1.中文标题：肠道与口腔菌群紊乱在高脂诱导年龄相关肥胖中的作用：一个贯穿“口腔-肠道-肝脏-大脑”轴的系统性损伤动物研究

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Role of oral-gut microbiota dysbiosis in regulating systemic impairment during age-related obesity: an animal study

2.推荐语：本动物研究通过构建长期高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠模型，系统阐述了年龄相关的肥胖如何伴随口腔-肠道菌群失调（dysbiosis），并沿“口腔-肠道-肝脏-大脑”轴引发全身性损害。研究揭示了标志性菌属Romboutsia_B在多个年龄组中于口腔和肠道内稳定富集，其丰度与肥胖、血脂异常、肝损伤、缺氧和神经行为缺陷呈正相关，提示其作为非侵入性微生物标志物和未来干预肥胖及其肝-脑共病的候选靶点。

　　

1. 5.
   文章内容归纳总结：

引言

肥胖已成为全球性流行病，显著增加多种慢性疾病风险。肠道菌群作为人体微生态的核心成员，在调节宿主能量代谢、免疫稳态以及通过肠-脑轴参与情绪和神经行为调控中发挥着关键作用。而作为人体第二大微生物库的口腔，其菌群失调不仅与牙周病相关，也通过系统性炎症、一过性菌血症及沿口腔-肠道轴的转移，参与肥胖、心血管疾病和阿尔茨海默病等的发展。高脂饮食可同时诱导口腔和肠道菌群的改变，但现有研究大多为横断面调查，缺乏在统一实验框架下整合多年龄组、多维表型（包括口腔-肠道菌群、代谢、肝损伤、缺氧、神经行为）的纵向动物研究。本研究旨在建立跨越多个年龄组的高脂饮食诱导肥胖小鼠模型，运用16S rRNA测序技术，阐明肥胖与衰老的系统性后果，探索与年龄增长相关的菌群驱动的肥胖内型，并识别可作为未来机制/干预研究候选生物标志物的标记菌属。

材料与方法

研究使用五周龄雄性C57BL/6J小鼠，随机分为标准饮食组（SCD）和高脂饮食组（HFD），分别维持至4月龄（青年组）、12月龄（中年组）和18月龄（老年组），随后处死。研究设计示意图展示了分组、时间线和各项检测。评估指标包括体重、Lee指数、葡萄糖-脂质代谢、肝功能、血氧水平，以及情绪和认知行为测试。采集血液样本通过ELISA法定量脂多糖（LPS）和β-淀粉样蛋白1-42（Aβ_1–42）水平。采集口腔和粪便样本进行16S rRNA测序分析菌群多样性和群落结构。通过线性判别分析效应量（LEfSe）识别差异菌属，并将口腔和粪便样本中均发生一致改变的菌属操作性地定义为标记菌属。采用靶向代谢组学分析短链脂肪酸（SCFAs）谱。相关性分析使用Spearman方法。

高脂饮食与衰老对生理参数的影响

实验期间，HFD组小鼠体重持续高于SCD组。从第12周开始，HFD小鼠体重显著高于同龄对照。HFD小鼠的体长和Lee指数也显著增加。不同年龄组小鼠的背部大体照片直观显示了体型差异。与青年组不同，中年和老年HFD小鼠的前肢抓力显著降低。HFD小鼠在青年、中年、老年组的肝脏重量均显著高于对照组。肝脏组织苏木精-伊红（HE）染色显示，与同龄对照相比，HFD小鼠肝脏出现肝索排列紊乱、肝细胞增大、细胞质大空泡将核挤向边缘以及炎症灶。老年HFD组还观察到散在肝细胞坏死。脂肪组织HE染色显示，HFD小鼠脂肪细胞更大，炎症细胞更分散，细胞异质性更高。老年HFD组可见大小不一的脂肪细胞混合簇，间质组织逐渐增厚并形成冠状结构。肝脏油红O染色显示，与同龄对照相比，HFD小鼠阳性染色面积显著增加。

血氧测量显示，在中、老年组，HFD小鼠的外周血氧饱和度（SpO₂）低于SCD对照。在老年组，HFD小鼠的动脉氧分压（PaO₂）和动脉血氧饱和度（SaO₂）也显著降低。在葡萄糖和脂质代谢方面，HFD小鼠在所有三个年龄组均表现出显著升高的葡萄糖耐量曲线，峰值更高且恢复基线更慢，表明其葡萄糖耐受受损。注射胰岛素后，所有年龄组HFD小鼠的血糖下降幅度均显著小于SCD小鼠，表明高脂饮食诱导了胰岛素敏感性降低。青年HFD组的空腹血糖显著高于对照，但中、老年组组间差异不显著。HFD小鼠的血清高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和总胆固醇（TC）在所有年龄组均显著升高，而甘油三酯（TG）水平无显著差异。HFD小鼠在所有年龄组的血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）水平均显著升高。血清乳酸脱氢酶（LDH）在青年组无差异，但在中、老年HFD组显著升高。神经炎症和神经损伤标志物方面，HFD小鼠在所有年龄组的血清Aβ_1–42水平均显著高于对照。皮质Aβ_1–42在老年HFD组升高，而海马Aβ_1–42无显著差异。S100β水平在所有年龄组均无显著差异。血清LPS在老年HFD组增加，皮质LPS在中、老年HFD小鼠中升高。血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）无组间差异，但皮质TNF-α在老年HFD组升高。血清和皮质中的白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-10（IL-10）水平无显著差异。

高脂饮食与衰老对情绪和认知记忆的影响

在所有行为测试中，高脂饮食显著影响了焦虑样、社交和认知行为，而年龄及饮食与年龄的交互作用影响了自发交替、不动时间和空间记忆等特定指标。在高架十字迷宫（EPM）中，中、老年HFD小鼠进入开放臂的次数和时间均减少，反映出焦虑增加。在强迫游泳测试（FST）中，中年HFD小鼠的不动时间增加，表明抑郁样行为增强。在Morris水迷宫（MWM）中，青年HFD小鼠在目标象限停留时间更短，穿越平台次数更少，提示空间学习缺陷；而在老年小鼠中，这些差异不显著，表明衰老可能掩盖了HFD诱导的空间学习缺陷。在训练期间，HFD小鼠也表现出更长的逃避潜伏期。一系列行为测试结果以柱状图和折线图形式汇总。

高脂饮食与衰老对口腔和肠道菌群的影响

与同龄SCD对照相比，HFD小鼠的口腔菌群Chao1指数在青年和老年组显著降低，而Good's coverage指数在所有三个HFD年龄组均显著增加。对于肠道菌群，HFD小鼠在所有年龄组的Chao1指数显著降低，Good's coverage指数显著升高。基于Jaccard距离的主坐标分析显示，在所有年龄组，HFD与SCD小鼠的口腔和肠道菌群β多样性存在显著差异，而组内差异不显著。非加权组平均法（UPGMA）层次聚类树也显示，HFD和SCD小鼠的口腔和肠道微生物群落各自有明显的聚类趋势。这些发现表明，高脂饮食诱导了微生物群落组成的显著且广泛的改变。菌群多样性和聚类分析结果在图表中展示。

基于PICRUSt2的京都基因与基因组百科全书（KEGG）功能预测显示，HFD组的菌群在能量和脂质代谢相关通路上显著富集，包括丁酸盐代谢、脂肪酸生物合成、不饱和脂肪酸代谢和酮体代谢。而SCD组则在营养代谢和群落稳态相关通路上富集度更高，如多糖降解、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化以及维生素代谢。同时，HFD组还富集了与DNA修复、细菌趋化性以及多种抗生素耐药性和感染相关过程相关的通路，表明高脂饮食驱动菌群功能向增强环境压力适应、运动性和致病潜力方向重塑。

口腔和肠道菌群中的标记菌属

使用LDA分数大于2且P值小于0.05的标准，LEfSe分析在属水平上识别出HFD和SCD小鼠之间的差异微生物类群。在所有年龄组和口腔、粪便样本中，Romboutsia_B在HFD小鼠中持续富集，而Ruminococcus_C、Duncaniella和Eubacterium在SCD小鼠中富集。一些与病原体和炎症相关的菌属（如Escherichia、Streptococcus、Bilophila、Bacteroides_H）在HFD小鼠中反复出现，而与健康和稳态相关的菌属（如Bifidobacterium、Akkermansia、Muribaculum、Paramuribaculum）在SCD小鼠中富集。LEfSe分析结果以横向条形图展示，突出了与不同饮食和年龄组相关的菌属。

高脂饮食与衰老对短链脂肪酸的影响

粪便中直链和支链短链脂肪酸（SCFAs）的谱图在高脂饮食条件下呈现相反的变化。在青年和中年组，HFD组的总直链SCFAs（scSCFAs）显著低于SCD组，而老年组两组间无显著差异。相反，HFD组在所有三个年龄组的总支链SCFAs（bcSCFAs）均显著增加。综上，功能预测和SCFAs分析支持高脂饮食诱导了结肠微生物发酵的重编程，其特征是支链SCFAs产量增加和多糖降解能力降低。

相关性分析

Spearman相关性分析探讨了差异丰度类群与各种生理和行为测试之间的关联。Romboutsia_B和Escherichia与体长、体重、Lee指数、ALT、LDH、HDL-C、LDL-C、TC、Aβ_1–42、S100β、LPS、TNF-α、IL-6以及bcSCFAs呈正相关。这些菌属还与三室社交测试（TCST）中的社交偏好指数、强迫游泳测试中的不动时间以及Morris水迷宫中的逃避潜伏期呈正相关。相反，它们与SpO₂、PaO₂、SaO₂、IL-10以及scSCFAs呈负相关，同时也与前肢抓力、旷场实验中心区停留时间和距离、Y-迷宫自发交替率、高架十字迷宫开放臂进入次数和时间、社交新奇偏好指数以及Morris水迷宫的平台穿越次数和探测试验表现呈负相关。相反，Ruminococcus_C、Duncaniella、Eubacterium、Bifidobacterium、Akkermansia、Muribaculum和Prevotella则表现出相反的相关性模式。相关性分析结果以箱线图和热图呈现。

讨论：口腔-肠道-肝脏-大脑轴的系统性重塑

本研究建立了覆盖成年早期至老年期的长期高脂饮食诱导肥胖模型。我们发现，高脂饮食在所有年龄阶段均诱导了典型的肥胖和代谢综合征表型。随着小鼠年龄增长和饲喂时间延长，高脂饮食小鼠逐渐发展为以SpO₂、PaO₂和SaO₂下降为特征的慢性缺氧状态，并伴有血清和皮质Aβ_1–42和LPS水平升高，以及空间学习记忆受损和加剧的焦虑、抑郁样行为。在微生物组层面，我们观察到所有三个年龄组的HFD小鼠其口腔和肠道菌群的α多样性均下降，且β多样性聚类模式发生显著变化，支持了肥胖及其相关代谢异常伴随系统性黏膜微生态重塑的观点。我们发现，在口腔和肠道微生物组中，与炎症和高代谢负荷相关的菌属，如Romboutsia和Escherichia，持续富集，而与代谢健康相关的菌属，包括Ruminococcus、Bifidobacterium和Akkermansia则相对减少。这些发现将传统的肠道菌群-肥胖-代谢疾病框架扩展到了更全面的、整合了口腔微生物组和神经认知功能的“口腔-肠道-肝脏-大脑”轴。

Romboutsia：一种随衰老在口腔和肠道中持续富集的跨生态位标记菌属

本研究在HFD与SCD组的比较中发现了口腔和肠道菌群失调。在差异菌属中，Romboutsia在长期高脂饮食小鼠模型的口腔和肠道中以及不同年龄阶段均表现出一致的富集。相关性分析表明，Romboutsia的丰度与全身性代谢改变、慢性炎症和脑功能损害（包括行为和认知变化）密切相关。这些结果表明，Romboutsia可能是连接口腔-肠道微生物组与肥胖相关的全身性和神经功能障碍的核心微生物标志物。Romboutsia是消化链球菌科内的严格厌氧菌属，具有广泛的代谢能力。结合大型人类队列和高脂饮食动物模型的证据，我们发现Romboutsia_B与肥胖、血脂异常和肝损伤相关，支持了其作为代谢功能障碍微生物标志物的地位。改善代谢健康的营养干预通常会减少Romboutsia并恢复产SCFAs的菌群，表明较高的Romboutsia丰度与菌群失调相关，并且在代谢改善的背景下可能是可调节的。本研究还观察到较高的Romboutsia丰度与较低的氧饱和度相关。综上所述，这些发现表明，长期高脂饮食，特别是与缺氧相结合时，可能有利于Romboutsia的扩增，这可能伴随着更高的全身代谢负荷和炎症，增加了肥胖相关神经损伤的易感性。

在本研究中，Romboutsia_B与增加的LPS、TNF-α和Aβ_1–42水平以及认知行为受损呈强相关，这与最近将Romboutsia与肠-脑轴失调联系起来的人类和动物研究一致。结合本研究的KEGG功能预测和靶向代谢组学结果，我们提出了一个初步的机制假设：在长期高脂饮食条件下，以Romboutsia为代表的一组类群在口腔和肠道中同步增加，可能导致微生物代谢重塑。这种重塑可能与脂肪酸和酮体利用增强、氨基酸代谢和DNA损伤修复途径活性增加有关，并可能在高脂环境中获得生长优势。同时，它与短链脂肪酸谱的改变（在某些年龄组bcSCFAs增加而scSCFAs减少）相关，可能与胆汁酸池的改变有关，并与更高的细菌成分负荷相关。这些变化共同加剧肝脏脂质积累和炎症，并可能通过口腔-肠道-肝脏-大脑轴促进神经炎症，从而将微生物失调与慢性高脂饮食暴露下的代谢和神经功能障碍联系起来。

炎症相关菌群与代谢健康相关菌群之间的代谢失衡

本研究发现，Escherichia表现出与Romboutsia_B相似的模式，在高脂饮食条件下于口腔和肠道中富集，并与肥胖、血脂异常、肝酶升高、炎症和认知障碍广泛正相关，而与血氧和抗炎因子呈负相关。我们认为，Escherichia通过LPS介导的炎症，与Romboutsia一起，可能代表了一个与高脂饮食诱导的肥胖、肝损伤和中枢神经系统功能障碍相关的代谢负荷和炎症放大微生物轴共现模块。

与高脂饮食富集的类群相反，对照小鼠在口腔和肠道中均显著富集了Ruminococcus_C、Bifidobacterium、Eubacterium、Akkermansia和Muribaculum。它们的丰度通常与体重、血脂、肝酶和炎症标志物呈负相关，与更好的情绪和认知表现呈正相关。这些发现与现有文献一致，共同表明了这组类群的代谢保护作用。

在高脂饮食条件下，与炎症相关的类群如Romboutsia_B和Escherichia扩增，而通常与代谢健康相关的类群，包括Ruminococcus_C、Bifidobacterium、Eubacterium、Akkermansia和Muribaculum则相对减少。这种模式符合口腔和肠道菌群从产SCFAs、维持屏障的状态向炎症相关、脂质和胆汁酸负荷状态转变的框架。在此框架下，Romboutsia_B及其共现类群不应被视为单一的病原体，而应被视为与菌群失调相关的微生物群落和功能网络的代表性成员。

因此，未来针对微生物组的干预措施可以超越单纯抑制促炎类群和补充产SCFAs有益类群的线性策略。相反，诸如饮食调整、功能食品、益生菌和合生元等方法可能有助于在群落水平上增强SCFAs产生和屏障保护模块，同时削弱Romboutsia_B相关的失调模块，从而可能减轻肥胖相关的代谢负担，并支持预防或延缓相关的认知和神经功能障碍。

本研究有几个优点，但也存在一些局限性，包括主要依赖16S rRNA测序在属水平进行解析、功能预测是推断性的、仅使用雄性C57BL/6J小鼠以及作为观察性研究无法确定因果方向等。

结论

长期高脂饮食会诱导小鼠“口腔-肠道-肝脏-大脑”轴的系统性重塑。Romboutsia_B在口腔和肠道菌群中持续富集，并与肥胖、肝损伤、缺氧和认知障碍相关，而与代谢健康相关的菌属则减少。这些变化与脂质和短链脂肪酸代谢的改变以及炎症负荷增加有关，表明Romboutsia_B或可作为与肥胖相关肝-脑共病相关的非侵入性微生物标志物，值得在纵向和干预研究中进行验证。