Nat Aging | 郑琰/王笑峰/唐惠儒团队发现老年衰弱相关的肠道微生物和循环代谢物特征

引言

衰弱影响全球约四分之一的中老年人，其特征为生理储备下降和应对压力源的脆弱性增加【1】。与日历年龄相比，衰弱可以更好地反映老年人的健康状况并预测不良健康事件的发生【2】。尽管近年来关于衰弱的研究取得了一些进展，但其背后的生物学机制仍有待进一步探索。

肠道微生物与多种增龄性疾病的发生密切相关，被认为是改善老年人健康和延缓衰老的关键因素【3】。多项研究揭示了与日历年龄相关的肠道微生物变化，但其在健康老龄化的作用仍不明确。衰弱状态下的微生物改变与增龄过程中微生物变化不同，且两者不可互相代替【4】。理解这些变化对于开发干预措施以减轻与衰老相关的健康下降至关重要。

2024年7月25日，复旦大学生命科学学院/人类表型组研究院郑琰研究员团队、王笑峰教授团队和唐惠儒教授团队联合在Nature Aging杂志上发表了题为Gut microbial features and circulating metabolomic signatures of frailty in older adults的研究论文。这项研究首次在大规模人群队列中将肠道微生物和血液代谢组数据整合到关于老年人衰弱的研究中，识别到了多种与衰弱严重程度密切关联的微生物和代谢物特征，并表明这些微生物特征在识别严重衰弱和高风险死亡个体的能力要优于传统评估工具。

研究基于如皋纵向衰老队列（Rugao Longitudinal Ageing Study，RLAS）的1821名62-96岁的老年人，使用衰弱指数（Frailty index，FI）对其衰弱程度进行评估，并根据FI分数将参与者分为不同衰弱严重程度组别。利用采集的粪便、血浆样本进行粪便宏基因组学和血液核磁共振代谢组学分析。同时随访记录了参与者的两年生存情况。

研究人员首先发现多种宿主因素对肠道微生物有显著影响，其中衰弱严重程度对肠道微生物的影响最大，超过了年龄性别等人口统计学因素、血压血糖等临床生理生化因素以及多种生活方式或健康指标。通过多因素校正模型，研究团队发现，在校正年龄、性别、生活方式等因素后，18个肠道菌种丰度与衰弱严重程度显著相关。为进一步验证肠道菌群与衰弱的关联是否具有人群普适性，研究团队收集了约400例来自中国和美国的高质量研究人群的肠道菌群数据集。在校正年龄、性别等多因素后，9个肠道菌种丰度与衰弱的关联能够得到复现。

研究者采用机器学习算法构建衰弱状态诊断模型。研究表明，将菌种和代谢物特征添加到传统因素的分类模型中后，模型对严重衰弱老年人的识别效能显著提高；而在识别非衰弱个体时，菌群特征或代谢物特征起到的提升识别效能能力有限。研究人员还基于衰弱累积缺陷模型，构建了微生物衰弱指数（FI-microbiota），代谢物衰弱指数（FI-metabolite），以及它们与传统衰弱指数（FI-tradition）联合的综合衰弱指数（FI-combined）。分析表明，校正年龄和性别后，FI-microbiota与2年内的全因死亡风险关联比FI-metabolite、FI-tradition甚至FI-combined更强。在同时校正年龄、性别、FI-tradition和FI-metabolite的模型中，FI-microbiota仍与2年全因死亡风险显著相关。

综上所述，这项研究探索了与衰弱严重程度相关的肠道微生物特征和循环代谢物特征，构建了菌群衰弱指数，并发掘其成为非侵入性衰弱评估工具的潜力，为未来在老年人群中发展基于肠道微生物的无创健康监测提供了有力数据支撑。

参考文献

1. Frailty in Older People. Lancet 381, 752–762 (2013).

2. Song, X., Mitnitski, A. & Rockwood, K. Prevalence and 10-Year Outcomes of Frailty in Older Adults in Relation to Deficit Accumulation. Journal of the American Geriatrics Society 58, 681–687 (2010)

3. Ghosh, T. S., Shanahan, F. & O’Toole, P. W. The gut microbiome as a modulator of healthy ageing. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 1–20 (2022) doi:10.1038/s41575-022-00605-x

4. DeJong, E. N., Surette, M. G. & Bowdish, D. M. E. The Gut Microbiota and Unhealthy Aging: Disentangling Cause from Consequence. Cell Host & Microbe 28, 180–189 (2020)

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“BioArt”

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