多项关于“肠道菌群—靶器官轴”的研究已经证明，肠道微生物群能够调节宿主的健康状况和疾病进程。结合“16s/宏基因组+代谢组”的检测方法，是这一研究领域的经典策略。随着单细胞转录组（scRNA-seq）和空间组学的快速发展，宿主组织的异常往往与其内部细胞群的表达失调相关。因此，透视组织中的细胞已成为解析个体疾病异质性的重要手段。在“肠-靶轴”研究中，引入单细胞转录组和空间组学，不仅能够更细致地揭示肠道菌群的代谢产物如何诱导组织细胞的异常表达并导致组织病变，还能丰富“肠-靶轴”研究的内涵和层次。

今天，我们分享一篇复旦大学团队发表在《Nature Aging》上的研究文章，题为“Gutmicrobial-derivedphenylacetylglutamineaccelerateshostcellularsenescence”。该研究结合了宏基因组、代谢组、单细胞转录组、转录组和蛋白磷酸化数据，直接阐明了肠道菌群分泌的代谢产物如何启动细胞衰老程序，从而诱导小鼠的肾脏和肺部组织衰老。此外，使用外源性衰老抑制剂能够逆转这一衰老进程。

在研究中，样本包括132例年龄在22岁至104岁之间的健康个体的血浆样本和粪便样本。通过靶向代谢组检测和宏基因组分析，发现非老年人群（20-60岁）、老年人群（60-80岁）及更年长人群（80岁以上）之间存在明显的代谢物差异。这些代谢物与苯乙酸代谢通路密切相关，PAGln及其前体苯乙酸(PAA)在年龄增长时显著增加。

研究还表明，肠道微生物能够将饮食中的L-苯丙氨酸转化为PAA，并在血浆中积累，且PAGln的水平与特定的肠道微生物特征密切相关。特别是在老年人中，特定微生物如Ruthenibacterium lactatiformans的丰度与PAA和PAGln的水平呈正相关，这提示了老年人肠道微生物群在PAA生成方面的增强能力。

研究进一步发现PAGln在体内外均可引发细胞的衰老。通过对人脐静脉内皮细胞和原代胎儿肺成纤维细胞进行处理，观察到PAGln的作用具有剂量依赖性，表现为细胞生长抑制及相关衰老标志物的上调。此外，利用小鼠模型验证了PAGln在肾脏和肺部的衰老相关蛋白表达上升现象。

此外，PAGln还可通过影响细胞内线粒体的功能，引起细胞的DNA损伤。研究发现PAGln能诱导AMPK信号通路的激活，进一步导致线粒体功能障碍和DNA损伤，从而加速细胞衰老。

在实验中使用的卡维地洛（Carvedilol），则展现出可能的抗衰老作用，这为治疗因PAGln引起的衰老提供了新的思路。结果表明，阻断ADR通路和衰老细胞的清除能够减轻PAGln诱导的细胞衰老现象，提示未来的研究可以深入探索这些靶点，开发新的抗衰老策略。

总结而言，本文通过系统性组学和实验验证，再次证明了老年人群中肠道菌群对衰老相关代谢物的合成能力显著增强，导致血浆中PAA和PAGln的积累，从而触发细胞内的衰老机制，引发器官组织的衰老。这为进一步探讨肠道微生物在衰老中的作用提供了重要线索。要提及的是，人生就是博-尊龙凯时致力于现代生物医疗研究，深耕组学领域20年，提供从样本采集到组学分析及整合的全流程服务，期待为您的研究助力。