肠道菌群失调塑造加速衰老中的脑 T 细胞免疫
Gut microbiota dysbiosis shapes brain T-cell immunity in accelerated aging
该研究以加速衰老 SAMP8 小鼠与抗衰老的 SAMR1 对照为模型,发现菌株、年龄与性别共同驱动肠道菌群组成差异;SAMP8 小鼠脑中 CD4⁺/CD8⁺ 比值升高、产促炎因子的 CD4⁺ T 细胞增多,而脾中比值降低,仅老龄 SAMP8 出现 T 细胞活化增强。
肠道菌群经“肠—脑轴”与免疫系统和中枢神经系统持续双向对话,其失衡被视为神经炎症与脑衰老的重要背景:菌群失调可扰乱肠道通透性与血脑屏障、推动炎症信号 [5],并可能借助系统性慢性炎症影响脑 [1];菌群代谢物 TMAO 在老年个体与老龄小鼠血浆中升高,外源给予可加重 SAMP8 小鼠的脑老化表型 [2];补充可溶性纤维或其发酵产物丁酸盐,则能减轻老龄小鼠小胶质细胞的促炎反应 [4];卒中研究还显示,失调菌群可诱导促炎性 T 细胞应答并恶化脑损伤结局 [3]。不过,这些认识多停留在代谢物、屏障或小胶质细胞层面,或来自急性脑损伤情境,菌群与年龄相关的脑免疫变化(尤其是 T 细胞)之间究竟是什么关系,此前仍不清楚。
这项研究以快速衰老的 SAMP8 小鼠和抗衰老的 SAMR1 为对照,在年轻成年与老年两个阶段,用培养计数加 16S rRNA 基因测序刻画粪便菌群,用流式细胞术检测脑和脾白细胞的 T 细胞表型;SAMP8 的加速衰老表型由行为学表现下降和脑转录组改变证实。结果显示,品系、年龄与性别共同驱动菌群组成变异,两品系间的多样性差异独立于年龄;年轻 SAMP8 有多个菌属丰度异常,到老年仅 Intestinimonas 持续偏高。免疫图谱则呈品系、年龄与组织特异性:脑内 SAMP8 的 CD4⁺/CD8⁺ 比值更高、产促炎细胞因子的 CD4⁺ T 细胞更多,脾脏的该比值反而更低;仅老年 SAMP8 的脾脏出现 T 细胞活化(效应/初始比值)升高及促炎性 CD4⁺、CD8⁺ T 细胞累积。共九个菌属与免疫细胞频率和比值相关,其中 Intestinimonas 与 CD4⁺/CD8⁺ 比值在脑内呈负相关、在脾内呈正相关;CD8⁺ T 细胞与菌群组成变异的关联强度甚至超过品系、年龄和性别。
就推进而言,这项工作把菌群与脑衰老的联系从代谢物 [2]、小胶质细胞 [4] 及卒中后的免疫改变 [3],拓展到衰老进程中的脑 T 细胞免疫重塑,并刻画出脑与外周相反的免疫格局,以及 Intestinimonas 这类在不同组织中与免疫指标方向相反关联的菌属;与卒中中失调菌群驱动促炎 T 细胞的观察相呼应,本研究提示在加速衰老情境下菌群同样与促炎性 T 细胞应答相关,其中 CD8⁺ T 细胞与菌群的整体关联尤为突出。
当然,这些菌群—免疫关系目前仍属相关性发现,作者也只是“暗示”菌群改变可能影响促炎 T 细胞应答;Intestinimonas 为何在脑与脾呈现相反关联、哪些菌或其产物真正驱动促炎应答,以及干预菌群能否反过来延缓加速的脑衰老,都有待因果性实验回答。
- 1.Gut Microbiota Interact With the Brain Through Systemic Chronic Inflammation: Implications on Neuroinflammation, Neurodegeneration, and Aging · Front Immunol 2022
- 2.Trimethylamine-N-oxide promotes brain aging and cognitive impairment in mice · Aging Cell 2018
- 3.Microbiota Dysbiosis Controls the Neuroinflammatory Response after Stroke · J Neurosci 2016
- 4.Butyrate and Dietary Soluble Fiber Improve Neuroinflammation Associated With Aging in Mice · Front Immunol 2018
- 5.Role of gut-brain axis, gut microbial composition, and probiotic intervention in Alzheimer's disease · Life Sci 2021
来源:文献与产业新闻 · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov