腸道微生物組變化與表觀遺傳時鐘年齡加速和身體健康相關(guān)的研究
表觀遺傳時鐘是一種基于DNA甲基化水平的生物標(biāo)志物，能夠準(zhǔn)確預(yù)測個體的生物學(xué)年齡，并與多種疾病和死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。研究表明，健康的生活方式，特別是規(guī)律的體育鍛煉，能夠延緩衰老過程，降低生活方式相關(guān)疾病的發(fā)生率。此外，腸道微生物組在人體健康中扮演著重要角色，其組成會隨著年齡的增長而發(fā)生變化，但其與表觀遺傳時鐘之間的關(guān)系尚未明確。
近日，匈牙利體育科學(xué)大學(xué)體育科學(xué)研究所/日本早稻田大學(xué)Zsolt Radák團(tuán)隊(duì)探討了腸道微生物組與表觀遺傳年齡加速及身體素質(zhì)（physical fitness）之間的關(guān)系。研究通過收集健康活躍個體的糞便樣本、血液樣本以及運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，利用表觀遺傳時鐘分析個體的生物學(xué)年齡，并研究腸道微生物組與這些因素之間的相關(guān)性。研究結(jié)果揭示了腸道微生物組多樣性與表觀遺傳年齡加速之間的聯(lián)系，并指出某些特定細(xì)菌種類與健康狀態(tài)和運(yùn)動能力的關(guān)系。相關(guān)研究成果以《Alterations of the gut microbiome are associated with epigenetic age acceleration and physical fitness》為題發(fā)表于《Aging Cell》期刊。
標(biāo)題：Alterations of the gut microbiome are associated with epigenetic age acceleration and physical fitness（腸道微生物組的改變與表觀遺傳年齡加速和身體素質(zhì)有關(guān)）
發(fā)表時間：2024-02-27
發(fā)表期刊：Aging Cell
影響因子： IF8 /Q1
技術(shù)平臺：宏基因組、表觀遺傳時鐘等（易基因金牌產(chǎn)品）
表觀遺傳時鐘可以檢測衰老過程，并預(yù)測疾病的發(fā)生率和死亡率。較高的身體素質(zhì)水平與較慢的衰老過程和更健康的壽命相關(guān)。腸道微生物組在多種疾病以及衰老過程中會發(fā)生變化，但其與表觀遺傳時鐘的關(guān)系尚未被深入研究。本研究從身體活躍的個體中收集了宏基因組學(xué)（糞便樣本）、表觀遺傳學(xué)（血液樣本）和運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過應(yīng)用表觀遺傳衰老時鐘，研究了腸道菌群、基于血液的表觀遺傳年齡加速和身體健康（身體素質(zhì)）之間的關(guān)系。分析結(jié)果表明，身體活躍的中年/老年個體腸道微生物組的熵（entropy）增加與表觀遺傳衰老加速、身體素質(zhì)下降或健康狀況受損相關(guān)。此外研究結(jié)果還表明，較慢的表觀遺傳衰老和較高的身體素質(zhì)水平與一些通常具有抗炎作用的細(xì)菌種類豐度變化相關(guān)。總之，本研究數(shù)據(jù)表明，微生物組變化可能與表觀遺傳年齡加速和身體素質(zhì)相關(guān)。
研究方法
（1）健康活躍男性和女性的腸道微生物組特征
研究發(fā)現(xiàn)，健康活躍個體的腸道微生物組在門水平上以厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）為主，且男性和女性在微生物組組成上存在顯著差異。如女性的厚壁菌門豐度相對較低，而變形菌門（Proteobacteria）相對豐度較高。此外，某些特定細(xì)菌種類（如大腸桿菌Escherichia coli）在女性中更為常見。
（a）從80名年齡在38-84歲之間的健康活躍個體中收集了宏基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)和運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，并研究表觀遺傳年齡加速、腸道菌群和身體素質(zhì)之間的關(guān)系。
（b）研究樣本包括45名女性和34名男性，覆蓋了38個不同的年齡組，年齡范圍為38-84歲。
（c）分別展示男性和女性的門水平分布（僅顯示豐度較高的門）。
（d）比較男性和女性在不同門水平上的平均相對豐度差異。
（2）微生物組與表觀遺傳衰老時鐘的關(guān)聯(lián)
研究結(jié)果表明，腸道微生物組多樣性與表觀遺傳時鐘年齡加速之間存在顯著正相關(guān)。具體來說，某些細(xì)菌門（如男性中的放線菌門Actinobacteria和變形菌門Proteobacteria，女性中的擬桿菌門Bacteroidetes）的相對豐度與表觀遺傳年齡加速呈正相關(guān)。此外，某些特定細(xì)菌種類（如男性中的Collinsella aerofaciens和Escherichia coli，女性中的Bacteroides uniformis和Bacteroides vulgatus）也與表觀遺傳年齡加速顯著相關(guān)。
（H） 實(shí)際年齡與表觀遺傳時鐘預(yù)測值之間的Pearson相關(guān)性。
（I） 實(shí)際年齡、年齡加速和衰老速度之間的Pearson相關(guān)性。 
圖3：腸道微生物組與表觀遺傳衰老時鐘的相關(guān)性
（a-b） 腸道微生物組多樣性（通過相對豐度的香農(nóng)熵(Shannon entropy)測量）在種（s）、屬（g）、科（f）、目（o）、綱（c）、門（p）和界（k）水平上與實(shí)際年齡、表觀遺傳年齡加速以及衰老速度的相關(guān)性分析。
（c-d） 對門水平相對豐度的類似相關(guān)性分析。
（e-f） 對腸道微生物組中豐富物種的類似相關(guān)性分析。括號形式顯示門，縮寫為門前四個字母。
（g-h）對腸道微生物組中最為富集的細(xì)菌代謝通路（spwy.，superpathway；bios.，biosynthesis）的類似相關(guān)性分析。
（3）微生物組與運(yùn)動相關(guān)參數(shù)的相關(guān)性分析
研究結(jié)果表明，腸道微生物組多樣性與運(yùn)動能力參數(shù)之間存在顯著負(fù)相關(guān)。如在男性中，微生物組多樣性與最大攝氧量（VO2max）、垂直跳躍高度（JumpMax）和氧化還原平衡（Redox Balance）呈負(fù)相關(guān)，而與甘油三酯水平呈正相關(guān)。在女性中，微生物組多樣性與體重指數(shù)（BMI）和認(rèn)知測試表現(xiàn)呈負(fù)相關(guān)。此外，某些特定細(xì)菌種類（如男性中的Fusicatenibacter saccharivorans，女性中的Roseburia faecis）與運(yùn)動能力參數(shù)顯著相關(guān)。
（c-d） 對門水平相對豐度的類似相關(guān)性分析。
（e-f） 對腸道微生物組中豐富物種的類似相關(guān)性分析。
（g-h） 對腸道微生物組中最富集的細(xì)菌代謝通路的類似相關(guān)性分析。
（4）飲食和藥物使用與健康活躍個體的運(yùn)動相關(guān)參數(shù)、表觀遺傳時鐘和腸道微生物組的關(guān)聯(lián)
研究還探討了飲食和藥物使用對運(yùn)動能力、表觀遺傳時鐘和腸道微生物組的影響。例如，素食者與非素食者相比，高密度脂蛋白（HDL）水平更高。使用降壓藥物的個體表觀遺傳年齡預(yù)測值更高，而握力（GripMax）與降壓藥物使用呈負(fù)相關(guān)。此外，某些特定細(xì)菌種類（如Roseburia faecis）的豐度與降壓藥物使用顯著相關(guān)。
易小結(jié)
本研究通過宏基因組學(xué)、表觀遺傳衰老時鐘和運(yùn)動相關(guān)參數(shù)研究揭示了腸道微生物組與表觀遺傳年齡加速和運(yùn)動能力之間的顯著關(guān)聯(lián)。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了腸道微生物組在健康衰老中的重要作用，并為開發(fā)基于腸道微生物組的健康干預(yù)措施提供了理論依據(jù)。填補(bǔ)了腸道微生物組與表觀遺傳時鐘之間關(guān)系的研究空白。通過揭示腸道微生物組與生物學(xué)年齡及運(yùn)動能力之間的聯(lián)系，為理解衰老過程提供新的視角。此外，研究結(jié)果還強(qiáng)調(diào)了體育鍛煉在維持健康微生物組和延緩衰老中的重要作用。
未來的研究可以進(jìn)一步探討腸道微生物組與表觀遺傳時鐘之間的因果關(guān)系，并研究飲食、運(yùn)動和藥物干預(yù)對腸道微生物組和表觀遺傳年齡的影響。
參考文獻(xiàn)：Torma F, et al. Alterations of the gut microbiome are associated with epigenetic age acceleration and physical fitness. Aging Cell. 2024 Feb 27:e14101. doi: 10.1111/acel.14101.
近日，匈牙利體育科學(xué)大學(xué)體育科學(xué)研究所/日本早稻田大學(xué)Zsolt Radák團(tuán)隊(duì)探討了腸道微生物組與表觀遺傳年齡加速及身體素質(zhì)（physical fitness）之間的關(guān)系。研究通過收集健康活躍個體的糞便樣本、血液樣本以及運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，利用表觀遺傳時鐘分析個體的生物學(xué)年齡，并研究腸道微生物組與這些因素之間的相關(guān)性。研究結(jié)果揭示了腸道微生物組多樣性與表觀遺傳年齡加速之間的聯(lián)系，并指出某些特定細(xì)菌種類與健康狀態(tài)和運(yùn)動能力的關(guān)系。相關(guān)研究成果以《Alterations of the gut microbiome are associated with epigenetic age acceleration and physical fitness》為題發(fā)表于《Aging Cell》期刊。
標(biāo)題：Alterations of the gut microbiome are associated with epigenetic age acceleration and physical fitness（腸道微生物組的改變與表觀遺傳年齡加速和身體素質(zhì)有關(guān)）
發(fā)表期刊：Aging Cell
影響因子： IF8 /Q1
技術(shù)平臺：宏基因組、表觀遺傳時鐘等（易基因金牌產(chǎn)品）
表觀遺傳時鐘可以檢測衰老過程，并預(yù)測疾病的發(fā)生率和死亡率。較高的身體素質(zhì)水平與較慢的衰老過程和更健康的壽命相關(guān)。腸道微生物組在多種疾病以及衰老過程中會發(fā)生變化，但其與表觀遺傳時鐘的關(guān)系尚未被深入研究。本研究從身體活躍的個體中收集了宏基因組學(xué)（糞便樣本）、表觀遺傳學(xué)（血液樣本）和運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過應(yīng)用表觀遺傳衰老時鐘，研究了腸道菌群、基于血液的表觀遺傳年齡加速和身體健康（身體素質(zhì)）之間的關(guān)系。分析結(jié)果表明，身體活躍的中年/老年個體腸道微生物組的熵（entropy）增加與表觀遺傳衰老加速、身體素質(zhì)下降或健康狀況受損相關(guān)。此外研究結(jié)果還表明，較慢的表觀遺傳衰老和較高的身體素質(zhì)水平與一些通常具有抗炎作用的細(xì)菌種類豐度變化相關(guān)。總之，本研究數(shù)據(jù)表明，微生物組變化可能與表觀遺傳年齡加速和身體素質(zhì)相關(guān)。
研究方法
- 研究共納入80名年齡在38~84歲之間的健康活躍個體，收集其糞便樣本、血液樣本，并進(jìn)行運(yùn)動能力測試。
- 對糞便樣本進(jìn)行宏基因組測序，分析腸道微生物組組成和多樣性。
- 利用多種表觀遺傳衰老時鐘（如Horvath泛組織時鐘、Hannum時鐘、PhenoAge時鐘等）計(jì)算個體的表觀遺傳年齡，并計(jì)算表觀遺傳年齡加速值。
- 分析評估腸道微生物組與表觀遺傳年齡加速、運(yùn)動能力參數(shù)之間的關(guān)系。
（1）健康活躍男性和女性的腸道微生物組特征
研究發(fā)現(xiàn)，健康活躍個體的腸道微生物組在門水平上以厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）為主，且男性和女性在微生物組組成上存在顯著差異。如女性的厚壁菌門豐度相對較低，而變形菌門（Proteobacteria）相對豐度較高。此外，某些特定細(xì)菌種類（如大腸桿菌Escherichia coli）在女性中更為常見。
圖1：中年/老年健康活躍男性和女性的腸道微生物組特征
（a）從80名年齡在38-84歲之間的健康活躍個體中收集了宏基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)和運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，并研究表觀遺傳年齡加速、腸道菌群和身體素質(zhì)之間的關(guān)系。
（b）研究樣本包括45名女性和34名男性，覆蓋了38個不同的年齡組，年齡范圍為38-84歲。
（c）分別展示男性和女性的門水平分布（僅顯示豐度較高的門）。
（d）比較男性和女性在不同門水平上的平均相對豐度差異。
（2）微生物組與表觀遺傳衰老時鐘的關(guān)聯(lián)
研究結(jié)果表明，腸道微生物組多樣性與表觀遺傳時鐘年齡加速之間存在顯著正相關(guān)。具體來說，某些細(xì)菌門（如男性中的放線菌門Actinobacteria和變形菌門Proteobacteria，女性中的擬桿菌門Bacteroidetes）的相對豐度與表觀遺傳年齡加速呈正相關(guān)。此外，某些特定細(xì)菌種類（如男性中的Collinsella aerofaciens和Escherichia coli，女性中的Bacteroides uniformis和Bacteroides vulgatus）也與表觀遺傳年齡加速顯著相關(guān)。
圖2：隊(duì)列中應(yīng)用的表觀遺傳衰老時鐘
（A-G） 六種表觀遺傳時鐘（Horvath clock、Hannum clock、SkinBlood clock、PhenoAge clock、GrimAge clock、DNAmFitAge clock）預(yù)測的生物學(xué)年齡（即表觀遺傳年齡）以及通過DunedinPACE計(jì)算的衰老速度。（H） 實(shí)際年齡與表觀遺傳時鐘預(yù)測值之間的Pearson相關(guān)性。
（I） 實(shí)際年齡、年齡加速和衰老速度之間的Pearson相關(guān)性。
圖3：腸道微生物組與表觀遺傳衰老時鐘的相關(guān)性
（c-d） 對門水平相對豐度的類似相關(guān)性分析。
（e-f） 對腸道微生物組中豐富物種的類似相關(guān)性分析。括號形式顯示門，縮寫為門前四個字母。
（g-h）對腸道微生物組中最為富集的細(xì)菌代謝通路（spwy.，superpathway；bios.，biosynthesis）的類似相關(guān)性分析。
（3）微生物組與運(yùn)動相關(guān)參數(shù)的相關(guān)性分析
研究結(jié)果表明，腸道微生物組多樣性與運(yùn)動能力參數(shù)之間存在顯著負(fù)相關(guān)。如在男性中，微生物組多樣性與最大攝氧量（VO2max）、垂直跳躍高度（JumpMax）和氧化還原平衡（Redox Balance）呈負(fù)相關(guān)，而與甘油三酯水平呈正相關(guān)。在女性中，微生物組多樣性與體重指數(shù)（BMI）和認(rèn)知測試表現(xiàn)呈負(fù)相關(guān)。此外，某些特定細(xì)菌種類（如男性中的Fusicatenibacter saccharivorans，女性中的Roseburia faecis）與運(yùn)動能力參數(shù)顯著相關(guān)。
圖4：腸道微生物組與運(yùn)動相關(guān)測量指標(biāo)的相關(guān)性分析
（a-b） 腸道微生物組多樣性在種（s）、屬（g）、科（f）、目（o）、綱（c）、門（p）和界（k）水平上與運(yùn)動相關(guān)參數(shù)的相關(guān)性分析。（c-d） 對門水平相對豐度的類似相關(guān)性分析。
（e-f） 對腸道微生物組中豐富物種的類似相關(guān)性分析。
（g-h） 對腸道微生物組中最富集的細(xì)菌代謝通路的類似相關(guān)性分析。
（4）飲食和藥物使用與健康活躍個體的運(yùn)動相關(guān)參數(shù)、表觀遺傳時鐘和腸道微生物組的關(guān)聯(lián)
研究還探討了飲食和藥物使用對運(yùn)動能力、表觀遺傳時鐘和腸道微生物組的影響。例如，素食者與非素食者相比，高密度脂蛋白（HDL）水平更高。使用降壓藥物的個體表觀遺傳年齡預(yù)測值更高，而握力（GripMax）與降壓藥物使用呈負(fù)相關(guān)。此外，某些特定細(xì)菌種類（如Roseburia faecis）的豐度與降壓藥物使用顯著相關(guān)。
易小結(jié)
本研究通過宏基因組學(xué)、表觀遺傳衰老時鐘和運(yùn)動相關(guān)參數(shù)研究揭示了腸道微生物組與表觀遺傳年齡加速和運(yùn)動能力之間的顯著關(guān)聯(lián)。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了腸道微生物組在健康衰老中的重要作用，并為開發(fā)基于腸道微生物組的健康干預(yù)措施提供了理論依據(jù)。填補(bǔ)了腸道微生物組與表觀遺傳時鐘之間關(guān)系的研究空白。通過揭示腸道微生物組與生物學(xué)年齡及運(yùn)動能力之間的聯(lián)系，為理解衰老過程提供新的視角。此外，研究結(jié)果還強(qiáng)調(diào)了體育鍛煉在維持健康微生物組和延緩衰老中的重要作用。
未來的研究可以進(jìn)一步探討腸道微生物組與表觀遺傳時鐘之間的因果關(guān)系，并研究飲食、運(yùn)動和藥物干預(yù)對腸道微生物組和表觀遺傳年齡的影響。
參考文獻(xiàn)：Torma F, et al. Alterations of the gut microbiome are associated with epigenetic age acceleration and physical fitness. Aging Cell. 2024 Feb 27:e14101. doi: 10.1111/acel.14101.
標(biāo)簽：
DNA甲基化
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