缺硒意外激活体内“续命菌菌”? Akk菌逆风爆发,修补肠道屏障延缓衰老!
你是否有过这种身体被掏空的感觉?在放肆熬夜一整晚后,第二天身体就用一场近乎“强制关机”般的沉睡,让你把欠下的“睡眠债”连本带利地还回来。这是我们身体再熟悉不过的代偿反应—当系统受到压力/损伤时,身体会主动调动资源,试图找补平衡。
不过,当压力变成衰老和营养缺乏这种更类似于“温水煮青蛙”式的持久折磨时,一场你毫不知情的“代偿大戏”,可能正在你的肠道深处实时上演……
一篇发表在《Aging Cell》上的研究表明[1]:在因缺硒而加速衰老的小鼠肠道中,Akk菌反而出现反常,疯狂增殖!这到底是早有预谋的趁火打劫,还是另有隐情?欢迎收看今天的《走 近 派 派》!
缺硒?可不太妙
首先,我们必须直面现实:缺硒,确实会给衰老拉响警报!
作为人体中必需的微量元素,硒在体内并不是直接发挥作用,而是作为合成硒蛋白家族的必需组分,被特异性地整合进硒代半胱氨酸中,最终构成功能强大的硒蛋白(比如有抗氧化、修复DNA功能的谷胱甘肽过氧化物酶GPXs)。
图注:L-硒代半胱氨酸三维结构(原子色标:Se=黄,O=红,N=蓝)与蛋白结合位点
因此,我们一般所说的身体缺硒,就是细胞没法合成出足够多、功能正常的硒蛋白了。这就意味着那些原本由硒蛋白负责的清除自由基、维持基因组稳定的蛋白质等任务,会因为少了它(硒蛋白),效率大打折扣(这下想不衰老也难!)。
图注:在人类成纤维细胞(MRC-5)中敲低SelH后,这些细胞表现出典型的加速衰老特征(ROS水平增加、衰老标志物阳性率升高、增殖停滞)[2]
动物模型中的现象则更为直观:长期的膳食缺硒会诱发明显的2型糖尿病症状,血糖控制能力严重受损[3]……所以说不管是人还是动物,缺硒,确实是衰老和相关代谢疾病的强力“加速器”。
图注:柱子越高,代表血糖控制能力越差
回到本篇研究,缺硒造成的压力还发生在肠道微生态系统上,通过基因测序,科学家们发现,缺硒小鼠体内厚壁菌门/拟杆菌门的比值,出现明显降低(其降低与肥胖、炎症以及2型糖尿病等代谢性疾病密切相关,被视为肠道菌群失衡的一个核心标志)。
以雄性小鼠为例,在遭受缺硒与衰老双重“debuff”后,其体内两种能够产生短链脂肪酸(丁酸)的益生菌丰度明显降低:梭菌纲(Clostridia)和放线菌门(Actinobacteria)(它们恰好是肠道里少数几个“吃硒大户”)。
背后的逻辑其实不难理解,首先,身体缺硒,肯定会削弱肠道产生有益代谢物的能力,其次,这些同样依赖硒的细菌,可能在与宿主的生存竞争中处于劣势,导致其丰度下降,菌群结构恶化(一个停不下来的恶性循环……)。
废墟之上
然而,故事到这,难道就只是一个单向奔赴衰败的悲剧吗? 科学界中存在一个名为毒物兴奋效应(Hormesis)的假说:一点点恰到好处的压力或毒性刺激,反而可能激活生物体内的适应性保护机制,甚至带来延寿益处[4]。
而在缺硒这个明确的压力源之下,并非所有物种都走向衰败,有个菌菌的响应方式堪称反常,其丰度并非像其他有益菌那样减少,反而出现激增——Akk菌!
数据显示,Akk有着惊人的增长幅度:与年轻健康的雄性小鼠相比,仅是膳食缺硒这个因素,就能使肠道内Akk菌的丰度飙升22倍;而自然衰老(18—24月龄)则增加了38倍。在缺硒与衰老的双重压力下,Akk菌几乎成为了肠道菌群中绝对的优势物种。
简单回顾一下Akk菌(Akkermansia muciniphila)。作为人体内肠道菌的一种,它能在我们肠道里啃食黏液,顺便产生有益代谢物[5]。过往研究均表明,Akk能加速伤口愈合,修复肠粘膜,改善代谢紊乱,减少炎症,甚至是给鼠鼠“+1s”,具有延寿潜力。
有点意思……一个公认的“好菌”,在一个明确有害的环境(衰老且缺硒)里,反而混的风生水起?难道说Akk菌的崛起,正是身体在绝境中启动的强大代偿机制?但问题是,这根独苗的力量,是否足以挽救这场健康危机?
英雄还是恶棍?
直接上实验,看看Akk疗效如何,科学家们给那些因缺硒而出现2型糖尿病症状的小鼠,安排了一波Akk菌口服大餐。结果表明,Akk菌给这些小鼠的状态带来了肉眼可见的改善:
改善小鼠糖代谢紊乱
无论小鼠是否经过抗生素预处理,补充 Akk 菌都能一致性地改善其葡萄糖耐量(处理葡萄糖的能力)和胰岛素敏感性,并且降低缺硒小鼠在空腹状态下的血糖和胰岛素水平,使其趋近健康水平。
图注:Se+、-代表是否缺硒,Abx为抗生素预处理,A.M.为喂食Akk(四个指标均为数值越低越好)
帮助修复受损肠道屏障、平息炎症
肠道屏障是我们抵御外界有害物质的第一道防线。缺硒会导致小鼠结肠的黏液层厚度变薄,补充Akk菌不仅能帮助恢复肠道屏障厚度,同时还能上调肠道上皮细胞间负责连接和密封的关键蛋白(如ZO-1, Ocln, Cldn3)的基因表达,从根本上改善肠漏现象。
图注:Se+、-代表是否缺硒,A.M.为喂食Akk,箭头所指位置为肠道内黏液层
随着肠道屏障功能的完备,肠道内毒素的泄漏问题也得到改善:缺硒小鼠血液中脂多糖(LPS,引发全身性低度炎症的罪魁祸首)的浓度出现降低,源头得到控制,下游肠道局部的炎症反应也就跟着缓解,促炎因子Tnf-α,Il-6的表达降低(见上图红框处)。
图注:Akk处理后LPS浓度降低
重塑肠道菌群微生态
最后,Akk菌还展现了其重塑整个肠道菌群微生态的强大能力。Akk菌的干预使得肠道内一些潜在的致病菌(如大肠杆菌)的增长得到抑制。与此同时,其他重要的有益菌,如乳杆菌(Lactobacillus)和被誉为抗炎明星的普拉梭菌(F. prausnitzii)的丰度则有增长趋势。
图注:Se+、-代表是否缺硒,Abx为抗生素预处理,A.M.为喂食Akk
综上,结论清晰明了:在衰老与缺硒的双重压力下,Akk菌的富集,并非病理性的副作用,恰恰相反,它是一种具有明确生理功能的,积极的“自救”反应。
从被动自救到主动共生
不过,在相对年轻、健康的野生型小鼠中,缺硒这个单一因素,并不能有效的召唤Akk菌……这种“自救”机制,似乎是有条件的——只有机体衰老时才发生。
图注:Se+、-代表是否缺硒,Abx为抗生素预处理,A.M.为喂食Akk
这也表明了衰老的一个重要特征:它是系统韧性(resilience)的逐渐丧失,年轻的身体就像一艘牢固的的船,能轻松应对各种突发状况(类似营养缺乏等等危险),而衰老的身体在遭遇同样强度的“风浪”时,还可能会有翻船危险。
正是在这种常规调节失灵,系统即将崩盘的危急时刻,身体才会被逼无奈,启动更为极端的补偿机制,比如主动改变肠道微环境,为Akk菌创造生存优势,以此来挽救健康危局。
然而,理解身体这种略带悲壮的自救模式,绝不是为了让我们去模仿(再次强调:缺硒的健康损害非常大!)。恰恰相反,与其等到系统濒临崩溃时才做出行动,我们不如主动“未雨绸缪”,去壮大我们体内的那些小小好菌!
既然Akk菌爱吃肠道黏液,那我们就主动投喂?补充一些能促进黏液分泌和有益菌生长的食物,比如富含膳食纤维的菊粉,或者是富含植物多酚的蓝莓、绿茶、黑巧克力等等,帮助身体维持稳态,防止它在危急时刻启动补偿机制。
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参考文献
[1] Huang, Y. C., Lu, H. Y., Zhang, L., Olivier, A., Wu, T. L., Hsu, C. Y., LeGrand, C., Zeng, H., Curran, S., Wang, Q., Nannapaneni, R., Zhang, X., Ticó, M., Mariotti, M., Wu, R. T. Y., Combs, G. F., Jr, & Cheng, W. H. (2025). Dietary Selenium Deficiency Accelerates the Onset of Aging-Related Gut Microbial Changes in Aged Telomere-Humanized Mice, With Akkermansia muciniphila Being the Most Prominent and Alleviating Selenium Deficiency-Induced Type 2 Diabetes. Aging cell, e70130. Advance online publication. https://doi.org/10.1111/acel.70130
[2] Wu, R. T., Cao, L., Chen, B. P., & Cheng, W. H. (2014). Selenoprotein H suppresses cellular senescence through genome maintenance and redox regulation. The Journal of biological chemistry, 289(49), 34378–34388. https://doi.org/10.1074/jbc.M114.611970
[3] Wu, R. T., Cao, L., Mattson, E., T. Y., & Cheng, W.H. (2017). Opposing impacts on healthspan and longevity by limiting dietary selenium in telomere dysfunctional mice. Aging Cell, 16(1), 125–135. https://doi.org/10.1111/acel.12529
[4] Yim, S. H., Clish, C. B., & Gladyshev, V. N. (2019). Selenium Deficiency Is Associated with Pro-longevity Mechanisms. Cell reports, 27(9), 2785–2797.e3. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.05.001
[5] van Passel, M. W., Kant, R., Zoetendal, E. G., Plugge, C. M., Derrien, M., Malfatti, S. A., Chain, P. S., Woyke, T., Palva, A., de Vos, W. M., & Smidt, H. (2011). The genome of Akkermansia muciniphila, a dedicated intestinal mucin degrader, and its use in exploring intestinal metagenomes. PloS one, 6(3), e16876. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0016876