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前 言
肠道是全身更新速度最快的组织之一,每隔几天就要完成一次完整自我更新,而支撑这一过程的核心,是位于隐窝底部的肠道干细胞。
随着年龄增长,这些干细胞逐渐失去旺盛的再生能力,使肠道在压力之下恢复得更慢,对外界刺激也更敏感。
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过去许多人认为干细胞衰老主要来自年龄累积,但近年的实验结果正在重塑这一认知:干细胞是否保持年轻,与肠道菌群的构成密切相关。
在小鼠体系中,当老年肠道接触到年轻菌群后,原本衰弱的干细胞竟重新焕发活力,暗示肠道衰老可能不是被动的,而是可以被调控的过程。
01菌群与干细胞之间的连接:关键通路决定年轻度
肠道干细胞能否维持活力,取决于一条被视为核心命脉的信号轴:Wnt–Ascl2–Lgr5通路。
Wnt提供启动信号,像是干细胞的“生长指令”;
Ascl2负责调控命运,是维持干细胞状态的关键因子;
Lgr5则是标志性受体,反映干细胞的增殖能力与储备状态。
年轻肠道中,这条通路高度活跃,使干细胞保持持续更新的能力;而老年肠道中,上游Wnt信号下降、Ascl2表达不足、Lgr5群体萎缩,让再生速度逐渐减弱。令人关注的是,这一通路的状态竟会受到肠道菌群直接影响。
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▲微生物群调节肠道干细胞隐窝中的典型Wnt信号传导。
在实验中,用抗生素清除小鼠菌群后,肠道干细胞的关键指标明显下滑,隐窝区干细胞的活性因子减少,显示出依赖菌群维持的特征。
当年轻菌群重新进入老年小鼠肠道后,Wnt相关因子的表达得到提升,Ascl2和Lgr5水平也随之恢复。伴随信号重新被点亮,干细胞的再生活动明显增强。
换言之,菌群并非旁观者,它们通过影响Wnt信号的强弱,决定干细胞能否保持年轻状态。
02干细胞为何在老年阶段快速衰退:微生态重组是关键推手
老龄肠道不仅表现出干细胞能力下降,其微生态结构也发生深刻变化。菌群多样性降低、代谢产物转变以及黏液层增厚,使特定菌株更容易附着于肠道表面。
尤其是在老年阶段,有一种菌的比例显著升高,会在局部环境中形成不利于干细胞维持的信号格局,使Wnt–Ascl2–Lgr5通路进一步抑制,加速衰老表型的出现。
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▲从年轻小鼠转移的微生物群增强了老年ISC中的典型Wnt信号传导。
研究过程中,一个自然发生的现象尤为重要:老年小鼠的肠道干细胞虽数量尚存,但功能明显不足。
它们在面对辐射损伤时恢复速度变慢,隐窝结构难以重建,再生距离缩短,显示出疲态。与此同时,肠道菌群的结构与年轻小鼠有显著差异。
更关键的是,当这些老年小鼠被重新“植入”年轻菌群后,干细胞的修复能力呈现逆转,隐窝增殖区扩大,损伤后的重建速度明显加快。
这一组合实验揭示了一个核心事实:干细胞老化并不仅由年龄决定,而是受到微生态环境深度调控。
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在老年黏液层变厚的背景下,高比例存在的特定菌株会进一步削弱Wnt信号,使干细胞无法维持活性。
年轻肠道由于黏液结构不同,对相同菌株并不敏感,说明老年肠道更容易被微生态偏移影响。
03年轻菌群为何能让老年干细胞恢复?
在肠道干细胞所有的调控路径中,Wnt–Ascl2–Lgr5通路是决定再生能力的根源。
年轻菌群之所以能够恢复老年干细胞活力,关键在于它们能重新激活这一条主轴。
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▲年轻的微生物群增强了衰老ISCs的功能。
在菌群移植实验中,年轻菌群进入老年小鼠肠道后:
Wnt相关因子上升
Ascl2表达恢复到接近年轻水平
Lgr5标记细胞比例增加
隐窝再生能力增强
辐射损伤后的修复速度加快
这些变化都指向同一个核心:年轻菌群能够营造更有利的微环境,使干细胞重新拾回年轻时的增殖能力。
年轻菌群提供的代谢产物、与黏液层的接触方式以及对上皮信号的调控,都可能参与重新塑造这一通路的活性。
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▲老年动物中Akkermansia mucinniphila水平升高会导致基于Ascl2的典型Wnt信号和ISC功能减弱。
结果是,原本表现出老化迹象的干细胞重新具备再生活力,让肠道组织在面对损伤或压力时更从容、更年轻。
这一机制的意义极其深远:它提示肠道干细胞的老化具有可逆性,而微生态可能是调控衰老速度的关键杠杆。
04衰老可能被延缓:微生态为健康寿命提供新思路
当Wnt–Ascl2–Lgr5通路在老年阶段变得微弱时,干细胞会逐步失去维持肠道活力的能力,衰老表现便会加速显现。
菌群的变化,尤其是组成与代谢格局的偏移,是推动这一下降的重要因素。
而年轻菌群能够重新点亮这一通路,让干细胞恢复增殖潜力,也意味着肠道衰老并非完全不可逆。
这一发现为理解衰老打开了新的视角。微生态不是静态存在,而是高度可塑的系统。
通过优化菌群结构、营造更适合干细胞生存的环境,使Wnt信号保持健康状态,有望成为延缓肠道功能衰退的重要策略。
注明 参考文献
Microbiota from young mice restore the function of aged ISCs
Kodandaramireddy Nalapareddy , David B Haslam , Ann-Kathrin Kissmann……
DOI: 10.1016/j.stemcr.2025.102788
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