抗生素（antibiotics）是由微生物或高等動植物在生命過程中所產生的具有抗病原體或其他活性的一類次級代謝產物，可能會破壞腸道菌群平衡，導致肥胖、代謝疾病、自身免疫性疾病等一系列代謝和免疫介導的疾病。
近年來，隨著對微生物研究的不斷深入，人們也有了越來越多的新發現。近日，來自薩赫姆里大學和弗林德斯大學的科研團隊發現，生命早期將正常健康小鼠長期暴露於抗生素環境中，其腸道微生物群落產生的差異會導致小鼠在生命後期免疫系統重新編程，縮短小鼠壽命。
相關研究以 The composition of the gut microbiota following early-life antibiotic exposure affects host health and longevity in later life為題發表於《Cell Reports》雜誌。
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109564
該研究的主要負責人、來自弗林德斯大學的David J. Lynn教授表示：「迄今為止，關於腸道微生物群與長壽之間關聯的研究主要受限於無脊椎動物模型，很少有研究探討脊椎動物腸道微生物群與壽命之間的因果關係。這項研究首次監測了由於早期抗生素暴露（ABX）而導致的腸道微生物群變化對小鼠正常壽命的影響」。
動物實驗簡圖
在這項最新的研究中，為了了解小鼠生命早期暴露於抗生素環境後腸道菌群有何異常，研究人員給斷奶前小鼠服用抗生素「氨苄青黴素和新黴素」，然後基於16S rRNA基因測序技術對小鼠整個生命周期的糞便進行微生物菌群分析，研究數據顯示，與未暴露抗生素環境小鼠相比，暴露於抗生素環境的小鼠被兩種不同的微生物群落類型「PAM I和 PAM II」重新定殖，且會持續影響到小鼠晚年的微生物群多樣性。
抗生素暴露和未暴露小鼠終生糞便微生物群的研究設計和組成
接下來，在確定「PAM I和 PAM II」兩種群落定植是如何影響小鼠壽命的試驗中，研究人員檢測PAM I、PAM II和 No ABX小鼠的存活率，並在小鼠第102周齡時收集其腸道、肝臟、肌肉和大腦等組織進行分析，研究人員驚奇的發現，與無ABX小鼠或PAM I小鼠相比，PAM II小鼠的壽命顯著縮短（p<0.05）。不僅如此，研究結果顯示早期死亡的PAM II小鼠出現肝損傷嚴重、胰島素抵抗顯著增加、血清中IL-1β細胞因子水平顯著升高的指征。
生命早期抗生素暴露導致 PAM II小鼠壽命顯著縮短和胰島素抵抗增加
為此，研究人員猜測可能是腸道微生物群落多樣性的改變使得小鼠晚年免疫和新陳代謝出現故障，從而影響小鼠壽命。為了進一步表徵PAM I和 PAM II小鼠的代謝和免疫變化，研究人員基於RNA-seq技術分析了PAM I和 PAM II小鼠肝臟中轉錄組範圍內的基因表達，多維標度(MDS)分析顯示，基因表達的最大差異來源就是小鼠的周齡。
更重要的是，通過基因富集分析(GSEA)後的數據顯示，與無 ABX小鼠相比，與PAM I和 PAM II小鼠代謝和免疫反應相關的信號通路「mTORC1」相關基因均上調，且前期有研究表明這些基因與壽命調節密切相關。
使用 RNA-seq分析102周齡小鼠和年輕成年對照小鼠肝臟中的基因表達
但值得注意的是，小鼠壽命到底是受接觸抗生素期間微生物群損耗的影響，還是由於注入抗生素後重新注入的微生物群類型導致的仍需驗證。為此，研究人員用PAM I和PAM II微生物組在沒有微生物組環境中的小鼠上定植。發現與PAM II菌群相比，用PAM I菌群定植無菌小鼠的免疫系統發生了變化。總而言之，該研究表明在生命的早期階段使用抗生素後，微生物群的差異可以對免疫系統進行長期調整，這種重新調整帶來的影響會在生命的後期階段出現，可能會對壽命產生影響。
參考資料：
[1]https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109564
[2]https://medicalxpress.com/news/2021-08-microbiome-antibiotics-early-life-shown.html
