《iMeta》：Microbial keystone taxa and metabolic signatures in centenarians regulate intestinal homeostasis during aging
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微生物共发生网络与基石类群在维持肠道微生态稳定性及宿主稳态中发挥关键作用，其作用并不依赖于丰度。然而，既往针对衰老相关肠道微生物的研究多基于丰度分析，忽视了微生物网络及微生物-宿主互作。研究人员采用共发生网络分析方法，在人类与小鼠衰老过程中识别基石类群，发现百
微生物共发生网络与基石类群在维持肠道微生态稳定性及宿主稳态中发挥关键作用，其作用并不依赖于丰度。然而，既往针对衰老相关肠道微生物的研究多基于丰度分析，忽视了微生物网络及微生物-宿主互作。研究人员采用共发生网络分析方法，在人类与小鼠衰老过程中识别基石类群，发现百岁老人拥有以梭菌属(Clostridium)成员为主的独特基石类群，其中解纤维梭菌(Clostridium scindens, C. scindens)可显著增强微生物网络稳定性，可能促进长寿并降低年龄相关疾病易感性。机制层面，C. scindens通过酰胺酶(AMIE)与醛脱氢酶(ALDH)从色氨酸合成吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)。口服C. scindens或IAA可有效缓解老年小鼠肠道衰老，修复肠道屏障功能障碍。进一步分析表明，C. scindens来源的IAA通过激活芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor, AHR)信号上调紧密连接关键蛋白闭合蛋白-10(CLDN10)，从而恢复肠道功能。结构上，IAA通过促进AHR结合至CLDN10启动子区域增强其转录。该研究为解析百岁老人微生物网络提供了新视角，并提示C. scindens与IAA可通过促进肠道微生态稳定性及宿主稳态，助力健康老龄化。
本研究发表于《iMeta》，聚焦全球人口老龄化背景下，肠道微生态失衡作为衰老核心特征之一却长期被丰度导向研究所局限的问题，首次将共发生网络分析与多组学整合，系统揭示百岁老人肠道中关键功能性微生物及其代谢产物的抗衰机制。
研究人员纳入青年(20–44岁)、老年(66–89岁)及百岁老人(100–112岁)三个队列共198例粪便样本，结合16S rRNA扩增子测序、非靶向与靶向代谢组学筛选年龄相关的微生物与代谢特征；通过微生物全基因组测序验证功能基因；利用老年小鼠及肠道上皮特异性芳香烃受体(AHR)敲除小鼠模型，结合细胞衰老模型，开展体内外功能与机制验证。
研究结果如下：
一、百岁老人肠道微生物特征与基石类群的识别
α多样性无组间差异，但群落组成随年龄显著分离，年龄是影响菌群结构的主要因素。百岁老人富集梭菌纲(Clostridium sensu stricto 1)、嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila)及C. scindens等类群。共发生网络显示，百岁老人菌群网络连接度更高、更稳定；鉴定出13个基石类群，其中C. aldenense与C. scindens同时为高丰度差异物种与网络枢纽。
二、百岁老人代谢特征的识别
非靶向代谢组显示，老年与青年、百岁老人与老年的粪便代谢谱均显著分离。百岁老人中3种宿主来源、4种微生物来源及15种共代谢物同步表现为较老年升高、较青年降低，其中色氨酸代谢通路富集最为显著，关键代谢物吲哚-3-乙酸(IAA)在百岁老人粪便中水平最高。
三、色氨酸代谢与微生物基石类群的关联
靶向定量证实百岁老人粪便中吲哚途径代谢物（IAA、吲哚-3-乙酰胺IAM、吲哚-3-乙醛IALD等）显著升高。功能预测显示编码酰胺酶(K01426 amiE)与醛脱氢酶(K00128 aldh)的基因在百岁老人中富集，且C. scindens为同时携带这两类基因并属于基石类群的唯一菌种。
四、C. scindens通过细菌酶AMIE与ALDH合成IAA
全基因组测序证实C. scindens ATCC 35704(T)含有amiE与aldh基因，无高相似度毒力因子。体外发酵实验显示，C. scindens可将底物IAM与IALD高效转化为IAA，其中ALDH介导的IALD转化为主要途径。
五、C. scindens缓解肠道衰老并增强微生物网络
老年小鼠灌胃活C. scindens两个月后，结肠杯状细胞数量回升，细胞衰老标志物p16、p21及炎症因子Tnf-α、Il-1β、Il-6表达下降，紧密连接基因Zo-1、Occludin、E-cadherin及Cldn10表达恢复。菌群网络边数由417增至1305，平均度、路径长度与稳定性上升，脆弱性下降，基石类群数量由29增至39，C. scindens成为新的网络枢纽。
六、C. scindens来源的IAA通过AHR依赖信号缓解肠道衰老
同等剂量IAA干预可重现C. scindens的保护效应。在肠道上皮特异性Ahr敲除(AhrΔIEC)小鼠中，IAA无法改善肠道结构与屏障功能，也无法下调衰老标志物。细胞实验中，IAA在野生型Caco-2细胞可逆转阿霉素诱导的衰老与屏障损伤，而在Ahr敲低细胞中失效。
七、IAA激活AHR缓解CLDN10相关肠道屏障功能障碍
生物信息学预测与分子动力学模拟显示，AHR通过其碱性螺旋-环-螺旋转录因子(bHLH)与PAS-A结构域，与Cldn10启动子区的芳香烃受体反应元件(XRE, 核心基序CGCTTG)直接结合。荧光素酶报告实验证实，IAA处理可显著增强Cldn10启动子活性，而XRE突变或Ahr敲低则消除该效应。
讨论部分指出，既往研究多关注丰度最高的类群，本研究通过共发生网络识别出丰度虽低(0.102%)但处于网络核心位置的C. scindens，凸显了“基石类群”在微生态功能中的主导地位。IAA作为色氨酸代谢物，通过AHR-CLDN10轴修复肠道屏障，为解释百岁老人低炎症、高抗病力提供了机制依据。研究同时指出，相关性网络尚不能直接等同于生态学互作，人类横断面数据无法直接推断因果，需在未来通过纵向队列与干预研究进一步验证。
结论部分明确：本研究通过共发生网络分析，确定C. scindens为百岁老人的微生物基石类群，其通过自身酶AMIE与ALDH调控IAA合成；C. scindens与IAA分别通过微生物-微生物互作与微生物-宿主互作，增强肠道微生态稳定性与宿主稳态，为靶向基石类群干预衰老及相关疾病提供了机制基础。
