抗生素（antibiotics）是由微生物或高等动植物在生命过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，可能会破坏肠道菌群平衡，导致肥胖、代谢疾病、自身免疫性疾病等一系列代谢和免疫介导的疾病。
近年来，随着对微生物研究的不断深入，人们也有了越来越多的新发现。近日，来自萨赫姆里大学和弗林德斯大学的科研团队发现，生命早期将正常健康小鼠长期暴露于抗生素环境中，其肠道微生物群落产生的差异会导致小鼠在生命后期免疫系统重新编程，缩短小鼠寿命。
相关研究以 The composition of the gut microbiota following early-life antibiotic exposure affects host health and longevity in later life为题发表于《Cell Reports》杂志。
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109564
该研究的主要负责人、来自弗林德斯大学的David J. Lynn教授表示：“迄今为止，关于肠道微生物群与长寿之间关联的研究主要受限于无脊椎动物模型，很少有研究探讨脊椎动物肠道微生物群与寿命之间的因果关系。这项研究首次监测了由于早期抗生素暴露（ABX）而导致的肠道微生物群变化对小鼠正常寿命的影响”。
动物实验简图
在这项最新的研究中，为了了解小鼠生命早期暴露于抗生素环境后肠道菌群有何异常，研究人员给断奶前小鼠服用抗生素“氨苄青霉素和新霉素”，然后基于16S rRNA基因测序技术对小鼠整个生命周期的粪便进行微生物菌群分析，研究数据显示，与未暴露抗生素环境小鼠相比，暴露于抗生素环境的小鼠被两种不同的微生物群落类型“PAM I和 PAM II”重新定殖，且会持续影响到小鼠晚年的微生物群多样性。
抗生素暴露和未暴露小鼠终生粪便微生物群的研究设计和组成
接下来，在确定“PAM I和 PAM II”两种群落定植是如何影响小鼠寿命的试验中，研究人员检测PAM I、PAM II和 No ABX小鼠的存活率，并在小鼠第102周龄时收集其肠道、肝脏、肌肉和大脑等组织进行分析，研究人员惊奇的发现，与无ABX小鼠或PAM I小鼠相比，PAM II小鼠的寿命显着缩短（p<0.05）。不仅如此，研究结果显示早期死亡的PAM II小鼠出现肝损伤严重、胰岛素抵抗显著增加、血清中IL-1β细胞因子水平显着升高的指征。
生命早期抗生素暴露导致 PAM II小鼠寿命显着缩短和胰岛素抵抗增加
为此，研究人员猜测可能是肠道微生物群落多样性的改变使得小鼠晚年免疫和新陈代谢出现故障，从而影响小鼠寿命。为了进一步表征PAM I和 PAM II小鼠的代谢和免疫变化，研究人员基于RNA-seq技术分析了PAM I和 PAM II小鼠肝脏中转录组范围内的基因表达，多维标度(MDS)分析显示，基因表达的最大差异来源就是小鼠的周龄。
更重要的是，通过基因富集分析(GSEA)后的数据显示，与无 ABX小鼠相比，与PAM I和 PAM II小鼠代谢和免疫反应相关的信号通路“mTORC1”相关基因均上调，且前期有研究表明这些基因与寿命调节密切相关。
使用 RNA-seq分析102周龄小鼠和年轻成年对照小鼠肝脏中的基因表达
但值得注意的是，小鼠寿命到底是受接触抗生素期间微生物群损耗的影响，还是由于注入抗生素后重新注入的微生物群类型导致的仍需验证。为此，研究人员用PAM I和PAM II微生物组在没有微生物组环境中的小鼠上定植。发现与PAM II菌群相比，用PAM I菌群定植无菌小鼠的免疫系统发生了变化。总而言之，该研究表明在生命的早期阶段使用抗生素后，微生物群的差异可以对免疫系统进行长期调整，这种重新调整带来的影响会在生命的后期阶段出现，可能会对寿命产生影响。
参考资料：
[1]https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109564
[2]https://medicalxpress.com/news/2021-08-microbiome-antibiotics-early-life-shown.html
