定，这种平衡关系看似对双方都有利：人体提供营养物质（主要是膳食纤维），微生物则帮助分解人体难以消化的纤维分子，同时合成某些人体难以自行产生的营养物质。

 

然而，随着年龄增长，这种平衡关系开始发生微妙而深刻的变化。

 

研究发现，微生物群的物种组成发生显著变化：一些原本罕见或不存在的菌株开始占据主导地位，而其他菌株则逐渐减少或消失。总体来看，物种多样性的丧失导致了微生物群功能范围的收窄。肠道菌群的「生态失调」（dysbiosis）被认为是衰老的核心特征之一。

 

 

事实上，肠道微生物组可能促进衰老的观点由来已久。早在 1907 年，巴斯德研究所（Pasteur Institute）的免疫学家 Élie Metchnikoff 就在其著作《The Prolongation of Life》（延长生命）中提出，「过度丰富的肠道菌群可能导致慢性中毒，从而缩短我们的寿命」。

 

德国科隆大学的 Filipe Cabreiro 在最近的《Aging and Microbiome》会议上指出，目前已有大量来自不同生物体的研究证据表明，肠道微生物本身在调节衰老过程中扮演着关键角色。

 

 

 

Part 2

菌群失衡：

友好共生到暗中对抗

 

Fritz Lipmann Institute 的 Maria Ermolaeva 指出，在成年人的肠道中，主要存在三个核心菌属：瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）和拟杆菌科（Bacteroidaceae）。这些菌种的比例虽因人而异，且会随时间变化，但整体保持相对稳定。

 

然而，在这些主导菌群之外，还存在一些来自环境的次要菌群，它们的组成则高度个性化。

 

根据德国石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医院（University Hospital Schleswig-Holstein）的 Lena Best 团队的最新研究，肠道菌群可分为三类：中性菌、有益菌和竞争性菌。

 

在年轻时期，中性菌和有益菌占据主导地位，与人体和谐共处。但随着年龄增长，这种平衡开始被打破。

 

 

研究显示，当小鼠年龄达到相当于人类 80 岁的 30 个月大时，竞争性菌群已占据优势地位。

 

这种菌群结构的改变带来了一系列连锁反应。

 

法兰克福大学医院（Frankfurt University Hospital）的 Maria Vehreschild 研究发现，在年轻健康的肠道中，微生物通常被严格限制在肠腔内，有肠壁和厚厚的黏液层作为屏障。但随着菌群失调的加剧，竞争性微生物逐渐突破屏障，挤入细胞间隙，最终进入血液循环。这一过程触发了免疫系统的响应，导致全身性的低度炎症，即所谓的「炎性衰老」（inflammaging）。

 

 

Part 3

「免疫衰老」与「菌群失调」：

先有鸡还是先有蛋？

 

英国 Quadram 研究所的 Aimée Parker 在衰老研究会议上指出：「我们知道微生物的组成和功能会随着年龄增长发生显著变化。与此同时，我们也观察到『炎性衰老』的发展，这种慢性、低度的全身性炎症会导致全身组织和器官的功能下降」。她提出了一个关键问题：究竟菌群失调是炎性衰老的原因、结果，还是仅仅是一种相关现象？

 

Ulm University 的 Selina Stahl 在会议上指出，「大量研究关注菌群失调对免疫系统功能的影响，但很少有人研究免疫系统自身衰老对微生物组的影响」。

 

为了揭示这一因果关系，Stahl 团队开展了一项创新性实验。他们选取了造血干细胞——这种细胞是大多数主要免疫细胞的来源，其衰老会导致免疫功能下降。研究人员将年轻和年老小鼠的造血干细胞进行互换。

 

在此之前，小鼠经过辐照处理以破坏原有的免疫系统，移植的干细胞随后在体内生长，填补了这一空缺。当移植的免疫系统成熟后，研究人员通过粪便和肠道细胞样本分析了受体小鼠的肠道微生物组。

 

结果发现，获得老年免疫系统的年轻小鼠出现了典型的老年菌群特征，反之亦然。

 

 

Part 4

真正的健康代价：

维持菌群的沉重负担

 

这一发现暗示着免疫系统对微生物组起着「压制」作用，一旦这种控制减弱，微生物组就准备着「攻城掠地」。

 

Cabreiro 认为，宿主层面首先发生了某种固有的功能崩溃。「当你失去了对微生物组的控制，就会出现失调的微生物环境，进而加剧整个恶性循环」。

 

Cabreiro 团队使用了一种称早衰小鼠的动物模型，这种实验室小鼠携带 POLG 基因突变。该基因编码一种参与线粒体 DNA 修复的蛋白质。突变导致广泛的线粒体功能障碍，使小鼠快速衰老，类似于人类早衰症。

 

通过对早衰小鼠的研究发现，完全无菌的早衰小鼠比带有微生物群的早衰小鼠寿命延长了 26%，且衰老迹象明显减少。这一发现令人震惊——维持微生物群的存在，实际上给人体带来了巨大的代谢负担。

 

「从纯粹的衰老角度来看，目前所有证据都表明，无菌动物实际上比任何带有菌群的动物都更健康、状态更好」，Cabreiro 在会议上指出，「当然，在现实世界中，我们确实需要微生物群，但这确实需要付出代价」。

 

牛津大学的 Jacob Wilde 进一步解释了人体为控制肠道菌群所付出的代价。我们的免疫系统需要通过两个层面来维持对微生物的控制：先天免疫系统负责维持粘膜屏障以限制微生物，适应性免疫系统则通过分泌抗体来消除可能破坏这种平衡关系的微生物。

 

「先天系统可能是消耗资源最多的部分」，Wilde 表示，「仅是分泌粘液这一项，就需要耗费大量能量」。

 

更令人警醒的是，一旦人体对微生物的控制彻底失效，这些「盟友」立即露出真面目。「当我们死亡时，微生物会吞噬我们的躯体。在死亡后的 30 分钟内，微生物就会进入血液，随后扩散到大部分器官，并开始分解组织」，Wilde 补充道。

 

这些发现为我们重新思考人体与微生物的关系提供了全新视角。这种关系与其说是互惠共生，不如说是一场持久的消耗战，而我们最终都将在这场战争中失利。

 

 

Part 5

延缓战败：

如何与微生物组和平共处？

 

面对这一看似无法避免的结局，科研人员也提出了一系列可能的应对策略。

 

然而，一些日常生活中的因素可能加速菌群失调。

 

Vehreschild 指出，口服抗生素会显著改变肠道菌群组成。某些菌群被清除后，会打破所谓的「定植抵抗」——微生物群集体抵御外来者的能力，使不良菌种有机可乘。

 

2018 年一项的研究发现，在每 300 种非抗生素药物中，就有 1 种会削弱这种定植抵抗能力，包括抗炎药、抗抑郁药、糖尿病用药和质子泵抑制剂等。

 

 

饮食习惯同样至关重要。许多肠道细菌以膳食纤维为食，当纤维供应不足时，它们就会转而消耗肠道粘液层。低纤维饮食还会导致这些有益菌群减少，使专门消化粘液的菌种占据优势，最终导致肠道屏障受损。

 

Dario Valenzano 提出了一个有趣的发现：与年轻人保持密切接触可能有助于改善老年人的微生物组状态，因为我们会从周围人群中获取大量微生物。

 

长远来看，粪菌移植（将年轻人的微生物群转移到老年人体内）显示出令人鼓舞的前景。‘

 

Vehreschild 目前正在筹备一项临床试验，研究这种移植是否能降低老年人的衰老生物标志物水平。Parker 表示：「研究一致发现，将年轻的粪便微生物群移植到老年受体中，能够降低炎症等衰老标志物水平」。

 

 

Part 6

产业启示：

重新定义微生物组战略

 

一系列研究发现对美容个护产业具有深远启示，行业可能需要重新思考「微生物友好」的定义和应用策略。

 

第一，从产品开发角度，需要更全面地评估产品对微生物组的影响。传统的单一菌株测试可能无法完全反映产品的实际效果。考虑到微生物之间复杂的相互作用，未来的产品开发可能需要采用更系统化的评估方法。

 

第二，在功效宣称方面，「微生物组友好」的概念可能需要更精确的定义。目前，不少认证机构已开始为产品提供「微生物组友好」认证，但这些认证标准可能需要进一步细化，将微生物之间的相互作用、与人体免疫系统的互动等因素纳入考量。

 

重要的是，不应再简单地表示微生物组是解决一切问题的方法。

 

研究的不断更新，正在不断补全我们对微生物组的传统认知，提醒需要以更辩证的视角看待人体与微生物的关系。

 

在推进微生物组相关创新的同时，需要建立更全面、更科学的评估体系。

 

 

参考资料：

1. Rogers, G. B., Keating, D. J., Young, R. L., Wong, M. L., Licinio, J., & Wesselingh, S. (2016). From gut dysbiosis to altered brain function and mental illness: mechanisms and pathways. Molecular psychiatry, 21(6), 738-748.

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来源：

作者：John Xie