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最新研究| 乳酸片球菌PA通过调节氯离子相关蛋白表达、胰岛素信号途径和JNK炎症信号延长寿命

作者:张勇

从古至今,增龄延寿是人类永恒的追求。近年来全球人口老龄化加剧,预防和治疗衰老相关疾病、提高老龄化健康水平显得尤为重要。肠道微生物群是人体内与外界沟通的最大微环境,影响衰老相关代谢物和免疫系统,可赋予机体防御病原体能力,降低氧化应激,提高抗炎能力进而对抗衰老。乳酸片球菌作为具有良好体外益生活性的益生菌,已被证明能维持肠道微生态平衡、提高机体生长性能、辅助增强机体免疫力,但其抗衰老延寿作用机制还有待深入研究。

近日,北京科技大学万向元教授团队于国际期刊Frontiers in NutritionIF6.576)在线发表了题为Pediococcus acidilactici (PA) Promotes theLongevity of C. elegans by Regulating the Insulin/IGF-1 and JNK/MAPKsignaling, Fat Accumulation and Chloride Ion的研究论文,探究了从传统植物源发酵食品泡菜中分离到的乳酸片球菌(Pediococcus acidilacticiPA)对秀丽隐杆线虫健康寿命的影响作用,并通过经典长寿通路、氯离子通道和相关蛋白、免疫炎症相关基因揭示PA促进线虫寿命延长的内在分子机制。

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研究发现乳酸片球菌显著延长了野生型秀丽隐杆线虫的寿命,同时对线虫的体长、咽泵速率和繁殖能力等基本生理特性没有显著影响(图1)。进一步的分析得到,PA通过调节线虫体内daf-2/daf-16介导的胰岛素/IGF-1信号、jnk-1/daf-16介导的JNK/MAPK信号,增强daf-16转录活性来延长寿命,而非raga-1依赖的TOR信号通路(图2)。此外,PA具有较显著的ROS清除能力,并促进抗氧化基因sod-3表达,保护宿主免受ROS诱导的氧化损伤。PA可以调节参与脂肪酸摄取的基因fat-4和脂肪分解的基因lipl-4的表达,从而减少线虫体内的脂肪积累(图2)。

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图1 PA可延长野生型秀丽隐杆线虫寿命,但不影响其基本生理特性


最重要的是,本研究创新性地发现了氯离子依赖的基因和免疫反应相关基因的表达在线虫寿命中的重要作用。PA可以显著提高野生型秀丽隐杆线虫氯离子通道clh-1clh-4和氯离子依赖基因sulp-6nrfl-1的表达,延长clh-1clh-4sulp-6突变线虫的寿命,但不能延长nrfl-1突变线虫的寿命,因此PA介导的延寿作用依赖于nrfl-1,胰岛素/IGF-1信号的上游nrfl-1/daf-18信号可能被激活。此外,研究还发现clh-1clh-4基因突变影响炎症基因的表达,PA可以调节部分抗炎基因的表达进而延长线虫寿命(图2)。



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图2 PA延长线虫寿命的分子机制


本研究不仅发现了乳酸片球菌的延寿功效及其内在的分子机制,还创新性的提出PA可能通过调控氯离子相关基因在抗衰老中发挥重要作用,为探索延长寿命机制提供新的视角。此外,本研究对其他益生菌的筛选具有重要的参考意义,并为益生菌在抗衰老药物领域的研究与应用提供新的思路。

本研究主要依托北京科技大学生物与农业研究中心、北京中智生物农业国际研究院、北京科技大学顺德研究生院等单位完成,硕士研究生胡瑞和张勇讲师为该论文共同第一作者,魏珣副教授和万向元教授为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费、北京市青年拔尖人才项目和北京市科技计划项目等联合资助。

































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