这位90岁高龄的肌肉男,肠道中什么菌比较多?
这可能是一个让“久坐族”心中一紧的研究。
美国Tufts大学老龄营养研究中心近日发现,跟久坐、虚弱的老人相比,身体机能更强的老人拥有一批丰度更高的微生物群,包括:Prevotellaceae、Prevotella、Barnesiella和Barnesiella intestinihominis。将强健老人的肠菌FMT至无菌小鼠,可让小鼠的握力显著增加6.4%。
这说明,研究人员捕捉到的这些菌,可能参与了老年人肌肉力量维持的相关机制。
肠菌影响运动能力(肠道-肌肉轴)的证据又多了一枚。
研究名称:Muscle strength is increased in mice that are colonized with microbiota from high-functioning older adults
期刊:Experimental Gerontology
发表时间:2019年9月
IF:3.08
DOI:10.1016/j.exger.2019.110722
有关“肠道-肌肉轴”的课题,在研究领域的发展势头越来越大。
近年来,使用益生菌/元来提高运动能力,已在多个小鼠实验和人类观察中证实。如果未来可以用在竞技/保健领域,听起来也具有满满的商业意味。
之前的一些动物研究表明,有选择地使用益生菌/元增加增加肠道细菌水平,能够增加肌肉质量。
2011年,Everard等人的研究显示,使用低聚果糖喂养的肥胖小鼠,瘦肉和骨骼肌质量增加。这一结果与肠道菌群的改变有关,包括 Prevotellaceae、Prevotella和Barnesiella菌的增加;
2016年Chen等人发现,Lactobacillus plantarum菌的补充,增加了幼鼠的瘦体重、握力和游泳耐力。
所谓“瘦体重Lean body mass”,意为“去脂体重”,是身体其它构成部分的重量,如骨骼和肌肉。随着年龄增长,肌肉力量和瘦体重都会下降。
2017年Siddharth等人的研究表明,小鼠中 Barnesiella 菌的减少,与瘦体重的下降有关。
在人体中,也有少数研究报告了肠道菌与瘦体重和身体机能之间的联系。
2009年Turnbaugh等人发现,在年轻人体内,瘦人(与双胞胎中较胖的那个相比)和运动员(与久坐族相比)中,肠道菌的多样性升高。
2012年Nature一篇针对178名老年受试者的粪便分析表明,虚弱老人的小腿周长(衡量肌肉质量的指标)的减少,与他们肠道中Enterobacteriaceae 和 Erysipelotrichaceae 的增加, Barnesiella 的减少有关。
不久前,Nature子刊也刊发了一篇使用细菌提高运动能力的研究:给小鼠注射马拉松选手中常见的Veillonella菌后,小鼠的运动能力可提高约13%,而这种菌在“久坐族”中的丰度很低。
不过,这些研究大多聚焦的是“虚弱指数”,或者研究的是年轻人,而并非老年人中、肠道菌群与瘦体重/身体机能的直接测量关系。
所以,Tufts大学的团队打算补上这个缺。
实验计划是这样的:
在分别描述虚弱与强健老人的肠道菌群之后,他们还将做一下肠道菌因果关系证明的经典实验:将两种老人的肠道菌FMT至无菌小鼠,看看会发生什么。
经过一些排除条件的筛选后,29名受试者进入了研究,包括18名HF(高功能)和11名LF(低功能)70-85岁的老人。
入组之前,他们进行了身体一些基本指数的测量,并统一接受名为“SPPB”的体能测试。1994年Guralnik等人提出了这一测量标准,包括站立平衡、400米步行和椅子站立测试。
然后,根据得分,分别进入低(LF)或高(HF)功能的分组。并在基线和1个月时,接受人体成分测量和粪便分析。
两组老人的肠菌,在科、属、种水平上有显著差异
具体来说:
在基线水平,与LF相比,HF组科水平的 Prevotellaceae、属水平的 Barnesiella, Paraprevotella, Prevotella, 和Alistipes, 种水平的 Barnesiella intestinihominis 丰度更高;
科水平的 S24_7, Rikenellaceae, Enterobacteriaceae, 和 Peptostreptococcaceae, 属水平的 Clostridium, Enterobacter 和 Adlercreutzia 丰度更低;
在1个月随访时,与LF相比,HF的科水平的 Prevotellaceae 和Paraprevotellaceae, 属水平的 Prevotella, Barnsiella, Phascolarctobacterium, 种水平的 Faecalibacterium prausnitzii, Barnesiella intestinihominis, Bacteroides caccae, 和 Clostridium citroniae 丰度更高;
科水平的 S24_7,属水平的 Eubacterium biforme, Desulfovibrio D168, Escherichia coli 更低。
在科水平上,HF和LF组老人在两次测量中的肠菌差异
在两次测量中,两组老人都出现显著差异的细菌包括:
科水平的 S24_7 和 Prevotellaceae;
属水平的 Prevotella 和 Barnesiella;
种水平的 Barnesiella intestinihominis。
接下来,分别将两组老人的肠菌FMT至无菌小鼠
为了评估肠道微生物群对全身瘦质量百分比和身体功能的影响,在FMT4周后,研究人员测量了小鼠的身体功能(包括握力、跑步机耐力)和肠道微生物组成。
研究小组发现,在肠道菌组成上:与LF组相比,在HF小鼠和HF人类供体中,Prevotellaceae、Prevotella、Barnesiella 和 Barnesiella intestinihominis的丰度都更高。
而对于身体成分和生理功能:
与LF组相比,HF小鼠的握力显著增加6.4%;
但在体重、瘦体重及跑步机耐力方面,没有观察到两组的显著差异。
Prevotella菌的潜力,也许值得特别关注
“找出高功能组和低功能组中存在的细菌差异,有助于我们更全面地了解肠道微生物群对健康、衰老的作用”,第一作者Roger Fielding表示。
总的来说,这项研究表明:科水平的 Prevotellaceae, 属水平的 Barnesiella和Prevotella, 种水平的 Barnesiella intestinihominis 可能参与了老年人肌肉力量维持的相关机制。
曾有一些饮食方面的研究报道,Prevotella 菌和富含多糖和纤维的饮食正相关。此外,Prevotella的丰度还和自行车运动员每周的运动时间正相关;在便秘的老人中,Prevotella菌的丰度降低。
但在本次研究中,两组老人的膳食纤维摄入量没有显著差异,所以饮食对Prevotella的作用至少在这里不成立。
不过,研究团队提出,SCFAs的混合物可能具有潜在效用。
因为,就这些细菌如何影响生理功能而言,Barnesiella 和 Prevotellaceae 都含有产生短链脂肪酸(SCFA)醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐的基因。
而最近的一项研究发现,将这些SCFAs的混合物给无菌小鼠喂食,可以改善小鼠的肌肉力量。
这个结果深深吸引了他们的兴趣。一系列错综复杂的脉络似乎在Prevotella 菌上出现了交汇的潜力。
联合作者Michael Lustgarten表示,下一步,他们会继续探索Prevotella 菌在维持老年人肌肉力量方面的作用。
送分题:这位90岁高龄的肌肉男,肠道中什么菌可能比较多?
提示:他经常吃菠菜(很可能只吃菠菜),饮食结构单一,但膳食纤维的摄入量还是很充分的。