文献解读 | 年老为何体弱？检查肠道菌群知原因！

背景介绍

衰弱综合征是威胁老年人生活质量的主要挑战，通俗来讲，表现为生理储备下降、多系统功能减退等，比如爬两层楼就喘、拧不开瓶盖、未知原因体重下降、常因小病小痛住院等，多发生于70岁以上老人。近年来研究发现，肠道菌群在长寿健康群体中扮演重要角色，比如长寿或健康老人往往保留高丰度的产丁酸菌等“有益”菌群，保持肠道菌群多样性，可降低慢性炎症、防止代谢紊乱、减少肌肉流失等，因此通过肠道菌群研究，有望揭示该疾病中的菌群变化规律，挖掘早期识别或可干预标志物。

 

材料方法

研究对象为70岁以上老人，分为64例衰弱组（FS） 和 139例非衰弱组（NFS），FS组进一步按性别分层为衰弱女性（FS.F）和衰弱男性（FS.M），收集粪便样本用于肠道菌群DNA提取，同步采集临床信息。采用16S rRNA基因扩增子测序对粪便样本中菌落进行测序，原始测序数据经质量控制后，使用DADA2或QIIME2等流程生成扩增子序列变异（ASVs） 或操作分类单元（OTUs），将ASVs/OTUs注释至分类学层级，构建物种丰度表。生物信息学分析菌落α多样性（Shannon指数、Observed ASVs）和β多样性（Bray-Curtis距离）以评估群落结构，使用主坐标分析（PCoA）可视化组间菌群差异，构建热图展示不同临床特征下差异类群的Log₂倍数变化及类群与连续变量的相关性（Spearman相关系数）；组间差异分析采用ANCOM-BC方法识别FS与NFS之间差异丰度的微生物类群，特征选择验证使用Boruta算法对ANCOM-BC结果进行独立验证，相关性分析采用Spearman秩相关评估丰度与临床之间关联。

 

结果讨论

研究显示衰弱与非衰弱个体样本之间肠道菌群结构显著分离，其中男性差异尤为突出，Chao1丰富度升高而Shannon均匀度无变化，厚壁菌减少而梭杆菌增加；经ANCOM-BC与Boruta双重筛选获得20个差异菌群，其中FS组富集艾格特菌属等潜在促炎菌，NFS组则保留克里斯滕森菌等长寿共生菌；差异菌群相关于“体重下降、步速减慢”等指标，功能分析显示KEGG功能归入28条通路，在FS组中生物素代谢、β-内酰胺耐药及能量获取通路显著上调，而核糖体、蛋白质合成与全套芽孢形成基因集体下调； sPLS网络机制注解显示，丹毒梭菌属等与耐药-转运功能正相关，克里斯滕森菌等则与核苷酸、维生素代谢正相关；耐药分析显示，FS携带耐药菌升高10%–15%，其中tetM/tetO丰度最高，FS组特异高表达β-内酰胺酶BlaZ等，而青霉素结合蛋白等显著低表达；关联分析显示，克里斯滕森菌与下肢功能评分正相关，肠杆菌属与体重负相关等，为“菌群功能-肌肉性能”提供了分子层级证据。

 

研究结论

研究证实了衰弱状态伴随促炎菌与耐药基因协同富集、共生菌及蛋白合成/芽孢形成通路同步缺失，且该失衡独立于年龄、糖尿病等混杂，具有明显临床意义。通过挖掘Hungatella 等可逆“好菌”及 tetM/BlaZ 外排耐药模块，为开发粪便样本早筛提供了精准靶点，为解释肌少、跌倒、住院风险提供新思路，有望转化为益生菌或粪菌移植等可行性临床方案，为老年科、康复科建立个体化营养-运动处方基础，推动精准老年医学模式。

 

结果展开

图1. 显示衰弱与非衰弱老年人肠道菌群组成差异及主坐标分析。

A. 显示FS与NFS两组在属水平的分类组成；y轴为各属的相对丰度。

B. 显示基于Bray-Curtis距离的FS与NFS组主坐标分析（PCoA）。

C. 显示按性别分组样本在属水平的PCoA结果。FS：衰弱组，NFS：非衰弱组。

 

图2. 显示衰弱与非衰弱老年人，衰弱组别中女性与男性之间差异菌属比较。

A. 显示FS组与NFS组之间差异显著菌属的条形图。

B. 显示衰弱个体中女性（FS.F）与男性（FS.M）之间差异显著菌属的条形图。

分析采用ANCOM-BC检验并经Boruta算法确认，分类层级标注为p：门，f：科，g：属。FS：衰弱组，NFS：非衰弱组。

 

图3. 显示差异菌属与临床分类变量与连续变量之间的关联分析。

A. 显示各分类临床特征下差异菌属Log2FC值的热图；ANCOM-BC检验（p<0.05）并经Boruta确认的差异用“*”标出，正值表示符合该特征者该菌属丰度升高，负值表示降低。

B. 显示菌属丰度与连续临床特征间Spearman相关系数≥|±5|的相关性热图；显著相关用“*”标出。分类层级标注为p：门，f：科，g：属。

 

图4. 基于KEGG功能的代谢通路在衰弱与非衰弱老年人中的差异富集分析。

A. 显示DESeq2检验（校正p<0.001）下FS与NFS组间显著差异的KEGG通路。

B. 显示校正p<0.01水平下显著差异的KEGG通路。

C. 显示校正p<0.05水平下显著差异的KEGG通路。

FS组中富集的功能以蓝色标示，减少的功能以红色标示。FS：衰弱组，NFS：非衰弱组。

 

图5.  显示衰弱与非衰弱老年人肠道菌属与功能基因的相关性比较。

A. 显示FS组中菌属与功能正交基因（KEGG orthologs）相关性的热图。

B. 显示NFS组中菌属与功能正交基因相关性的热图。

采用sPLS典型相关分析，提取各组分中贡献最大的50个变量进行展示。FS：衰弱组，NFS：非衰弱组。

 

图6.  显示衰弱与非衰弱老年人肠道耐药基因携带率比较。

显示FS与NFS两组人群中携带抗菌药物耐药性正交基因（KEGG功能）的个体百分比；差异显著的KEGG功能用“*”标出。FS：衰弱组，NFS：非衰弱组。

 

参考文献：Barberá A, Ortolá R, Sotos-Prieto M, Rodríguez-Artalejo F, Moya A, Ruiz-Ruiz S. The Role of the Gut Microbiome in the Complex Network of Frailty Syndrome and Associated Comorbidities in Aging. Aging Cell. 2026 Feb;25(2):e70365.