低聚半乳糖对衰老肠道的多效作用

当生命逐渐衰老时，肠道微生物群的脆弱性和随之而来的疾病易感性显得更加突出。

老年人肠道菌群中双歧杆菌、普氏栖粪杆菌（Faecalibacterium prausnitzii）和XIVa梭菌的丰度减少，而产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）、大肠杆菌、肠球菌、链球菌、葡萄球菌、肠杆菌的丰度增加。

因此，衰老的人类肠道微生物群显示出与短链脂肪酸(SCFAs)生产相关的基因缺失和糖分解能力下降，淀粉、蔗糖、半乳糖、糖酵解和糖异生代谢途径的表达降低；伴随着纤维分解微生物的损失；以及蛋白水解功能的全面增强。

益生元低聚半乳糖(GOS)对肠道健康有广泛的有益影响。近日，来自美国北卡罗莱纳大学医学院的研究人员在《Microbiome》上发表文章，题为《益生元低聚半乳糖对衰老肠道的多效性作用》。

在这项研究中，研究人员确定了GOS饮食对肠道老化特征的影响。

在艰难梭状芽胞杆菌感染的小鼠模型中，研究人员还评估了短期喂养低聚半乳糖是否会影响衰老的肠道对抗生素挑战的反应。最后，评估结肠类器官是否能复制体内观察到的低聚半乳糖应答-非应答表型。

结 果 

老年动物有一个独特的微生物组，其特征是非糖化细菌与糖化细菌的比例增加，相应地，β-半乳糖苷酶的丰度较低。

低聚半乳糖降低了总体多样性，增加了特定的糖化细菌（拟杆菌和乳酸杆菌的种类）的丰度。

增加了幼年和老年动物中β-半乳糖苷酶的丰度，并增加了非糖化生物；但是，没有观察到强有力的、均匀的双歧作用。

低聚半乳糖降低了老年小鼠与年龄相关的肠通透性增加，增加了MUC2 的表达和黏液厚度。

抗生素降低了老年小鼠双歧杆菌的丰度，同时增加了阿克曼菌、梭状芽孢杆菌、粪球菌、芽孢杆菌、拟杆菌和瘤胃球菌。

抗生素在调节血清炎症标志物方面比低聚半乳糖更有效。在抗生素组的对照组和低聚半乳糖饮食中观察到较高的血清IL-17和IL-6水平，并且在这些组中，无论年龄大小，低聚半乳糖组的IL-6水平较高，并且与对照饮食组的幼年动物相比，老年动物的IL-6水平较高。

RTqPCR显示老年小鼠远端结肠组织中TNFα的基因表达显著增加，低聚半乳糖饮食降低了这种表达。

结肠转录组学分析显示，在年老的动物中，小分子代谢过程，特别是呼吸体相关基因的表达增加，这可能表明氧化代谢和能量效率增加。

在幼龄小鼠中，低聚半乳糖诱导了结合相关基因的表达。半乳糖凝集素基因Lgals1是一种β-半乳糖结合凝集素，通过其糖基连接分子，是免疫应答的重要调节剂，PI3K-Akt和ecm受体相互作用通路也在年轻小鼠中被诱导。

在益生元存在的情况下，将GOS注射到结肠类有机物中，小鼠粪便显示出不同的双歧作用，重现了体内观察到的应答和非应答表型，这表明微生物群的组成和功能是表型的主要贡献者。

 结 论 

膳食GOS通过促进微生物组分和宿主基因表达的变化来调节老化肠道的内稳态，这种变化转化为降低肠道通透性和增加粘液生成。

年龄是益生元如何影响肠道上皮细胞的微生物组和表达的决定因素，尤其是在年轻而非老年小鼠中诱导半乳糖凝集素-1时更为明显。

参考文献：

Arnold Jason W,Roach Jeffery,Fabela Salvador et al. The pleiotropic effects of prebiotic galacto-oligosaccharides on the aging gut.[J] .Microbiome, 2021, 9: 31.

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