益生元半乳糖寡糖对衰老肠道的多效性影响( The pleiotropic effects of prebiotic galacto-oligosaccharides on the aging gut )

JW Arnold J Roach S Fabela E Moorfield MA Azcarate-Peril

背景益生元低聚半乳糖(GOS)对肠道健康有广泛的有益影响。在这项研究中，我们确定了GOS饮食对肠道老化特征的影响：微生物群失调、炎症和肠道屏障缺陷（“漏肠”）。在艰难梭菌感染的小鼠模型中，我们还评估了短期GOS喂养是否影响衰老的肠道对抗生素挑战的反应。最后，我们评估结肠有机化合物是否能够复制体内观察到的GOS应答者-非应答者表型。结果老年动物具有明显的微生物组特征,非糖分解菌与糖分解菌的比例增加,相应地,乳糖糖苷酶的丰度低于幼龄动物。GOS降低了总体多样性，增加了特异性糖分解菌（类杆菌属和乳杆菌属）的丰度，增加了幼龄和老年动物的？-半乳糖苷酶的丰度，增加了非糖分解生物；然而，没有观察到稳健的、均匀的双歧效应。GOS降低了老年小鼠与年龄相关的肠通透性增加和MUC2表达和粘液厚度增加。Clyndamicin降低了老年小鼠双歧杆菌的数量，同时增加了Akkermansia、梭菌、共球菌、芽孢杆菌、拟杆菌和瘤胃球菌。抗生素对血清炎症标志物的调节作用大于GOS。在抗生素组的对照组和GOS日粮中观察到较高的血清IL-17和IL-6水平，并且在这些组中，GOS日粮组的IL-6水平较高，而不考虑年龄，并且在对照组中老年动物的IL-6水平高于年轻动物。RTqPCR显示老年小鼠远端结肠组织TNF基因表达显著增加,GOS饮食可降低TNF基因表达。小鼠结肠转录组学分析显示，老年动物中参与小分子代谢过程的基因表达增加，特别是呼吸体的基因表达增加，这可能表明氧化代谢和能量效率增加。在幼鼠中，GOS诱导了结合相关基因的表达。galectin基因Lgals1是一种通过糖基连接分子的凝集素,是免疫应答的重要调节剂,还在幼鼠体内诱导了PI3K-Akt和ECM-受体相互作用通路。在益生元存在的情况下，小鼠对GOS注射到结肠组织中表现出可变的双歧化反应，其粪便再现了体内观察到的应答和无应答表型，提示微生物区系的组成和功能是表型的主要贡献者。结论日粮GOS通过促进肠道微生物组成和宿主基因表达的改变，调节衰老肠道的动态平衡，从而降低肠道通透性和增加黏液生成。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一个决定因素，特别是从galectin-1在年轻而不是老年小鼠中的诱导表现出来。

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