临床试验 ｜ 干酪乳杆菌Zhang稳定不同年龄人群肠道菌群

　　

　　宿主健康与肠道微生物菌群密切相关，肠道微生物调节失衡会引发一系列慢性疾病，例如：高血糖、腹泻、便秘等。衰老作为一种自然生理现象，也会随着人体肠道菌群结构调整而发生变化。研究表明，健康成年人的肠道菌群以厚壁菌门、类杆菌、放线菌和蛋白质细菌等为主；而健康老年人的肠道菌群中放线菌含量减少，蛋白质细菌含量增加。目前关于益生菌对不同年龄人群肠道菌群变化的研究尚浅。故本试验将探究L. casei Zhang对人体肠道菌群结构的改善，是否与年龄因素有关。

　　试验设计

　　在马来西亚进行为期12个月的临床试验。按照随机、双盲以及安慰剂对照的原则，选取40名合格受试者。

　　试验细节

　　1.试验人群

　　20名成年人（18-49岁）

　　20名老年人（50岁及以上）

　　2.试验方法

　　随机且平均分配到益生菌组和安慰剂组。

　　益生菌组（每日服用含1x109 CFU/g L. casei Zhang的益生菌制剂2g）；安慰剂组（每日摄入同等量的安慰剂）。

　　3.检测方法

　　在0、6、12月（共3次）分别采集合格受试者的粪便样本，并对样本进行DNA序列提取、完成测序和菌株含量等指标进行分析（图1）。

　　注：

　　合格受试者满足：体重指数正常、自愿完成试验、排除一些严重疾病患者（如I型糖尿病、艾滋病等）；并且在试验进行8周前停止益生菌类治疗方式。

　　图1:试验受试者具体详情及试验流程

　　试验结果

　　每名受试者分别在0、6、12月提供了粪便样本（每人3份），一共40名受试者，共计120份粪便样本，从中提取428127个DNA序列，平均每份样本4263个DNA序列。测序深度满足试验需求，可以检测不同样本的菌株含量。01正常人群肠道菌群差异

　　在成年人安慰剂组中检测到16个不同的门，144个不同的属（其中高丰度属18个）和273个不同的物种（其中高丰度种16个）。在老年人安慰剂组中检测到6个不同的门，139个不同的属和266个不同的物种（其中高丰度种23个）。

　　通过Mann-Whitney检测(P<0.05)，安慰剂组成年人和老年人之间鉴定出11个差异丰度的属（图2）和25个差异丰度的种（图3）。

　　图2:安慰剂组成年人和老年人之间差异丰度的属

　　图3:安慰剂组成年人和老年人之间差异丰度的种02L. casei Zhang影响肠道菌群结构

　　在0、6、12月对粪便样本进行PCoA主坐标分析观察各组之间微生物群落结构差异，发现在未加权和加权（考虑了物种丰度）的PCoA分析图中，安慰剂组和益生菌组之间微生物结构存在很大差异（图4A，B）。分析成年人和老年人益生菌组每个样本微生物结构的具体变化过程，发现成年人益生菌组微生物菌群变化较小，三个不同时间点图中距离较近（图4C，D），这可能是由于成年人肠道菌群更为稳定；发现老年人益生菌组微生物菌群变化更为显著，三个不同时间点图中距离较远（图4E，F）。

　　同时我们还发现，成年人益生菌组在6个月和12个月的微生物群落差异较小，而老年人益生菌组在这两个时间点微生物群落差异很大。这也表明在经过6个月的益生菌治疗，成年人的肠道菌群结构会变得更加稳定，而老年人的肠道菌群则会继续调节。

　　图4:PCoA分析图03肠道菌群差异物种

　　通过Mann-Whitney检测(P<0.05)，成年人益生菌组鉴定出6个差异丰度的属和10个差异丰富的种（图5）；老年人益生菌组鉴定出7个差异丰度的属和8个差异丰度的种（图6）。

　　成年人和老年人之间只有少数的属(Blautia and Clostridium)和种(Blautia luti and Eubacterium hallii)是共同存在的。其中Blautia、Blautia luti和Eubacterium hallii的相对丰度在两组人群中具有一致的下降趋势，而Clostridium则是在成年人群中下降，在老年人群中增加。

　　图5:成年人益生菌诱导后差异丰度的属和种

　　图6:老年人益生菌诱导后差异丰度的属和种04年龄标记物种和年龄指数

　　根据随机森林回归模型将分类群的相对丰度与受试者年龄进行回归（图7A），预测出来21个年龄标记物种（图7B），根据这些标记物种的组成，计算每个时间点每个样本的年龄指数（图7C），其中年龄指数的降低代表肠道菌群更加年轻化。

　　图7:年龄标记物种和年龄指数变化详情

　　试验结论

　　不同年龄健康人群的肠道微生物组成和含量具有显著差异。长期服用L. casei Zhang会调节和稳定健康人群的肠道微生物结构，且改善的效果与年龄因素有关。我们发现L. casei Zhang对健康成年人肠道微生物结构的改善更为迅速且效果更为明显；对健康老年人肠道微生物结构的改善则需要较长时间。

　　通过随机森林回归模型分析，我们还预测了21个年龄标记物种，这也对未来研究益生菌抗衰老作用的持续研究提供判断标准。

　　文章已发表于：

　　Journal of Functional Foods 64 (2020) 103682