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大家好，這里是專注表觀組學(xué)十余年，領(lǐng)跑多組學(xué)科研服務(wù)的易基因。 表觀遺傳時(shí)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(cè)個(gè)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(guò)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(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而發(fā)生變化，但其與表觀遺傳時(shí)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(guò)收集健康活躍個(gè)體的糞便樣本、血液樣本以及運(yùn)動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)，利用表觀遺傳時(shí)鐘分析個(gè)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(dòng)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(shí)間：2024-02-27 發(fā)表期刊：Aging Cell 影響因子： IF8 /Q1 技術(shù)平臺(tái)：宏基因組、表觀遺傳時(shí)鐘等（易基因金牌產(chǎn)品） 表觀遺傳時(shí)鐘可以檢測(cè)衰老過(guò)程，并預(yù)測(cè)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(guò)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(guò)程中會(huì)發(fā)生變化，但其與表觀遺傳時(shí)鐘的關(guān)系尚未被深入研究。本研究從身體活躍的個(gè)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(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)應(yīng)用表觀遺傳衰老時(shí)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(gè)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
結(jié)果圖形 （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(gè)體的腸道微生物組在門(mén)水平上以厚壁菌門(mén)（Firmicutes）和擬桿菌門(mén)（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(mén)豐度相對(duì)較低，而變形菌門(mén)（Proteobacteria）相對(duì)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(jiàn)。
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(gè)體中收集了宏基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)和運(yùn)動(dòng)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(gè)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(mén)水平分布（僅顯示豐度較高的門(mén)）。 （d）比較男性和女性在不同門(mén)水平上的平均相對(duì)豐度差異。 （2）微生物組與表觀遺傳衰老時(shí)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(shí)鐘年齡加速之間存在顯著正相關(guān)。具體來(lái)說(shuō)，某些細(xì)菌門(mén)（如男性中的放線菌門(mén)Actinobacteria和變形菌門(mén)Proteobacteria，女性中的擬桿菌門(mén)Bacteroidetes）的相對(duì)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(shí)鐘 （A-G） 六種表觀遺傳時(shí)鐘（Horvath clock、Hannum clock、SkinBlood clock、PhenoAge clock、GrimAge clock、DNAmFitAge clock）預(yù)測(cè)的生物學(xué)年齡（即表觀遺傳年齡）以及通過(guò)DunedinPACE計(jì)算的衰老速度。 （H） 實(shí)際年齡與表觀遺傳時(shí)鐘預(yù)測(cè)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(shí)鐘的相關(guān)性 （a-b） 腸道微生物組多樣性（通過(guò)相對(duì)豐度的香農(nóng)熵(Shannon entropy)測(cè)量）在種（s）、屬（g）、科（f）、目（o）、綱（c）、門(mén)（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(duì)門(mén)水平相對(duì)豐度的類似相關(guān)性分析。 （e-f） 對(duì)腸道微生物組中豐富物種的類似相關(guān)性分析。括號(hào)形式顯示門(mén)，縮寫(xiě)為門(mén)前四個(gè)字母。 （g-h）對(duì)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(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)能力參數(shù)顯著相關(guān)。
圖4：腸道微生物組與運(yùn)動(dòng)相關(guān)測(cè)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(mén)（p）和界（k）水平上與運(yùn)動(dòng)相關(guān)參數(shù)的相關(guān)性分析。 （c-d） 對(duì)門(mén)水平相對(duì)豐度的類似相關(guān)性分析。 （e-f） 對(duì)腸道微生物組中豐富物種的類似相關(guān)性分析。 （g-h） 對(duì)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(gè)體的運(yùn)動(dòng)相關(guān)參數(shù)、表觀遺傳時(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)能力、表觀遺傳時(shí)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(gè)體表觀遺傳年齡預(yù)測(cè)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(guò)宏基因組學(xué)、表觀遺傳衰老時(shí)鐘和運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(kāi)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(shí)鐘之間關(guān)系的研究空白。通過(guò)揭示腸道微生物組與生物學(xué)年齡及運(yùn)動(dòng)能力之間的聯(lián)系，為理解衰老過(guò)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(lái)的研究可以進(jìn)一步探討腸道微生物組與表觀遺傳時(shí)鐘之間的因果關(guān)系，并研究飲食、運(yùn)動(dòng)和藥物干預(yù)對(duì)腸道微生物組和表觀遺傳年齡的影響。 易基因提供表觀遺傳時(shí)鐘定制化研發(fā)服務(wù) 歡迎老師們咨詢
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. 相關(guān)閱讀： 1、3文一覽：表觀遺傳時(shí)鐘（甲基化年齡）在衰老和腫瘤中的作用 2、Cell Rep｜中國(guó)科學(xué)院孔慶鵬團(tuán)隊(duì)利用WGBS揭示長(zhǎng)壽男性特有的DNA甲基化修飾機(jī)制/表觀遺傳時(shí)鐘 3、關(guān)于用于干預(yù)研究的衰老生物標(biāo)志物的專家共識(shí)聲明 含DNA甲基化/表觀遺傳時(shí)鐘 4、追蹤衰老：中國(guó)科學(xué)家合作創(chuàng)建中國(guó)人復(fù)合DNA甲基化時(shí)鐘 5、基于亞硫酸鹽測(cè)序的交集時(shí)鐘揭示人類胚胎發(fā)生過(guò)程中年輕化事件 | 甲基化年齡 6、Cell Discov｜西湖大學(xué)楊劍團(tuán)隊(duì)等揭示高原適應(yīng)的表觀遺傳密碼：DNA甲基化與衰老 7、項(xiàng)目文章：宏基因組學(xué)揭示豬糞與土壤中抗菌藥物抗性基因與金屬抗性基因的共存及共選擇機(jī)制 8、項(xiàng)目文章 | Chem. Eng. J: 多組學(xué)分析揭示玉米青貯好氧變質(zhì)及黃梁木葉精油對(duì)其影響的研究 |
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