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益生菌能抗衰老吗?

时间:2020-01-03 08:06来源:菌情观察室 作者:bio149发布 浏览次数:
    衰老是不可避免的生理现象,但人们并不想变老。抗衰老产品的市场正在逐步扩大,人们正在不断地开发新产品或对现有产品进行改进,向有效、安全、天然和不含化学物质的药物和化妆品迈进。

    衰老是多种慢性疾病的危险因素之一。疾病相关的有毒物质的积累(比如活性氧),过量的促炎细胞因子,会加速衰老过程。健康的衰老与宿主的炎症状态和肠道菌群密切相关。高水平的促炎症细胞因子可诱发慢性疾病,进而破坏肠道菌群和加速衰老过程,导致认知障碍的发生。

    益生菌是摄入足够数量能够对宿主健康产生有益影响的活性微生物。益生菌对肠道健康和免疫调节有积极的作用。乳酸杆菌和双歧杆菌是最常用的有益健康的益生菌菌株,这些微生物是存在于人类胃肠道中的共生微生物。那么,益生菌是否能在抗衰老过程中发挥作用呢?我们首先了解衰老的机制以及衰老与肠道菌群的关系。

    衰老的理论、机制和特征

    人们提出了多种理论来解释人类的衰老。关于人类衰老的现代生物学理论目前可分为两大类:程序化理论和损伤理论。程序化理论认为,衰老是由于某些基因的顺序表达变化、激素程序性变化以及免疫系统的程序性下降引起的。而损伤理论认为,人体细胞由于多次使用而损伤。在生命后期,细胞失去了再生的能力,最终导致有机体的死亡。交联蛋白的积累、DNA损伤和自由基损伤细胞,导致衰老和死亡。

    衰老的完整机制尚未阐明。衰老机制可以在机体水平和细胞水平上进行讨论。在某种程度上,机体过早衰老是由基因组成控制的。Klotho是一种用于衰老研究的小鼠突变体,klotho基因的突变会加速衰老。Klotho基因编码一种分泌性蛋白,与微生物和植物的β-葡糖苷酸酶具有同源性,Klotho基因突变表现出与人类衰老相似的症状,比如寿命缩短、不育、体力活动减少等等。外源性补充Klotho蛋白可以逆转突变动物器官衰老相关的功能障碍,因此,Klotho在衰老过程中起着关键作用,也被称为抗衰老激素。

    细胞水平的衰老在很大程度上取决于细胞的增殖能力。端粒是真核细胞染色体的一种特殊结构,正常细胞每分裂一次,端粒就会缩短。当端粒缩短到一定大小时,细胞分裂就会停止。对干细胞而言,一种叫做端粒酶的特殊酶可以阻止或修复端粒的缩短。端粒主要易受衰老相关的变化的影响,与炎性损伤有关。研究已经证明,抗炎饮食可以减缓端粒的缩短,降低心血管风险和死亡率。饮食不平衡和肥胖与炎症相关的衰老有关。

    基因组不稳定、端粒侵蚀、表观遗传变化、线粒体功能障碍、细胞衰老、细胞间通讯的丢失或改变、蛋白质稳态的丢失和营养传感失调都是衰老相关的原因。那些扰乱新陈代谢和导致炎症的环境压力可以影响有机体的寿命。DNA稳定性的破坏可能导致DNA复制错误并产生活性氧,这可能是导致遗传病变的原因。组蛋白修饰和DNA甲基化等表观遗传变化对能够改变寿命的环境因素非常敏感。代谢变化也会影响与衰老相关的表观遗传变化。

    DNA损伤、活性氧和炎症也参与线粒体功能障碍,线粒体功能障碍也与衰老有关,在线粒体疾病患者中可观察到衰老相关的症状。MOTS-c(线粒体开放阅读框12S rRNA-C)是一种线粒体来源的多肽,可以控制代谢稳态,避免衰老相关的代谢影响。MOTS-c被认为与寿命延长有关。

    蛋白质稳态通过修复或降解受损和错误折叠的蛋白质来防止它们的积累。随着年龄的增长,细胞保持其蛋白质稳态的能力逐渐衰退,这也进一步导致生物有机体的功能丧失。泛素-蛋白酶体和自噬-溶酶体系统的恶化也与衰老有关。衰老、炎症与环境因素相互关联,进一步研究衰老机制及其特征是十分必要的。

    衰老与肠道菌群

    遗传和环境因素会影响健康老化,饮食和肠道菌群也在衰老过程中起着重要作用。衰老与肠道菌群的变化有关,而这些变化往往与胃肠道和饮食模式的变化以及认知和免疫功能下降有关,最终导致衰弱。因此,饮食模式有助于恢复老年人的肠道菌群,从而延长个体的健康寿命和减少衰弱。

    老年人的肠道菌群表现为细菌多样性较低、优势物种发生变化、有益共生菌减少、兼性厌氧菌增多以及短链脂肪酸的产生明显减少。具体来说,厚壁菌门细菌(梭菌簇XIVa、普氏栖粪杆菌、双歧杆菌)的水平显著下降,而变形菌门细菌水平升高。同样,一些研究也报道在生命后期,乳酸杆菌的水平也明显下降。

    微生物代谢活性的降低也与衰老相关疾病相关,比如衰弱、认知能力下降、食欲下降、排便不规律、运动能力下降、糖尿病、体重减轻、关节炎等等。肠道菌群对宿主的代谢和营养有很大的影响。一些微生物代谢产物,比如短链脂肪酸,被宿主系统吸收后,有助于维持器官的功能。因此,微生物代谢物在人类健康寿命中具有重要的作用。

    人体各个发育阶段有着不同的因素影响着我们的肠道菌群。在生命的早期阶段,肠道菌群的变化不一定与宿主系统的健康状况相关;但是,肠道菌群的变化对老年人的健康状况和身体衰弱有很大的影响。

    某些微生物的变化,比如普氏栖粪杆菌的减少,与身体衰弱呈负相关,而其它微生物的变化则对宿主有利。肠道菌群的变化并不是从生命的某个特定阶段开始的,但是微小变化的积累可能会导致生命后期的急剧变化并加速衰老,特别是当宿主的身体状况不佳时。此外,饮食和生活方式是影响肠道菌群变化的关键因素,健康的饮食习惯可以延长老年人的健康寿命。地域和种族差异对肠道菌群变化和衰弱也有一定的影响。

    益生菌的抗衰老特性

    均衡的饮食和身体运动与健康寿命的增加和健康的衰老有关,而这些又都与肠道菌群有关。那么,补充益生菌是否具有抗衰老作用呢?最近的研究表明,补充益生菌可以延长寿命和延缓衰老。

    秀丽隐杆线虫具有寿命短、身体透明易于观察、饲养成本低、可长期保存、实验可操作性强等优点,同时,它的基因与哺乳动物在进化上都是保守的,而且与人类基因的同源性达60-80%,因此成为衰老研究中常用的模式生物。

    2013年,中国农业大学的研究人员给秀丽隐杆线虫饲喂从广西巴马百岁老人粪便中分离的唾液乳杆菌可以延长线虫的平均寿命11.9%,其抗衰老作用可能与唾液乳杆菌抑制线虫生长发育、增强SOD酶活性和提高XTT还原能力有关。

    2014年,韩国的研究人员给野生型和突变型的秀丽隐杆线虫饲喂益生菌地衣芽孢杆菌,这是从韩国发酵食品中分离的一种菌,以观察其对线虫寿命的影响。与饲喂大肠杆菌相比,地衣芽孢杆菌可以延长金黄色葡萄球菌感染的野生型秀丽隐杆线虫的寿命达45%。然而,使用突变型秀丽隐杆线虫,包括5-羟色胺受体基因突变(ser-1和ser-7)、色氨酸羟化酶基因突变(tph-1)、5-羟色胺门控氯离子通道基因突变(mod-1)和参与5-羟色胺和多巴胺合成的芳香族氨基酸脱羧酶基因突变(bas-1),发现地衣芽孢杆菌对5-羟色胺信号系统有影响。因此,地衣芽孢杆菌可通过调节5-羟色胺信号延长寿命。

    2016年,日本的研究人员在秀丽隐杆线虫中研究了加氏乳杆菌的寿命延长作用和机制。与对照组相比,喂食加氏乳杆菌的线虫的寿命延长了约37%。此外,加氏乳杆菌可以上调线虫skn-1基因的表达,它们在氧化应激调节、抗氧化防御反应中发挥作用。加氏乳杆菌通过p38 MAPK信号通路直接激活SKN-1的活性。氧化应激反应是由衰老过程中的线粒体功能障碍引起的,加氏乳杆菌可以显著增加线粒体的数量。因此,加氏乳杆菌可以通过增强线虫对氧化应激的抵抗力并通过刺激先天免疫应答信号,来延长线虫的寿命。

    快速衰老小鼠也是一种常用于衰老相关研究的动物模型,该小鼠在生命早期就出现了本该在老年期才出现的身体各部位功能衰老的现象。

    2007年,来自日本的研究人员发现,益生菌乳酸乳球菌乳脂亚种可以减少快速衰老小鼠的骨质流失、脱毛和皮肤溃疡的发生,同时增加IL-12和IFN-γ的水平。肠道菌群分析显示,补充益生菌对肠球菌、拟杆菌和双歧杆菌的含量没有影响,但是可以显著降低葡萄球菌的含量。总之,乳酸乳球菌乳脂亚种可能是一个强有力的抑制或延缓衰老相关后果的益生菌。

    2018年,同样是来自日本的研究人员报道了另一种叫做乳酸乳球菌乳亚种的益生菌的延长寿命的特性。补充益生菌乳酸乳球菌乳亚种可以减少快速衰老小鼠肺和肝脏的病理后果以及肝细胞病灶变化的发生率,降低IL-1β的表达。此外,益生菌乳酸乳球菌乳亚种还可以显著抑制衰老相关的皮肤变薄和肌肉萎缩。补充益生菌乳酸乳球菌乳亚种的小鼠浆细胞样树突状细胞的活性也明显更高。总之,长期补充益生菌可能通过激活浆细胞样树突状细胞维持免疫系统,来延缓衰老和延长寿命。

    补充益生菌乳酸乳球菌乳亚种还能增加IFN-α诱导活性,降低衰老相关的皮肤变薄,提高初始T细胞的比例,增加紧密连接相关基因的表达以及抑制肌肉萎缩相关基因的表达。总的来说,补充益生菌的小鼠衰老评分显著降低了。因此,长期补充益生菌可以预防免疫衰老和其它衰老表型。

    那么,益生菌在人体上是否具有抗衰老的作用呢?目前这方面的临床试验还十分有限,一项研究报道了益生菌抗人体皮肤衰老的特性。

    2015年,韩国的研究人员给41-59岁的皮肤干燥、有皱纹的人类志愿者补充益生菌植物乳杆菌,为期12周。结果发现,益生菌可以减少皮肤皱纹、脱水,增加皮肤光泽和皮肤弹性。因此,益生菌植物乳杆菌具有抗人体皮肤衰老的特性。

    结论

    衰老与多种复杂的生物、环境、地理、行为过程有关,也是许多慢性疾病的最强危险因素。随着年龄的增长,身体应对环境压力的能力变得越来越低,导致大量生理平衡的破坏,包括炎症、氧化应激、代谢功能紊乱和线粒体损伤。肠道菌群在维持宿主免疫系统、抗氧化系统、认知等方面发挥着重要作用。肠道菌群与几乎所有关键的衰老风险因素有关,使其成为对抗神经退行性病变、糖尿病、肥胖症、心血管疾病和其它衰老相关的慢性疾病的强有力的靶点。随着年龄的增长,保持肠道菌群的健康和多样性是健康衰老的一个主要生物标志物。

    众所周知,补充益生菌对肠道菌群健康有着显著影响。虽然一些研究描述了益生菌的抗衰老特性,但大多在动物身上进行,相关的临床试验还非常有限,益生菌介导的长寿机制也尚未完全阐明。然而,许多研究已经报道了益生菌在预防和治疗衰老相关的慢性疾病中的作用,也表明益生菌在抗衰老中具有巨大的潜力。深入研究益生菌-肠道菌群-长寿之间的联系有助于延长人类的健康寿命和预期寿命,通过健康的生活方式调整肠道菌群的组成或将有助于老龄化与健康同行,助力全球健康老龄化。

参考文献:
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