探索身体健康的男性和女性表观遗传衰老与肠道微生物组组成之间的关系

在medRxiv*预印本服务器上最近发布的一项研究中，研究人员调查了身体健康个体的肠道微生物组、身体健康和表观遗传衰老之间的关系。

研究：肠道微生物组的改变与表观遗传年龄加速和身体健康有关。图片来源：wavebreakmedia/Shutterstock.com

*重要通知：medRxiv发布未经同行评审的初步科学报告，因此不应被视为结论性的、指导临床实践/健康相关行为的报告，或被视为既定信息。

背景

许多研究表明，健康的生活方式可以延长个人的寿命并减少与生活方式相关的疾病。表观遗传时钟测量生物年龄并受到生活方式和基因的影响，可以准确预测年龄并与生物标志物和死亡风险相关。

最近，研究人员基于与身体健康相关的基因开发了DNAmFitAge，其中身体健康的个体似乎具有更年轻的生物年龄和更好的与年龄相关的结果。微生物组是一个高度适应性的系统，会随着年龄的增长而变化，从而影响免疫力、炎症和寿命。

探索微生物组、表观遗传衰老和健康水平之间的联系可以显着提高当前对人类健康、疾病和衰老的理解。

关于该研究

在本研究中，研究人员调查了80名38至84岁之间身体健康的个体的肠道微生物组。分析这些数据以确定微生物组、身体健康和表观遗传年龄加速之间的关系。

测量最大摄氧量来评估心血管健康，而最大握力和垂直跳跃分别用于评估整体肌肉和腿部力量。使用身体成分监测仪测定体重指数(BMI)值。

使用酶联免疫吸附测定(ELISA)对血浆鸢尾素水平进行定量，而氧化还原平衡则根据抗氧化能力和活性氧代谢物计算。还收集粪便样本用于微生物组分析和DNA提取。

Illumina测序用于分析微生物DNA，而生物信息学分析则评估读数和分类学特征的质量。使用InfiniumMmethylationEPICBeadChip测量表观基因组范围内的DNA甲基化。

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下载最新版本

使用Horvath的在线年龄计算器和DunedinPACE软件包应用DNA甲基化衰老时钟。使用Python包进行统计分析，包括t检验和Pearson相关系数，分别用于比较和相关。

研究结果

肠道微生物组组成存在性别差异，男性和女性中厚壁菌门和变形菌门分别更丰富。还观察到表观遗传衰老与微生物组多样性之间的关联，因此表明微生物熵增加可能与表观遗传衰老加速有关。

在物种水平上，某些细菌与表观遗传衰老呈正相关或负相关，例如雄性的青春双歧杆菌和大肠杆菌，以及雌性的一致拟杆菌和普通拟杆菌。

与精神障碍和炎症有关的产气柯林斯菌也与男性年龄加速呈正相关。相反，抗炎AnaerostipesHardus表现出负相关。

与表观遗传衰老相关的细菌丰度与实际年龄并不相符。这表明促炎细菌与衰老加速之间存在潜在的因果关系。

对细菌途径的检查表明年龄加速与健康相关参数之间存在关联。例如，胞苷二磷酸(CDP)-二酰基甘油和黄素生物合成途径显示，男性中与年龄加速呈负相关，但与女性中呈正相关。

研究人员进一步探讨了微生物组与运动相关测量值之间的关系。在男性中，微生物多样性与JumpMax、VO2max和氧化还原平衡呈负相关，与甘油三酯水平呈正相关。在女性中，微生物多样性与体重指数和认知测试表现呈负相关。

特定细菌种类与运动相关参数相关。在女性中，年龄增长与多雷亚(Dorealongicatena)和拟杆菌(Bacteroidetes)有关，前者与肥胖的代谢风险有关，特别是与溃疡性结肠炎严重程度有关的拟杆菌(BacteroidesUniformis)和普通拟杆菌(Bacteroidesvulgatus)。

食糖梭菌与男性的最大摄氧量呈强正相关，这可能是由于其抗炎特性和短链脂肪酸的产生。真杆菌属CAG180与握力和跳跃高度呈负相关。

氧化还原平衡与特定分子途径呈正相关，而鸢尾素水平与女性中的上限二酰基甘油途径呈负相关。这些观察结果表明认知表现、激素水平和代谢途径之间存在潜在联系。

结论

微生物群是动态的，对营养、运动和健康等因素有反应，同时也随着时间的推移表现出稳定性。寿命、激素和健康水平方面的性别差异会导致微生物组的变化。

厚壁菌门和拟杆菌门是健康个体肠道微生物组中的优势门;然而，在高度健康的运动员中，它们的比例有所不同。变形菌的增加与男性年龄的加速呈正相关，这可能会影响表观遗传衰老，而抗炎的AnaerostipesHardus则呈负相关。

在女性中，年龄加速与长链拟杆菌、统一拟杆菌和普通拟杆菌有关，这些细菌与代谢风险和溃疡性结肠炎的严重程度有关。Fusicatenibactersaccharivorans与男性的VO2max呈正相关，而真杆菌Sp.CAG180会对身体表现产生负面影响。

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