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Nov 10, 2023

La microbiota intestinal como sistema antioxidante en centenarios asociado con altas actividades antioxidantes del intestino

npj Biofilms and Microbiomes volumen 8, Número de artículo: 102 (2022) Citar este artículo 11k Accesos 6 Citas 67 Detalles de Altmetric Metrics La microbiota intestinal juega un papel importante en la salud humana y

npj Biofilms and Microbiomes volumen 8, número de artículo: 102 (2022) Citar este artículo

11k Accesos

6 citas

67 altmétrico

Detalles de métricas

La microbiota intestinal desempeña un papel importante en la salud y la longevidad humanas, y la microbiota intestinal de los centenarios muestra características únicas. Hoy en día, la mayoría de las investigaciones microbianas sobre la longevidad suelen limitarse al nivel bioinformático y carecen de información de validación sobre el cultivo de microorganismos funcionales. Aquí, combinamos la secuenciación metagenómica y el cultivo in vitro a gran escala para revelar la estructura microbiana intestinal única de la ciudad de la longevidad del mundo: Jiaoling, China, centenarios y personas de diferentes edades. Se aislaron y examinaron cepas funcionales in vitro, y se exploró y validó in vivo la posible relación entre los microbios intestinales y la longevidad. En el estudio participaron 247 nativos cantoneses sanos de diferentes edades, incluidos 18 centenarios. En comparación con los adultos jóvenes, la microbiota intestinal de los centenarios exhibe una mayor diversidad microbiana, biodegradación y metabolismo de xenobióticos, oxidorreductasas y múltiples especies (los posibles probióticos Lactobacillus, Akkermansia, el metanogénico Methanobrevibacter, los miembros productores de butirato intestinal Roseburia y las especies productoras de AGCC hasta ahora). Clostridiales, uncl Ruminococcaceae) conocido por ser beneficioso para el metabolismo del huésped. Estas especies cambian constantemente con la edad. También aislamos 2055 cepas de estas muestras mediante cultivo in vitro a gran escala, la mayoría de las cuales fueron detectadas mediante metagenómica, con una clara complementariedad entre los dos enfoques. También analizamos un Lactobacillus residente en el intestino relacionado con la edad con derechos de propiedad intelectual independientes, y su metabolito (ácido L-ascórbico) tiene buenos efectos antioxidantes. Nuestros hallazgos subrayan la existencia de trayectorias relacionadas con la edad en la microbiota intestinal humana, y que la microbiota intestinal distinta y los sistemas antioxidantes residentes en el intestino pueden contribuir a la salud y la longevidad.

El envejecimiento de la población es un problema creciente al que se enfrenta el mundo hoy en día, y cómo prolongar la vida y mantener un envejecimiento saludable se está convirtiendo en un tema central. El envejecimiento es un proceso complejo y los científicos de todo el mundo están trabajando arduamente para explorar los mecanismos subyacentes del envejecimiento y tratar de retrasarlo identificando factores clave que puedan regularlo1,2. El envejecimiento está relacionado con una variedad de factores, incluidos la genética y el medio ambiente, donde los factores genéticos representan entre el 25 % y el 30 % y los factores ambientales, entre el 70 % y el 75 %3,4. Entre varios factores ambientales, la microbiota intestinal está estrechamente relacionada con la salud humana y la longevidad5,6,7,8 y, por lo tanto, la microbiota intestinal emerge como un posible objetivo terapéutico para el envejecimiento y puede proporcionar nuevas estrategias para lograr un envejecimiento saludable9.

Experimentos en varios modelos animales han demostrado que la microbiota intestinal desempeña un papel importante en la regulación de la longevidad del huésped. Utilizando un organismo modelo, el killis turquesa africano (Nothobranchius furzeri), un vertebrado naturalmente de vida corta, la recolonización de los intestinos de individuos de mediana edad con bacterias de donantes jóvenes extiende la vida útil y retrasa el deterioro del comportamiento, lo que sugiere que la microbiota intestinal desempeña un papel clave. en la regulación de la esperanza de vida de los vertebrados10. El intestino de Drosophila es el modelo elegido para estudiar la fisiopatología del intestino humano debido a la simplicidad de la microbiota y su similitud fisiológica con el intestino de los mamíferos. Los estudios han demostrado que los metabolitos derivados de microbios, cuando los convierten las enzimas del huésped, pueden afectar el recambio de las células epiteliales y la longevidad del huésped11. La rata topo desnuda (Heterocephalus glaber) es un modelo excelente para estudiar la biología del envejecimiento saludable y la longevidad. Por primera vez, los científicos compararon el ecosistema microbiano intestinal de las ratas topo desnudas con el de los humanos y otros mamíferos, y encontraron algunas características de composición del microbioma intestinal compartidas con los ecosistemas microbianos intestinales humanos de los centenarios y los cazadores-recolectores hadza. Estos datos confirman la importancia del ecosistema microbiano intestinal como socio adaptativo para la biología y la salud de los mamíferos12. En insectos sociales como las abejas, el mismo genotipo puede mostrar diferencias extremas en la esperanza de vida. La microbiota intestinal envejecida de las abejas de vida corta (obreras) produce proteobacterias y agota Lactobacillus y Bifidobacterium. Por el contrario, las abejas melíferas longevas (reinas) mantienen una función celular juvenil con una expresión mucho menor de genes de estrés oxidativo, lo que proporciona una perspectiva única sobre la sucesión microbiana relacionada con la edad13.

Los estudios clínicos también han demostrado que la diversidad y composición de la microbiota intestinal no es lineal con la edad. En los centenarios, la abundancia de Roseburia y Escherichia fue significativamente mayor que en los no centenarios, mientras que Lactobacillus, Faecalibacterium, Parabacteroides, Butyricimonas, Coprococcus, Megamonas, Mitsuokella, Sutterella y Akkermansia fueron significativamente menores en los centenarios que en los no centenarios14. Las trayectorias relacionadas con la edad del microbioma intestinal humano se caracterizan por una pérdida de genes para la producción de ácidos grasos de cadena corta y una disminución general del potencial glucolítico, mientras que las funciones proteolíticas son más abundantes que en el metagenoma intestinal de adultos jóvenes15. Un estudio que utiliza secuenciación metagenómica para identificar diferencias funcionales y de composición en la microbiota intestinal asociadas con grupos de edad en Cerdeña, Italia. Los datos mostraron que la microbiota intestinal de los centenarios sardos se caracterizaba principalmente por el agotamiento de Faecalibacterium prausnitzii y Eubacterium rectale, mientras que el enriquecimiento de Methanobrevibacter smithii y Bifidobacterium adolescenteis en comparación con los jóvenes y los mayores. El análisis funcional mostró que los centenarios tenían una mayor capacidad metabólica, especialmente glucólisis y fermentación de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), y menos genes que codifican enzimas que degradan los carbohidratos, incluidas la fibra y la galactosa16. Los estudios han demostrado que las personas centenarias tienen un microbioma intestinal único, rico en microorganismos capaces de producir ácidos biliares secundarios únicos, incluidos varios isómeros del ácido litocólico (LCA). Estos hallazgos sugieren que el metabolismo de ácidos biliares específicos puede estar implicado en la reducción del riesgo de infección patógena y, por tanto, puede contribuir al mantenimiento de la homeostasis intestinal17. Aunque creemos que la longevidad parece lograrse manteniendo la homeostasis de la microbiota intestinal, queda por explorar más a fondo si los cambios en la microbiota intestinal son una consecuencia o una causa del envejecimiento y la relación exacta entre la microbiota intestinal y el envejecimiento.

Aunque se han realizado numerosos estudios metagenómicos para explorar la relación entre la microbiota intestinal y la esperanza de vida, el análisis metagenómico no ha podido proporcionar microorganismos viables para una mayor caracterización de la cepa o evaluación funcional17,18. Las limitaciones de la metagenómica hacen que la microbiota intestinal real de personas sanas y longevas esté lejos de comprenderse del todo. Estudios recientes han demostrado que la culturómica parece ser capaz de llenar este vacío; siempre que se encuentre la ruta óptima y las condiciones de cultivo adecuadas, todos los microorganismos parecen poder cultivarse19. Esto proporciona un complemento eficaz a la secuenciación metagenómica para caracterizar de forma integral la composición microbiana intestinal. Actualmente, la culturómica y la metagenómica exhiben un alto grado de complementariedad, ya que sólo el 15% de las especies probadas coexisten en ambas tecnologías20,21. Sin embargo, estos resultados se obtuvieron mediante metagenómica y ómicas de cultivo a pequeña escala, y todavía se necesitan ómicas de cultivo a gran escala para probar esta conclusión.

En este estudio, combinamos la secuenciación metagenómica y el cultivo in vitro a gran escala para revelar la estructura microbiana intestinal única de la ciudad de la longevidad del mundo: Jiaoling, China, centenarios y personas de diferentes edades. Se aislaron y examinaron cepas funcionales in vitro, y se exploró y validó in vivo la posible relación entre los microbios intestinales y la longevidad, revelando asociaciones de la microbiota intestinal con la edad y una serie de parámetros clínicos y metabólicos. Descubrimos características de la microbiota intestinal específicas de la edad, incluido un conjunto central de siete taxones microbianos enriquecidos en centenarios y la microbiota intestinal de los centenarios exhibió una mayor biodegradación y metabolismo de xenobióticos, oxidorreductasa. Revelamos características microbianas intestinales relacionadas con la edad en todas las poblaciones, incluida una mayor diversidad alfa y mayores niveles de abundancia de bacterias relacionadas con la salud, como Akkermansia, Lactobacillus y productoras de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), y realizamos pruebas de detección específicas de la edad. Lactobacillus residente en el intestino relacionado con derechos de propiedad intelectual independientes, cuyos metabolitos y en sí mismos tienen buenos efectos antioxidantes.

Se reclutó a un total de 247 participantes de “World Longevity Township—Jiaoling, China”, incluidos 18 centenarios (grupo Y120), 19 personas de 81 a 99 años (grupo Y100), 77 personas de 61 a 80 años (grupo Y80), 81 personas. de 41 a 60 años (grupo Y60), 30 personas de 21 a 40 años (grupo Y40) y 22 personas de 0 a 20 años (grupo Y20) (Tabla 1). Según la evaluación multidisciplinaria de salud, los individuos se encontraban sanos y sin enfermedad aparente. Todos los sujetos seguían una dieta omnívora y no habían tomado antibióticos en los 3 meses anteriores al estudio (Fig. 1a; Tabla S1).

a Descripción general de las regiones de muestreo que muestran las 8 ciudades seleccionadas en Jiaoling (el municipio de longevidad del mundo), la provincia de Guangdong en el sur de China. Análisis de secuencia metagenómica y del gen 16S rRNA y proceso experimental de verificación in vitro e in vivo. b La relación filogenética de las 100 especies principales y las cepas relacionadas con la edad a nivel de género. El análisis estadístico entre grupos se expresó como media ± DE, las barras de error fueron desviación estándar.

La cohorte Jiaoling se creó para estudiar cómo la microbiota intestinal se asocia con el envejecimiento. De esta cohorte, se analizaron el amplicón del gen 16S rRNA y los datos metagenómicos de muestras fecales de todos los individuos de 0 a 110 años con el estado metabólico del huésped y se aislaron cepas bajo la guía de la metagenómica, se examinaron in vitro y se verificó la función antioxidante in vivo (Fig. .1a; Tabla S1).

Los índices de diversidad alfa, incluidas las especies observadas, Chao1, Shannon y ACE, aumentaron notablemente en los grupos más antiguos (Y80, Y100, Y120) que en los grupos más jóvenes (Y20, Y40, Y60) (Fig. S1a-d). Esto concuerda con los resultados de Sepp et al.22, quienes demostraron que la riqueza y diversidad de la microbiota y la abundancia de microbios hereditarios y ambientales eran mayores en personas con longevidad que en personas jóvenes. Según PCoA, la microbiota intestinal de los grupos mayores (Y80, Y100, Y120) difería significativamente de la de los grupos más jóvenes (Y20, Y40, Y60) utilizando la distancia UniFrac no ponderada (Fig. S1e). No observamos diferencias significativas entre los grupos Y20, Y40, Y60 o entre los grupos Y80, Y100, Y120 (Fig. S1a-d) tanto para la diversidad alfa como para la diversidad beta. Sin embargo, Bian et al.23 demostraron que la microbiota intestinal de los chinos de edad sana es similar a la de los jóvenes sanos. Aunque la diversidad microbiana ha sido un parámetro para describir un microbioma saludable, debe serlo como punto de partida para una mayor investigación de los mecanismos ecológicos24.

La microbiota intestinal constaba de 270 géneros y 107 familias pertenecientes a 22 filos mediante secuenciación del amplicón del gen 16S rRNA. Según los resultados de las anotaciones de especies (Fig. S1f-h), los niveles de filo de la microbiota intestinal incluían principalmente Firmicutes, Bacteroidetes y Proteobacteria (Fig. S1f). Methanobacteriaceae, Akkermansiaceae, Muribaculaceae, Ruminococcaceae, Christensenellaceae y Lactobacillaceae tuvieron una mayor abundancia en el grupo centenario Y120 a nivel familiar que en otros grupos. Lachnospiraceae, Burkholderiaceae y Bifidobacteriaceae fueron menos abundantes (Fig. S1g). Los grupos bacterianos potencialmente beneficiosos Akkermansiaceae, Lactobacillaceae y Christensenellaceae también se encontraron en el grupo centenario Y120. Su abundancia aumentó gradualmente con la edad, siguiendo informes anteriores25,26. A nivel de género, las especies Akkermansia, Methanobrevibacter, Klebsiella, Parabacteroides, Phascolarctobacterium, Barnosiella, Alisipes, Butyricimonas, Lachnoclostridium y Blautia exhibieron una mayor abundancia en el grupo centenario Y120 que en otros grupos (Fig. S1h). Esto concuerda con los resultados de Palmas et al.27, quienes demostraron que los principales biomarcadores asociados a los centenarios pertenecían al filo Verrucomicrobia, incluida la especie Akkermansia muciniphila, considerada un importante biomarcador de la homeostasis intestinal por su capacidad para promover la integridad intestinal. . Analizamos la relación filogenética de las 100 especies principales a nivel de género y observamos claramente que las abundancias relativas de Akkermansia, Methanobrevibacter, Klebsiella, Parabacteroides, Phascolarctobacterium, Barnosiella, Alisipes, Butyricimonas, Lachnoclostridium y Blautia, etc. aumentan gradualmente con la edad (Fig. .1b). Los estudios han demostrado que Akkermansia puede prolongar la vida útil de ratones que envejecen prematuramente y mejorar la barrera intestinal28,29.

Al tener cohortes bien caracterizadas con un aumento de la diversidad en la microbiota intestinal, a continuación preguntamos si podíamos identificar características microbianas intestinales humanas asociadas a la edad entre estas cohortes. Es de destacar que encontramos niveles altos de 13 géneros en los grupos más antiguos (Y80, Y100, Y120). Estos géneros incluían los probióticos potenciales Lactobacillus, Akkermansia, el metanogénico Methanobrevibacter, Alistipes, Parabacteroides, uncl Erysipelotrichaceae, Butyrivibrio, Butyricimonas, Barnesiella, Phascolarctobacterium, miembros productores de butirato intestinal Roseburia y especies productoras de SCFA como uncl Clostridiales, uncl Ruminococcaceae. (Figura 1b, Figura 2a, Figura S2). Por lo tanto, definimos estos taxones como taxones centrales relacionados con la edad con mayor edad, donde había una relación de red compleja y concurrente (Fig. 2b). Curiosamente, encontramos que las Barnesiellaceae relacionadas con la edad se asociaron significativamente de manera inversa con los perfiles metabólicos (Fig. 3a), como el IMC, el CHOL y los niveles de TG; Las Lactobacillaceae se correlacionaron significativamente con los parámetros clínicos, incluidos GLO y BUN; Akkermansiaceae se correlacionaron significativamente con los parámetros clínicos GLO (Fig. 3a). A partir de los parámetros clínicos de cada grupo, se puede observar que el índice de salud corporal de las personas en el área de longevidad fue bueno (Fig. 3b). Es de destacar que se han demostrado vínculos causales entre Akkermansia y los beneficios metabólicos del huésped en ratones y humanos. estudios30,31, y se informó que una gran abundancia de Alistipes se asocia con un bajo riesgo de enfermedad cardiovascular aterosclerótica32, niveles bajos de TG o IMC bajo33,34. Estos datos caracterizaron la trayectoria de la microbiota intestinal con la edad.

a Abundancia relativa de microbiota intestinal relacionada con la edad Lactobacillus, Akkermansia, Methanobrevibacter, Alistipes, Parabacteroides, Uncl Erysipelotrichaceae, Butyrivibrio, Butyricimonas, Barnesiella, Phascolarctobacterium, Roseburia, Uncl Clostridiales y Uncl Ruminococcaceae entre los más jóvenes (Y20, Y40, Y60) y los mayores ( Y80, Y100, Y120) grupos según la prueba de suma de rangos de Wilcoxon, * indica p < 0,05; ** indica p < 0,01; *** indica p < 0,001. b Análisis de redes de coocurrencia de la microbiota intestinal a nivel de género. Diferentes nodos representan diferentes géneros, el tamaño del nodo representa la abundancia relativa promedio del género, los nodos del mismo filo tienen el mismo color y el grosor de la línea entre los nodos se correlaciona positivamente con el valor absoluto del coeficiente de correlación. de interacción de especies. La correspondencia positiva y negativa entre el color de la conexión y la correlación (correlación positiva roja, correlación negativa azul).

a Correlaciones entre la abundancia relativa de la familia bacteriana seleccionada y los parámetros clínicos. Se muestran correlaciones con p < 0,05. Estadístico rho de Spearman ajustado mediante el método de Benjamini y Hochberg. Edad años, altura Hei, peso Wei, índice de masa corporal IMC, circunferencia del cuello NCE, circunferencia abdominal ACE, presión arterial sistólica WSBP, presión arterial diastólica WDP, CHO colinesterasa, albúmina ALB, globulina GLO, γ-GPE γ-glutamil transpeptidasa, ALK fosfatasa alcalina, AST aspartato aminotransferasa, TBN bilirrubina total, ALT alanina aminotransferasa, Ca calcio, BUN nitrógeno ureico, UA ácido úrico, Cr creatinina, CHOL colesterol total, TG triglicéridos, HDL.c lipoproteínas de alta densidad, LDL.c baja lipoproteína de densidad. HBA1c hemoglobina glucosilada, recuento de plaquetas PLC, recuento de glóbulos blancos WBCC, valor absoluto de linfocitos LAV, valor absoluto NAV de neutrófilos, concentración de hemoglobina Hb. b Parámetros clínicos de todos los grupos. Cambios en los indicadores clínicos de diferentes grupos de edad. * indica p < 0,05; ** indica p < 0,01; *** indica p < 0,001; ns no significativo, análisis de varianza ANOVA unidireccional y expresado como media ± DE, las barras de error fueron desviación estándar.

A nivel funcional, observamos que una gran cantidad de vías metabólicas mediante secuenciación metagenómica, como el metabolismo de carbohidratos, el metabolismo de aminoácidos, el metabolismo de cofactores y vitaminas, la biosíntesis y metabolismo de glicanos, el metabolismo de lípidos, el metabolismo de otros aminoácidos, la biosíntesis de otros metabolitos secundarios, metabolismo de terpenoides y policétidos, y biodegradación y metabolismo de xenobióticos. En comparación con los grupos más jóvenes, la microbiota intestinal de los grupos mayores albergaba una mayor abundancia de un conjunto de genes relacionados con la biodegradación y el metabolismo de los xenobióticos, que muestran asociaciones significativas con el aumento de la edad (Fig. 4a). Es de destacar que encontramos que los altos niveles de degradación de aminobenzoato, degradación de atrazina, degradación de benzoato, degradación de caprolactama, degradación de clorociclohexano y clorobenceno, degradación de dioxina, degradación de etilbenceno, degradación de fluorobenzoato, degradación de hidrocarburos aromáticos policíclicos, degradación de estireno, degradación de tolueno y degradación de xileno son significativos. asociaciones con mayor edad (Fig. S3a).

a Diagrama de caja y gráfico de barras que muestra la anotación de la vía KEGG microbiana intestinal (biodegradación y metabolismo de xenobióticos, metabolismo de aminoácidos, metabolismo de carbohidratos, metabolismo de lípidos, biosíntesis de otros metabolitos secundarios, metabolismo de otros aminoácidos, metabolismo de cofactores y vitaminas, biosíntesis de glicanos y metabolismo, metabolismo de terpenoides y policétidos). Los valores de p se obtuvieron a partir de pruebas bilaterales de suma de rangos de Wilcoxon. Para todos los diagramas de caja y bigotes, la línea central representa la mediana. Los límites del cuadro representan el primer y tercer cuartil. El bigote superior se extiende desde la bisagra hasta el valor más grande a no más de 1,5 * rango intercuartil (IQR) de la bisagra. El bigote inferior se extiende desde la bisagra hasta el valor más pequeño como máximo 1,5 * IQR de la bisagra. b Mapa de calor que muestra las funciones microbianas intestinales de la ARN polimerasa, deshidrogenasa, metiltransferasa, oxidorreductasa y acetiltransferasa entre seis grupos de edad. Diagrama de caja que muestra los cambios de superóxido dismutasa, glutatión estransferasa y catalasa con grupos de edad. c, d Correlaciones entre el género bacteriano relacionado con la edad seleccionado y la vía metabólica y la oxidorreductasa. * indica p < 0,05; ** indica p < 0,01; *** indica p < 0,001 según la prueba de suma de rangos de Wilcoxon.

También observamos que una gran cantidad de oxidorreductasa, metiltransferasa, acetiltransferasa y deshidrogenasa en el grupo Y120, donde la superóxido dismutasa, la glutatión estransferasa y la catalasa tienen asociaciones significativas con el aumento de la edad (Fig. 4b, Fig. S3b). En conjunto, nuestros resultados muestran que las características funcionales intestinales relacionadas con la edad, como la biodegradación y el metabolismo de los xenobióticos y la oxidorreductasa, tienen asociaciones significativas con el aumento de la edad. Es de destacar que la microbiota intestinal y la función relacionadas con la edad también mostraron asociaciones significativas, donde Akkermansia tuvo asociaciones significativas con la biodegradación y el metabolismo de los xenobióticos, la biosíntesis y el metabolismo de los glucanos, la biosíntesis de otros metabolitos secundarios, la superóxido dismutasa y la catalasa; Lactobacillus tiene asociaciones significativas con la biodegradación y el metabolismo de xenobióticos, el metabolismo de terpenoides y policétidos y la superóxido dismutasa (Fig. 4c, d). Estos datos indicaron características funcionales intestinales relacionadas con la edad.

Habiendo bien caracterizado la microbiota y la función intestinal relacionada con la edad, a continuación nos preguntamos si podíamos seleccionar y examinar estas cepas de función y microbiota intestinal relacionadas con la edad. De hecho, detectamos numerosas asociaciones significativas entre la edad y la diversidad microbiana, la abundancia relativa de especies o funciones en Jiaoling, China (World Longevity Township).

Para verificar la correlación entre estas microbiota intestinal relacionada con la edad y las cepas funcionales, separamos y purificamos 2055 cepas, incluidas Lactobacillus 26,67 %, Enterococcus 20,63 %, Escherichia 18,39 %, Weissella 14,21 %, Lactococcus 5,35 %, Pediococcus 4,48 %, Streptococcus 2,68 %. , Klebsiella 1,65 %, Bacteria no cultivada 1,51 %, Estafilococo 1,31 %, Shigella 0,68 %, Bacillus 0,49 %, etc. (Fig. 5, Fig. S4a). Dado que solo se seleccionó y cultivó un medio en un ambiente anaeróbico, no aislamos todas las cepas relacionadas con la edad analizadas mediante los grandes datos mencionados anteriormente. Afortunadamente hemos aislado un gran número de Lactobacillus, entre los que se encuentran principalmente L. salivarius, L. fermentum, L. plantarum, L. mucosae, L. gasseri, L. paragasseri, L. animalis, L. crispatus, etc (Fig. 5). ).

El gráfico circular ilustra la proporción de todas las cepas aisladas de la muestra fecal a nivel de género, y se aislaron un total de 2055 cepas. El gráfico de barras que muestra la composición detallada de los 6 géneros principales aislados de la muestra fecal, incluidos Lactobacillus, Enterococcus, Escherichia, Weissella, Lactococcus y Pediococcus.

A continuación, se seleccionaron algunas cepas de aislamiento fecal para la detección de probióticos antioxidantes. Después de un cribado preliminar (suspensión de bacterias) y un nuevo cribado (suspensión de bacterias, sustancia extracelular, sustancia intracelular y fragmento de bacteria), finalmente se cribó in vitro una cepa con fuerte actividad antioxidante, denominada Lactobacillus plantarum 124 (LP124). Los indicadores de detección de antioxidantes incluyeron tasas de eliminación de 1,1-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH), actividades reductoras del equivalente de L-cisteína (μmol/L), tasas de eliminación de radicales libres hidroxilo (·OH), tasas de quelación de iones ferrosos. (Fe2+), tasas de eliminación del anión superóxido (O2−) e inhibición de la peroxidación lipídica (Tabla S2, 3, Fig. S5j). Estos resultados indicaron que se aisló y analizó in vitro una cepa con mejor actividad antioxidante de microorganismos intestinales y la denominó Lactobacillus plantarum124.

Teniendo la conocida cepa LP124 relacionada con la edad con actividad antioxidante in vitro, pero si había genes relacionados con la oxidorreductasa in vivo, realizamos la secuenciación del genoma completo con una longitud total de bases de secuencia 3210286, (C+G)% 44,61%. Luego, las funciones de los genes se anotaron mediante la base de datos GO (Gene Ontology) y las vías se anotaron utilizando la base de datos KEGG (Enciclopedia de genes y genomas de Kyoto). Curiosamente, encontramos que una gran cantidad de genes de procesos biológicos, funciones moleculares y componentes celulares incluyen procesos metabólicos, procesos celulares, actividad catalítica, unión, actividad transportadora y actividad antioxidante. Finalmente, se encontraron 12 números GO de actividad antioxidante y 140 números de genes de actividad antioxidante (Fig. 6, Fig. S4b). Los grupos de genes relacionados con la oxidorreductasa están anotados, e incluyen principalmente srlD: oxidorreductasa de la familia SDR (EC:1.1.1.140, ko00051 Metabolismo de fructosa y manosa), ndh: oxidorreductasa dependiente de NAD(P)/FAD (EC:1.6.99.3, ko00190 Oxidativo fosforilación), gpx: glutatión peroxidasa (EC:1.11.1.9, ko00480 Metabolismo del glutatión; ko00590 Metabolismo del ácido araquidónico; ko04918 Síntesis de hormona tiroidea), trxA: Tioredoxina (ko04621 Vía de señalización del receptor tipo NOD; ko05418 Estrés de corte de fluidos y aterosclerosis), trxB : Tioredoxina-disulfuro reductasa (EC:1.8.1.9, ko00240 Metabolismo de pirimidina; ko00450 Metabolismo de selenocompuestos), msrA: Péptido-metionina (S)-S-óxido reductasa (EC:1.8.4.11) y katE, CAT, catB, srpA : catalasa (EC:1.11.1.6, ko00380 Metabolismo del triptófano; ko00630 Metabolismo de glioxilato y dicarboxilato; ko01200 Metabolismo del carbono; ko04011 Vía de señalización MAPK-levadura; ko04016 Señalización MAPK), etc. (Fig. 6). También encontramos una gran cantidad de genes, como el metabolismo de los carbohidratos, el metabolismo de los aminoácidos, el metabolismo energético, el metabolismo de los nucleótidos, el metabolismo de los lípidos, el metabolismo de otros aminoácidos y la biodegradación y el metabolismo de los xenobióticos (Fig. S4c). Mediante análisis pangenómico, excavamos la secuencia objetivo molecular específica 124_03212 de LP124 (Fig. S4d) y la depositamos en el Centro de Colección de Cultivos del Instituto de Microbiología de la Academia de Ciencias de Guangdong, con el número de depósito GDMCC61123 (Tabla S4). Estos resultados sugirieron que LP124 eproporcionó una gran cantidad de genes relacionados con la oxidorreductasa in vivo.

Mapa circular del genoma LP124 y genes relacionados con la oxidorreductasa. BLAST anotó los genes codificantes con la base de datos NR del Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI). De afuera hacia adentro: el primer círculo es la información de ubicación del genoma, el segundo círculo es la información del contenido de GC, el tercer círculo es el gen codificante en la cadena positiva (marcado en rojo) y el cuarto círculo es el gen codificante en la cadena negativa (marcada en verde), el quinto círculo es la información del ncRNA en la cadena positiva (marcada en azul), el sexto círculo es la información del ncRNA en la cadena negativa (marcada en morado) y el séptimo círculo es la información de largas secuencias repetitivas en el genoma (marcadas en naranja), el octavo círculo representa genes relacionados con la oxidorreductasa.

Para probar más a fondo si el LP124 residente en el intestino también puede aliviar el estrés oxidativo en animales, se inyectó LP124 por vía intragástrica en ratones (Fig. 7a, Fig. S5k, l). Los perfiles microbianos intestinales de los ratones receptores se analizaron mediante secuenciación del amplicón del gen 16S rRNA a las 8 semanas (Fig. S5a-c). Como era de esperar, LP124 podría regular la composición y función de la microbiota intestinal de ratones con daño oxidativo. Además, a nivel de género, la abundancia aumentó en Akkermansia, Bacteroides, Alloprevotella, Prevotellaceae_UCG-001, Lachnospiraceae_NK4A136 en comparación con el grupo modelo (Fig. S5a). Además, a nivel funcional, observamos que una gran cantidad de metabolismo de carbohidratos, metabolismo de aminoácidos, metabolismo de lípidos, biodegradación de xenobióticos y metabolismo en Lactobacillus. Estos resultados revelaron cambios profundos en la composición y función de la microbiota intestinal del grupo LP124, lo que indica la importancia de LP124 en el desarrollo de los microbios intestinales.

a Esquema del diseño experimental con ratones. b, e Determinación de la capacidad antioxidante del hígado y el riñón de ratones, incluida la actividad de la glutatión peroxidasa (GSH-Px), la actividad de la superóxido dismutasa (SOD), la actividad de la tioredoxina reductasa (TrxR), la capacidad antioxidante total (T-AOC), el contenido de malondialdehído (MDA), contenido total de carbonilo (carbonilo). c, f La expresión relativa de GSH-Px, SOD, Nrf2, TrxR en tejidos de hígado y riñón de ratones con daño oxidativo. d Análisis histomorfológico del hígado, riñón e intestino de diferentes grupos de ratones (aumento original, × 400; barra de escala = 50 µm). g Determinación de endotoxinas en suero de ratones. Letras diferentes (a, b, c, d) en la figura indican diferencias significativas entre grupos (p <0,05, análisis ANOVA unidireccional), y las mismas letras no indican diferencias significativas. El análisis estadístico entre grupos se expresó como media ± DE, las barras de error fueron desviación estándar.

Se cree que la glutatión peroxidasa (GSH-Px), la superóxido dismutasa (SOD), la tiorredoxina reductasa (TrxR), los niveles de capacidad antioxidante total (T-AOC), el malondialdehído (MDA), el carbonilo y la endotoxina (ET) desempeñan funciones clave en la Fisiopatología del daño por estrés oxidativo. A las 8 semanas, los ratones modelo exhibieron niveles significativamente más bajos de GSH-Px, SOD, TrxR, T-AOC y niveles más altos de MDA y carbonilo en comparación con los ratones de control en el hígado. En particular, los ratones LP tenían niveles significativamente más altos de GSH-Px, SOD, TrxR, T-AOC y niveles más bajos de MDA y carbonilo en comparación con los ratones modelo (Fig. 7b). De manera similar, los riñones de ratones LP también mostraron resultados similares a los del hígado (Fig. 7e). A continuación, examinamos las alteraciones en los genes GSH-Px, SOD, TrxR y la expresión del mensajero del factor 2 relacionado con el factor nuclear eritroide 2 (Nrf2) en el hígado y el riñón. En particular, los niveles de ARNm de GSH-Px, SOD, TrxR y Nrf2 aumentaron significativamente en el grupo LP en comparación con los del grupo modelo para ratones (Fig. 7c, f). Para determinar cómo LP124 afecta el hígado y los riñones, examinamos su estructura. El análisis histomorfológico reveló un cambio estructural significativo del hígado en el grupo modelo en comparación con los del grupo de control (Fig. 7d). Además, las diferencias en la morfología del riñón fueron evidentes en el grupo modelo en comparación con el grupo de control (Fig. 7d). Los ratones modelo exhibieron algunas lesiones graves en el hígado y el riñón. Sin embargo, en el grupo LP, la morfología del hígado y el riñón se parecía a la de los controles. Además, no se observaron anomalías histopatológicas visibles en los grupos de LP y vitamina C (Vc) (Fig. 7d). Estos resultados demostraron que LP124 tiene la función de aliviar el estrés oxidativo en el hígado y los riñones.

Se sabe que las respuestas deterioradas de la salud corporal en el intestino están asociadas con una disfunción de la barrera intestinal35. Investigamos si el LP124 residente en el intestino afectaba la función de la barrera intestinal. LP124 disminuyó notablemente los niveles de endotoxina plasmática en ratones LP (Fig. 7g). Luego examinamos el efecto de LP124 sobre los cambios histopatológicos intestinales. Hubo un cambio estructural significativo del intestino en el grupo modelo en comparación con los del grupo de control y no hubo diferencias obvias en la morfología del epitelio en ratones LP en comparación con el grupo Vc (Fig. 7d). Estos resultados demostraron que LP124 tiene la función de proteger la barrera intestinal.

Para determinar el mecanismo por el cual LP124 residente en el intestino ejerce actividad antioxidante a distancia, caracterizamos la sustancia de molécula pequeña presente en el suero de los animales tratados con LP124 en relación con el grupo modelo mediante LC-MS. La espectrometría de masas en tándem posterior identificó moléculas pequeñas candidatas que se enriquecieron significativamente en el suero de los animales tratados con LP124, de las cuales 2 se identificaron negativamente como L-ascorbato y ácido mesacónico (Fig. 8a, d, Fig. S5f, h), mientras que 5 se identificaron positivamente como butirato de lisina, D-alanil-D-alanina, noroxicodona-d3, PC (16:1/16:1) y PC (17:1/17:2) (Fig. 8b, Fig. S5d, g , i). Un análisis más detallado reveló que 15 vías metabólicas estaban involucradas en los metabolitos mencionados anteriormente con diferencias significativas (Fig. 8c, Fig. S5e). Afortunadamente, entre estas 7 pequeñas moléculas significativamente enriquecidas, hemos detectado un metabolito muy importante, el L-ascorbato, que es bien conocido por tener un efecto antioxidante muy fuerte36,37,38. Para corroborar estos hallazgos, determinamos la actividad oxidativa de Vc (L-ascorbato) in vivo. Observamos niveles significativamente más altos en el hígado y el riñón de GSH-Px, SOD, TrxR, T-AOC y niveles más bajos de MDA y carbonilo en ratones Vc en comparación con los ratones modelo (Fig. 7b, e). Asimismo, los niveles de expresión en el hígado y el riñón de ARNm de GSH-Px, SOD, TrxR y Nrf2 aumentaron significativamente en el grupo Vc en comparación con los del grupo modelo para ratones (Fig. 7c, f). Además, no hay diferencias obvias en la morfología del epitelio en ratones Vc en comparación con el grupo de control (Fig. 7d).

a, b Características identificadas mediante espectrometría de masas de ultra alta resolución de diferentes metabolitos significativamente regulados hacia arriba y hacia abajo en el grupo LP en comparación con el grupo modelo. El gráfico de volcanes puede mostrar visualmente la distribución general de diferentes metabolitos. Los metabolitos significativamente regulados hacia arriba están representados por puntos rojos, los metabolitos significativamente regulados hacia abajo están representados por puntos verdes y el tamaño del punto representa el valor VIP. c Gráfico de burbujas de enriquecimiento de la vía KEGG. Cuanto mayor sea el valor de las abscisas, mayor será el enriquecimiento de metabolitos diferenciales en la vía. El color del punto representa el valor p de la prueba hipergeométrica. Cuanto menor sea el valor, mayor será la confiabilidad de la prueba y más significativa estadísticamente. El tamaño del punto representa el número de metabolitos diferentes en la vía correspondiente. Cuanto más grande sea el punto, más metabolitos diferenciales habrá en la vía. d Diagrama de correlación de diferentes metabolitos (el pos es el modo de ion positivo, el neg es el modo de ion negativo). La correlación positiva es roja y la correlación negativa es azul. La parte sin color indica valor p > 0,05. La figura muestra la correlación de los 20 metabolitos diferenciales principales ordenados por valor p de pequeño a grande. e Diagrama de vías relacionadas del L-ascorbato.

Finalmente, para determinar si el origen del L-ascorbato es producido por LP124, le realizamos un análisis metabolómico (Tabla S5,6). La espectrometría de masas posterior mostró una acumulación de L-ascorbato en los sobrenadantes del cultivo LP124 (Tabla S5). Un análisis más detallado reveló que algunas vías metabólicas estaban involucradas en los metabolitos del L-ascorbato con el metabolismo del ascorbato y aldarato, la digestión y absorción de vitaminas, la vía de señalización HIF-1 y el metabolismo del glutatión. Especialmente, el L-ascorbato como metabolito del metabolismo de la fructosa y la manosa, el metabolismo del azúcar amino y del azúcar nucleótido se muestra en la Fig. 8e. En conjunto, estos datos demuestran que la pequeña molécula L-ascorbato, derivada de Lactobacillus, residente en el intestino, puede actuar como una sustancia eficaz implicada en la respuesta antioxidante.

Jiaoling, China, el municipio de longevidad más grande del mundo tiene una alta incidencia de centenarios, una población relativamente única y un estilo de vida y una dieta únicos. Es una zona ideal para estudiar la longevidad. Por tanto, un estudio en profundidad de la microbiota intestinal de centenarios en Jiaoling, una ciudad de longevidad en el mundo, ayudará a profundizar nuestra comprensión de los mecanismos de la longevidad. Aunque se considera que la microbiota intestinal es un determinante importante de la salud humana39, la estructura de la microbiota intestinal y los mecanismos que influyen en la longevidad en poblaciones longevas no se comprenden completamente. Además, cómo analizar en profundidad la composición de la microbiota intestinal sigue siendo un gran desafío. El objetivo principal de este estudio fue descubrir los factores de longevidad regionales pertenecientes al "municipio de longevidad del mundo: Jiaoling, China" mediante la caracterización de las características de la microbiota intestinal de personas de diferentes edades sólo en China. Así que exploramos en profundidad las características de la microbiota intestinal de la población longeva de Jiaoling, el municipio de longevidad del mundo, a través de la metagenómica y la culturómica sin seleccionar los grandes datos de otros países o incluso del mundo. Hasta donde sabemos, este fue el primer estudio que combinó la secuenciación metagenómica de microbios fecales con cultivos ómicos a gran escala en Jiaoling, una ciudad de longevidad en el mundo, para explorar a fondo la relación entre la microbiota intestinal y la longevidad saludable. En este estudio, realizamos un análisis exhaustivo de una cohorte en la ciudad de la longevidad del mundo: Jiaoling, China, lo que demuestra la existencia de características funcionales y de composición de los microbios intestinales relacionadas con la edad. También demostramos un papel previamente subestimado de los microbios en las respuestas antioxidantes. Además, identificamos a los Lactobacilos como mediadores de este efecto, en parte debido a su producción de ácido L-ascórbico, ya que detectamos ácido L-ascórbico tanto en el sobrenadante de cultivos in vitro de Lactobacillus como en el suero de Lactobacillus plantarum 124 por sonda. animales (Figura 9).

La existencia de trayectorias relacionadas con la edad en la microbiota intestinal humana, y esa microbiota intestinal distinta y sistemas antioxidantes residentes en el intestino pueden contribuir a la salud y la longevidad.

En nuestro estudio, los ancianos, especialmente el grupo de centenarios, mostraron una mayor diversidad microbiana intestinal que el grupo más joven, en comparación con los jóvenes en general que viven en la misma región. La estructura y función del microbioma intestinal de los centenarios tiene características únicas. Sin embargo, los estudios han demostrado que los centenarios a menudo se caracterizan por una diversidad alfa reducida, una disminución de las bacterias productoras de butirato (p. ej., Faecalibacterium, Rosetella, Eubacterium y Ruminococcus) y un aumento de patógenos oportunistas40. Esto puede deberse a tiempos de tránsito colónico más prolongados en personas de mediana edad que en adultos más jóvenes41,42, y tiempos de tránsito colónico más prolongados se asocian con una mayor diversidad microbiana intestinal43. Además, nuestro estudio también encontró que la población de edad avanzada también tiene una mayor abundancia de algunas especies bacterianas saludables, como Akkermansia, Lactobacillus y muchas bacterias productoras de SCFA (Fig. 9). Akkermansiaceae, Lactobacillaceae y Barnesiellaceae, etc. se correlacionaron significativamente con los parámetros clínicos. Es necesario que distingamos el envejecimiento cronológico del envejecimiento biológico. La edad cronológica representa la edad real de una persona y se calcula en función del tiempo transcurrido en su vida44. La edad biológica se refiere al estado de salud general de un individuo en un momento determinado de la edad fisiológica. Generalmente se deben considerar el medio ambiente, la dieta, la vida y los factores psicológicos. La edad biológica se ha revelado como un mejor predictor que la edad cronológica, y su medición puede facilitar la evaluación del riesgo de adenoma colorrectal relacionado con la colonoscopia45. La dislipidemia, la diabetes y la inflamación también son afecciones asociadas a la edad. Al menos podrían realizar revalidar los marcadores taxonómicos asociados a la edad con estos biomarcadores. El alcance del envejecimiento biológico de los individuos podría basarse en los residuos asociados a la edad de estos biomarcadores y las abundancias taxonómicas de los taxones anteriores podrían asociarse con estos residuos ajustados por edad. Mientras tanto, la abundancia de Methanobrevibacter también aumentó gradualmente con la edad. Se ha informado en ratones la pérdida de Akkermansia en adultos mayores y su papel en el mantenimiento del espesor del moco colónico y el estado inmunológico antiinflamatorio46. De acuerdo con hallazgos anteriores, la abundancia significativamente mayor de Methanobrevibacter, genes metanogénicos y diversidad microbiana relacionada con la edad puede estar asociada con un tiempo de tránsito colónico prolongado, que se observó en adultos mayores47,48. Methanobrevibacter se enriquece gradualmente con la edad, lo que puede tener un papel en la longevidad49.

Nuestros análisis revelaron que los adultos mayores, especialmente los centenarios, exhibieron una mayor abundancia de varias funciones que promueven la salud, incluida la biodegradación y el metabolismo de los xenobióticos, y asociaciones significativas de la oxidorreductasa con el aumento de la edad. Los centenarios son individuos longevos por lo que pueden tener un historial importante de exposición a presiones externas. Además, debido a su movilidad reducida, estas personas pasan más tiempo en sus hogares que los más jóvenes y, por tanto, sufren una mayor exposición a los contaminantes interiores. Por tanto, es fácil especular que su microbioma puede degradar mejor estos xenobióticos. Esta exposición y respuesta podrían impulsar la acumulación de capacidad degradante de xenobióticos en la microbiota intestinal de las personas longevas. Aquí, especulamos que la capacidad de las personas longevas para degradar los xenobióticos puede ser el resultado de un proceso de selección de arriba hacia abajo relacionado con los hábitos de estilo de vida de estos individuos particularmente longevos. Estudios anteriores encontraron que la microbiota intestinal de los adultos italianos también puede degradar los xenobióticos50, lo que puede ser una respuesta funcional a la exposición a estos compuestos51.

De hecho, muchas enfermedades humanas sistémicas pueden regularse mediante la composición microbiana colectiva del intestino52. Este reconocimiento ha impulsado intentos de modular terapéuticamente el microbioma mediante el uso de probióticos. Sin embargo, aún se desconocen los posibles mecanismos diversos por los cuales bacterias específicas y sus productos provocan sus distintos efectos beneficiosos. Por lo tanto, la identificación de las vías moleculares afectadas por los probióticos permitiría un uso más específico de los probióticos o la explotación de pequeñas moléculas derivadas de microbios. Utilizando técnicas de cultivo in vitro a gran escala, aislamos 2055 cepas de muestras fecales y realizamos un aislamiento y detección específicos de una cepa de Lactobacillus, identificando el ácido L-ascórbico como una molécula pequeña derivada de LP124, aunque es probable que muchas otras moléculas pequeñas en respuesta a LP124 que no pudimos identificar utilizando nuestra plataforma metabolómica específica. Esto sugiere que la culturómica es un complemento importante de la metagenómica para una comprensión integral de la microbiota intestinal. Aunque el número de cepas de especies de microbiota intestinal recuperadas mediante culturómica no refleja la abundancia real de cada especie, las tasas de segregación más altas de la culturómica todavía indican, hasta cierto punto, la abundancia relativa relativamente mayor de esta especie en las heces. Nuestro estudio encontró que el número de cepas de Lactobacillus y Enterococcus cultivadas en la ciudad de la longevidad del mundo, Jiaoling, China, es mayor, lo que sugiere que estos dos taxones pueden ser más abundantes en los centenarios. Estos hallazgos son consistentes con informes bibliográficos anteriores sobre datos metagenómicos53. Mediante culturómica encontramos que L. salivarius era la especie más abundante de Lactobacillus. Para garantizar la precisión de la culturómica para el aislamiento de Lactobacillus, analizamos el nivel de clasificación de la microbiota intestinal a nivel de especie mediante metagenómica y descubrimos que las 20 especies principales eran L. mucosae, L. salivarius, L. delbrueckii, L. fermentum. , L. rogosae, L. johnsonii, L. amylovorus, L. reuteri, L. ruminis, L. equicursoris, L. murinus, L. gasseri, L. bifermentans, L. casei, L. ceti, L. plantarum, L Crispatus, L. iners, L. ingluviei, L. brevis. Aquí podemos ver claramente que L. salivarius ocupa el segundo lugar a nivel de especie. Esto demuestra que la abundancia de L. salivarius en la microbiota intestinal es muy alta, por lo que es normal que podamos aislar una gran cantidad de L. salivarius. Este resultado también es consistente con los resultados informados por Kristina et al. respecto a la presencia de grandes cantidades de Lactobacillus en el colon54. Como sabemos, la gran mayoría de las cepas de la microbiota intestinal no son cultivables. El análisis metagenómico no ha podido proporcionar microorganismos viables para una mayor caracterización de la cepa o evaluación funcional. La culturómica parece ser capaz de llenar este vacío. Esto proporciona un complemento eficaz a la secuenciación metagenómica para caracterizar de forma integral la composición microbiana intestinal. Actualmente, la culturómica y la metagenómica exhiben un alto grado de complementariedad y un cierto grado de validación mutua. Por lo tanto, la culturómica contribuye a una mayor comprensión de la composición de la microbiota intestinal y resalta la materia oscura microbiana. La combinación de datos culturómicos y metagenómicos proporciona información sobre la estructura y función de las comunidades bacterianas intestinales. Los estudios futuros que examinen los estudios transcriptómicos, proteómicos y lipidómicos en animales expuestos a una variedad de cepas funcionales contribuirán a nuestra comprensión integral de la relación causal entre la microbiota intestinal y la salud y la longevidad humanas.

En conclusión, este estudio aumenta nuestra comprensión de la relación entre la microbiota intestinal y la salud y la longevidad humanas. Mediante la combinación de metagenómica y cultivo in vitro a gran escala, hemos demostrado por primera vez las características estructurales y funcionales de la microbiota intestinal de una población sana y longeva en Jiaoling, el municipio de longevidad del mundo, y su intestino enriquecido único. microbios. Además, establecemos que Lactobacillus es un poderoso impulsor de la salud humana y agregamos un importante respaldo bibliográfico sobre su potencial como antioxidante. Estos datos también sugieren que la microbiota intestinal, además de su actividad biocatalítica específica intrínsecamente codificada, puede inducir vías de bioprocesamiento del huésped con efectos potenciales sobre los organismos extraños ingeridos. Para dilucidar las trayectorias de la microbiota intestinal relacionadas con la edad, así como las diferencias generacionales que no pueden capturarse en datos transversales, se necesitan más estudios longitudinales controlados en humanos en un amplio rango de edad.

Los objetivos generales de investigación de la cohorte Jiaoling (municipio de longevidad mundial, condado de Jiaoling, ciudad de Meizhou, provincia de Guangdong, China) son estudiar cómo cambia la microbiota intestinal en relación con la edad y cómo esto puede afectar la salud. El estudio fue aprobado por el comité de ética del Primer Hospital/Escuela de Medicina Clínica Afiliado de la Universidad Farmacéutica de Guangdong. El primer hospital/escuela de medicina clínica afiliados de la Universidad Farmacéutica de Guangdong: 2021 (13).

Según el sistema nacional de registro civil, se seleccionó aleatoriamente a un total de 247 participantes de ocho ciudades. Los participantes fueron elegibles según los siguientes criterios: (1) nacidos en Jiaoling; (2) 5 años o más de residencia continua en Jiaoling retrocediendo desde el punto de muestreo; (3) de 0 a 110 años. Todos los participantes inscritos firmaron un formulario de consentimiento informado antes de su examen físico y recolección de biomaterial. Posteriormente, se seleccionaron para el estudio metagenómico 247 participantes que cumplían los siguientes criterios adicionales: (1) con muestras fecales y de sangre; (2) sin tratamiento con antibióticos en el último mes antes de la recolección del biomaterial; (3) sin enfermedades graves (cáncer terminal, enfermedad renal o hepática). Se recogieron muestras fecales frescas de cada sujeto y se congelaron inmediatamente a -20 °C, se transportaron al laboratorio en una bolsa de hielo y se almacenaron en un refrigerador a -80 °C hasta su análisis. Para los análisis de comparación de grupos relacionados con la edad, dividimos a los sujetos de la cohorte Jiaoling en seis grupos de edad utilizando un límite de 20 años. Las medidas clínicas, la altura, el peso y la circunferencia de la cintura fueron medidas por personal capacitado de acuerdo con protocolos estandarizados. Los parámetros antropométricos derivados, incluido el IMC (kg/m2), se calcularon y almacenaron para análisis posteriores. La presión arterial (mm Hg) se midió tres veces utilizando un manómetro automático y en el análisis se utilizó la media de las medidas. Las estadísticas de los factores se resumen en la Tabla 1, Tabla S1 y Fig. 3.

El ADN microbiano se extrajo utilizando el mini kit de heces QIAamp DNA (QIAGEN, Hilden, Alemania) con pasos adicionales de calentamiento y batido de perlas utilizando métodos estándar55. Usando Cutadapt (v1.9.1, http://cutadapt.readthedocs.io/en/stable/)56 para cortar y filtrar lecturas, se midieron un promedio de 85,170 lecturas por muestra; después del control de calidad (https://github.com/torognes/vsearch/)57, se obtuvo un promedio de 80.024 lecturas limpias58 y la eficiencia del control de calidad alcanzó el 94,01%. Se utilizó el software Uparse (v7.0.1001, http://www.drive5.com/uparse/)59 para agrupar secuencias en unidades taxonómicas operativas (OTU) y se obtuvieron 3436 OTU. Posteriormente, utilizamos el método Mothur y la base de datos SSUrRNA60, de SILVA132 (//www.arb-silva.de/) 61, para el análisis de anotación de especies de las OTU (umbral establecido en 0,8–1). Se utilizó el software QIIME (v1.9.1) para calcular el índice de Shannon de diversidad comunitaria. Los diagramas de análisis de coordenadas principales (PCoA) se trazaron utilizando el software R (v2.15.3) con los paquetes de software WGCNA, stats y ggplot2. Las diferencias entre grupos de índice de diversidad alfa y de diversidad beta se analizaron utilizando el software R. Se realizó un análisis discriminante lineal del tamaño del efecto (LEfSe) para explicar las diferencias entre los grupos62. Se utilizó Graphviz-2.38.0 para dibujar el gráfico de la red de coocurrencia. Utilizamos el software DIAMOND63,64 para realizar anotaciones de bases de datos funcionales comunes en conjuntos de genes no redundantes (valor e ≤ 10-5). Se compararon un total de 3.264.476 (60,85%) ORF con la base de datos KEGG65,66, 3.204.116 (59,72%) ORF se compararon con la base de datos eggNOG67 y 165.799 (3,09%) ORF se compararon con la base de datos CAZy68.

Todas las muestras se cultivaron en placas de agar MRS (De Man, Rogosa, Sharpe) y se incubaron a 37 °C durante 24 h con cultivo aeróbico y anaeróbico. De cada muestra se seleccionaron de ocho a diez colonias sospechosas con morfología típica para su identificación. Obtuvimos 2055 aislamientos de muestras fecales. Después de identificar los aislados mediante MALDI-TOF MS (Biomerieux, Francia) o identificación molecular 16S, finalmente se contaron Lactobacillus 548, Enterococcus 424, Weissella 292, Escherichia 378, Lactococcus 110, Pediococcus 92, Streptococcus 55, Klebsiella 34, etc. Se identificaron 185 cepas. seleccionados al azar para ser evaluados por indicadores antioxidantes incluyeron tasas de eliminación de 1,1-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH)69, actividades reductoras del equivalente de L-cisteína (μmol/L)70, tasas de eliminación de radicales libres hidroxilo (·OH) 71, tasas de quelación del ion ferroso (Fe2+)72, tasas de eliminación del anión superóxido (O2-)73 e inhibición de la peroxidación lipídica74 con detección preliminar (suspensión de bacterias), lo mismo con una nueva detección (suspensión de bacterias, sustancia extracelular, sustancia intracelular). sustancia, fragmento de bacteria).

Preparación de suspensión de bacterias, sustancia extracelular, sustancia intracelular y fragmento de bacterias. Los Lactobacillis obtenidos por autoaislamiento se inocularon en 1,5 ml de medio líquido MRS, se cultivaron a 37 °C durante 24 h como inóculo, se inocularon en 50 ml de medio líquido MRS con inóculo al 2% y se cultivaron durante 24 h. De esta forma se obtiene la solución de cultivo de la cepa. Centrifugar a 10.000 r/min durante 10 min a 4 °C. El sobrenadante es la sustancia extracelular. Recoger de 10 a 15 ml en un tubo de centrífuga de 15 ml; Resuspender las células con solución salina estéril, ajustar la densidad celular a 109 UFC/ml y OD600 a 1,0 ± 0,1, que es la suspensión de bacterias; tomar al menos tubos de centrífuga de 3 a 15 ml y sonicarlos en un baño de hielo (750 W, pausa durante 5 s, intermitente durante 5 s, tiempo de trabajo 7,5 min, tiempo total 15 min), centrifugar a 10.000 r/min durante 25 min a 4 ° C, recoger el sobrenadante como sustancia intracelular; Recoger el precipitado, agregar el volumen correspondiente de solución salina normal, que es el fragmento de bacteria.

Se construyeron preparaciones de bibliotecas de secuenciación de próxima generación siguiendo el protocolo del fabricante. Para cada muestra, se fragmentaron aleatoriamente 200 ng de ADN genómico a <500 pb mediante sonicación (Covaris S220). Los fragmentos se trataron con End Prep Enzyme Mix para reparación de extremos, fosforilación 5' y cola dA en una reacción, seguido de una ligadura TA para agregar adaptadores a ambos extremos. Luego se realizó la selección del tamaño del ADN ligado al adaptador utilizando perlas y se recuperaron fragmentos de ~470 pb (con un tamaño de inserto aproximado de 350 pb). Los productos de PCR se limpiaron con Beads, se validaron con un Qsep100 (Bioptic, Taiwán, China) y se cuantificaron mediante un fluorómetro Qubit3.0 (Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU.).

Luego, las bibliotecas con diferentes índices se multiplexaron y cargaron en un instrumento Illumina HiSeq/Novaseq según las instrucciones del fabricante (Illumina, San Diego, CA, EE. UU.) o en un instrumento MGI2000 según las instrucciones del fabricante (MGI, Shenzhen, China). Para Pacbio, se cortó el ADN genómico y luego se seleccionaron fragmentos de ADN bicatenario de 10 Kb. Los fragmentos de ADN se repararon con daños en los extremos y se ligaron con adaptadores de horquilla universales. Se siguieron los pasos posteriores según las instrucciones del fabricante para preparar la biblioteca SMRTbell. La biblioteca se secuenció en el instrumento PacBio SEQUEL75.

Las lecturas de PacBio se ensamblaron utilizando HGAP4/Falcon de WGS-Assembler 8.276,77,78,79,80,81. Y luego corregimos el genoma con el software Pilon usando datos previos de Illumina o Quiver usando lecturas de Pacbio. El software de búsqueda de genes Prodigal82/Augustus83 se ha utilizado para encontrar genes codificantes. BLAST anotó los genes codificantes con la base de datos NR del Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI). Luego, las funciones de los genes se anotaron mediante la base de datos GO84 (Gene Ontology) y las vías se anotaron utilizando la base de datos KEGG85 (Enciclopedia de genes y genomas de Kyoto).

Todas las secuencias completas y cerradas del genoma disponibles en GenBank para Lactobacillus plantarum se descargaron y se incluyeron en el análisis para generar los pangenomas de las especies86. A partir de este análisis, se generó una lista de genes únicos para cada especie, es decir, presentes en una especie y ausentes en la otra. Para confirmar las especificidades de estos genes, se realizó una búsqueda de los genes únicos enumerados para cada especie. En primer lugar, contra todos los genomas de Lactobacillus plantarum y, en segundo lugar, contra la base de datos del NCBI para procariotas. Para la validación de los genes únicos sugeridos como biomarcadores de especies, se examinaron mediante PCR 227 cepas aisladas de Lactobacillus y no Lactobacillus para detectar la presencia de marcadores genéticos únicos, determinados a partir del análisis del pangenoma (Tabla S7).

Instituto de Microbiología, Academia de Ciencias de Guangdong para el número de aprobación de ética en experimentos con animales: GT-IACUC201909026. Se obtuvieron ratones Kunming (grado SPF) de la Universidad Médica del Sur (Guangdong, China) y se alojaron en un ciclo de luz/oscuridad de 12 h en las instalaciones de gnotobióticos. Todos los ratones fueron alimentados con alimento estéril y agua ad libitum. El grupo de control recibió una inyección subcutánea de solución salina normal (200 mg/kg/día) y se administraron diariamente 0,2 ml de solución salina normal por sonda. Al grupo modelo se le inyectó por vía subcutánea D-galactosa (200 mg/kg/día) y se administraron diariamente 0,2 ml de solución salina normal por sonda. Para el grupo de prueba, se inyectó D-galactosa (200 mg/kg/día) por vía subcutánea y se administraron diariamente por sonda 0,2 ml de 1,01 ± 0,05 × 109 UFC/ml de solución bacteriana A/B. La cepa A consistía en Lactobacillus plantarum 124 (cepa de prueba) y la cepa B consistía en la cepa Akkermansia muciniphila ATCC BAA-835 (cepa de control). El grupo de fármaco positivo Vc recibió D-galactosa (200 mg/kg/día) inyectada por vía subcutánea, y el antioxidante Vc (200 mg/kg/día) se administró diariamente. El ciclo de alimentación fue de 9 semanas. Se prepararon homogeneizados de tejido de hígado y riñón para analizar marcadores de estrés oxidativo como glutatión peroxidasa (GSH-Px), superóxido dismutasa (SOD), tioredoxina reductasa (TrxR), niveles de capacidad antioxidante total (T-AOC), malondialdehído (MDA), carbonilo y endotoxina (ET).

Después de sacrificar un animal, se aislaron su hígado, riñón e intestino delgado. Los tejidos y órganos se fijaron con formalina al 10%, se incluyeron en parafina convencional, se seccionaron con un espesor de 4 a 5 μm, se tiñeron con hematoxilina y eosina (HE) y los profesionales de patología leyeron los resultados. Las secciones se evaluaron según la gravedad de la lesión: leve (+), moderada (++), grave (+++) y sin tejido enfermo (-).

El ARN total se extrajo del hígado y el riñón de ratones utilizando un mini kit RNeasy (Huangshi Yanke Biotechnology Co., LTD, Hubei, China) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. La RT-PCR cuantitativa se realizó utilizando SYBR Premix Ex Taq (Huangshi Yanke Biotechnology Co., LTD, Hubei, China) con el sistema de PCR en tiempo real rápido Applied Biosystems 7500. El cálculo de la expresión del ARNm se realizó mediante el método 2-ΔΔCT utilizando la media geométrica de los genes constitutivos GSH-Px, SOD, TrxR y el factor 2 relacionado con el factor nuclear eritroide 2 (Nrf2). Los genes y las secuencias de los cebadores se enumeran en la Tabla S8. Las comparaciones entre grupos se realizaron mediante ANOVA unidireccional con n = 6–9 por grupo. Todos los resultados se presentan como medias ± DE de las réplicas biológicas.

Se recolectaron muestras de suero de animales modelo y LP (n = 6 por grupo), se usó acetonitrilo para extraer metabolitos mediante precipitación de proteínas. El perfil metabolómico no dirigido se realizó mediante cromatografía líquida acoplada a un espectrómetro de masas Thermo Scientific High-Field Qexactive (HILIC/ESI+, C18/ESI-, 85-1275 m/z, resolución de 120k). Las características espectrales (m/z, tiempo de retención) correspondientes a los metabolitos identificados y no caracterizados se integraron y alinearon utilizando el software apLCMS/xMSanalyzer. Se utilizó Metaboanalyst87 para el análisis estadístico y el software Mummichog88 para el análisis de enriquecimiento de la ruta y se verificó mediante el tiempo de retención, m/z y MS/MS mediante estándares autenticados. La molécula candidata se identificó después de experimentos de disociación de iones en un espectrómetro de masas Thermo Scientific Fusion, y la biblioteca espectral se comparó con las bibliotecas mzCloud, mzVault y MassList utilizando Compound Discoverer 3.0.

De acuerdo con los diferentes datos, el análisis estadístico entre grupos se realizó utilizando la prueba de suma de rangos de Wilcoxon, la prueba t de Student o el análisis de varianza ANOVA unidireccional y se expresó como media ± DE. El índice de Shannon a nivel de géneros se calculó con QIIME (v1.9.1). Se utilizó el software R (v2.15.3) para analizar la diferencia entre los grupos de índice de diversidad alfa e índice de diversidad beta. p < 0,05 indica significación estadística. Los análisis estadísticos y la visualización de datos se realizaron utilizando el software R (v2.15.3) con los paquetes de software WGCNA, stats y ggplot2.

Más información sobre el diseño de la investigación está disponible en el Resumen de informes de investigación de la naturaleza vinculado a este artículo.

Los datos de secuencia de todas las muestras se han depositado en el Archivo de lectura de secuencias (SRA) del NCBI con el código de acceso BIOProject: PRJNA895352. Otros datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles en el artículo y sus archivos de información complementaria o del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Ctoi, AF et al. Microbiota intestinal y envejecimiento: un enfoque en los centenarios. Biochim. Biofísica. Acta Mol. Disposición de base. 1866, 165765 (2020).

Artículo de Google Scholar

Wu, L. y col. Multiómicas integradas para nuevos biomarcadores de envejecimiento y objetivos antienvejecimiento. Biomoléculas 12, 39 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Finlay, BB, Pettersson, S., Melby, MK y Bosch, TCG El microbioma media los efectos ambientales sobre el envejecimiento. BioEssays: N. Rev. Mol., Cell. Desarrollo. Biol. 41, e1800257 (2019).

Artículo de Google Scholar

Wu, L. y col. Diversidad bacteriana y comunidad en la microbiota del agua regional entre diferentes ciudades del municipio de longevidad del mundo, Jiaoling. Diversidad de China 13, 361 (2021).

Han, B. y col. La composición genética microbiana sintoniza la longevidad del huésped. Celda 173, 1058 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Wu, L. y col. Análisis basado en metagenómica del efecto acumulativo relacionado con la edad de los genes de resistencia a los antibióticos en la microbiota intestinal. Antibióticos 10, 1006 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Wu, L. y col. El trasplante de microbiota lavada mejora a los pacientes con niveles altos de glucosa en sangre en el sur de China. Frente. Endocrinol. 13, 985636 (2022).

Artículo de Google Scholar

Wu, L. y col. El trasplante de microbiota lavada mejora a los pacientes con síndrome metabólico en el sur de China. Frente. Celúla. Infectar. Microbiol. 12, 1044957 (2022).

Artículo de Google Scholar

Nagpal, R. y col. Microbioma intestinal y envejecimiento: conocimientos fisiológicos y mecanicistas. Nutrición. Envejecimiento de la salud 4, 267–285 (2018).

Artículo de Google Scholar

Smith, P. y col. Regulación de la esperanza de vida por la microbiota intestinal en el killis turquesa africano de vida corta. eLife 6, e27014 (2017).

Artículo de Google Scholar

Iatsenko, I., Boquete, JP y Lemaitre, B. El lactato derivado de la microbiota activa la producción de especies reactivas de oxígeno por parte de la NADPH oxidasa nox intestinal y acorta la vida útil de la drosophila. Inmunidad 49, 929–942.e925 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Debebe, T. y col. Desentrañando el microbioma intestinal de la longeva rata topo desnuda. Ciencia. Rep. 7, 9590 (2017).

Artículo de Google Scholar

Anderson, KE y cols. El intestino de la reina se refina con la edad: fenotipos de longevidad en un modelo de insecto social. Microbioma 6, 108 (2018).

Artículo de Google Scholar

Wang, F. y col. Comunidad de microbiota intestinal y su ensamblaje asociado con la edad y la dieta en centenarios chinos. J. Microbiol Biotechnol. 25, 1195-1204 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Rampelli, S. y col. Perfil metagenómico funcional del microbioma intestinal en el envejecimiento extremo. Envejecimiento 5, 902–912 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Wu, L. y col. Un estudio transversal de los perfiles compositivos y funcionales de la microbiota intestinal en centenarios sardos. mSystems 4, 4 (2019).

Artículo de Google Scholar

Sato, Y. et al. En el microbioma de los centenarios se enriquecen nuevas vías biosintéticas de ácidos biliares. Naturaleza 599, 458–464 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Bilen, M. et al. La contribución de la culturómica al repertorio de especies de arqueas y bacterias humanas aisladas. Microbioma 6, 94 (2018).

Artículo de Google Scholar

Lagier, JC y cols. El renacimiento de la cultura en microbiología a través del ejemplo de la culturómica para estudiar la microbiota intestinal humana. Clínico. Microbiol. Rev. 28, 237–264 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Lagier, JC y cols. Culturómica microbiana: cambio de paradigma en el estudio del microbioma intestinal humano. Clínico. Microbiol. Infectar. 18, 1185-1193 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Dubourg, G. y col. Evidencia de culturómica y pirosecuenciación de la reducción de la diversidad de la microbiota intestinal en pacientes con antibióticos de amplio espectro. En t. J. Antimicrobios. Agentes 44, 117-124 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Sepp, E. et al. Análisis comparativo de la microbiota intestinal en centenarios y jóvenes: impacto de los hábitos alimentarios y el entorno de vida infantil. Infección de células frontales. Microbiol 12, 851404 (2022).

Artículo de Google Scholar

Bian, G. y col. La microbiota intestinal de los chinos de edad sana es similar a la de los jóvenes sanos. mSphere 2, 00327–17 (2017).

Artículo de Google Scholar

Shade, A. La diversidad es la pregunta, no la respuesta. ISME J. 11, 1–6 (2017).

Artículo de Google Scholar

Biagi, E. et al. Microbiota intestinal y longevidad extrema. actual. Biol. 26, 1480-1485 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Ren, M., Li, H., Fu, Z. y Li, Q. Análisis de sucesión de la estructura de la microbiota intestinal de participantes de familias longevas en Hechi, Guangxi, China. Microorganismos 9, 2524 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Palmas, V. et al. Marcadores de microbiota intestinal y hábitos dietéticos asociados con una longevidad extrema en centenarios sardos sanos. Nutrientes 14, 2436 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Bárcena, C. et al. Extensión de la esperanza de vida y la salud mediante el trasplante de microbiota fecal en ratones progeroides. Nat. Medicina. 25, 1234-1242 (2019).

Artículo de Google Scholar

Paone, P. & Cani, PD Barrera mucosa, mucinas y microbiota intestinal: ¿los compañeros viscosos esperados? Instinto 69, 2232–2243 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Plovier, H. y col. Una proteína de membrana purificada de Akkermansia muciniphila o la bacteria pasteurizada mejora el metabolismo en ratones obesos y diabéticos. Nat. Medicina. 23, 107-113 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Depommier, C. y col. Suplementación con Akkermansia muciniphila en voluntarios humanos con sobrepeso y obesidad: un estudio exploratorio de prueba de concepto. Nat. Medicina. 25, 1096-1103 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Jie, Z. y col. El microbioma intestinal en la enfermedad cardiovascular aterosclerótica. Nat. Comunitario. 8, 845 (2017).

Artículo de Google Scholar

Jie, Z. y col. Una cohorte transómica como punto de referencia para promover un microbioma intestinal humano saludable. Medicina. Microeco. 8, 100039 (2021).

Artículo de Google Scholar

Bonder, MJ La interacción entre la genética, el microbioma, la metilación del ADN y la expresión genética. Tesis doctoral, Universidad de Groningen (2017).

Su, L. et al. Tnfr2 activa la desregulación de las uniones estrechas dependiente de MlcK para causar pérdida de barrera mediada por apoptosis y colitis experimental. Gastroenterología 145, 407–415 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Anitra, CC & Silvia, M. Vitamina C y función inmune. Nutrientes 9, 1211 (2017).

Artículo de Google Scholar

Mario, F. y otros. Contenido de vitamina C en frutos: Biosíntesis y regulación. Frente. Ciencia vegetal. 9, 2006 (2019).

Artículo de Google Scholar

Mirza, H. y col. Regulación de la vía ascorbato-glutatión para mitigar el daño oxidativo en plantas bajo estrés abiótico. Antioxidantes 8, 384 (2019).

Artículo de Google Scholar

Thursby, E. & Juge, N. Introducción a la microbiota intestinal humana. Bioquímica. J.474, 1823–1836 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Biagi, E. et al. La microbiota intestinal de los centenarios: firmas de longevidad en el perfil de la microbiota intestinal. Mec. Desarrollador de envejecimiento. 165, 180–184 (2017).

Artículo de Google Scholar

Degen, LP y Phillips, SF Variabilidad del tránsito gastrointestinal en mujeres y hombres sanos. Instinto 39, 299–305 (1996).

Artículo CAS Google Scholar

Graff, J., Brinch, K. & Madsen, JL Tiempos de tránsito medio gastrointestinal en sujetos sanos jóvenes y de mediana edad. Clínico. Fisiol. 21, 253–259 (2001).

Artículo CAS Google Scholar

Roager, HM y cols. El tiempo de tránsito colónico está relacionado con el metabolismo bacteriano y el recambio mucoso en el intestino. Nat. Microbiol. 1, 16093 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Hou, Y. et al. El envejecimiento como factor de riesgo de enfermedades neurodegenerativas. Nat. Rev. Neurol. 15, 565–581 (2019).

Artículo de Google Scholar

Wu, L. y col. Multiómicas integradas para nuevos biomarcadores de envejecimiento y objetivos antienvejecimiento. Biomoléculas 12, 39 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Van Der Lugt, B. et al. Akkermansia muciniphila mejora la disminución relacionada con la edad en el espesor del moco colónico y atenúa la activación inmune en ratones Ercc1-/Δ7 de envejecimiento acelerado. Inmune. Envejecimiento 16, 6 (2019).

Artículo de Google Scholar

Samuel, BS y cols. Adaptaciones genómicas y metabólicas de Methanobrevibacter smithii al intestino humano. Proc. Acad. Nacional. Ciencia. Estados Unidos 104, 10643–10648 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Triantafyllou, K., Chang, C. & Pimentel, M. Metanógenos, metano y motilidad gastrointestinal. J. Neurogastroenterol. Motil. 20, 31–40 (2014).

Artículo de Google Scholar

Li, CY y cols. Conocimientos profundos sobre la comunidad microbiana intestinal de extrema longevidad en centenarios del sur de China mediante metagenómica ultraprofunda y culturómica a gran escala. npj Biofilms Microbi 8, 28 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Simone, R. y col. Metagenómica de escopeta de la microbiota intestinal en humanos con una longevidad extrema y el papel cada vez mayor de la degradación xenobiótica. mSystems 5, e00124–20 (2020).

Google Académico

Rampelli, S. y col. Secuenciación del metagenoma de la microbiota intestinal de cazadores-recolectores Hadza. actual. Biol. 25, 1682-1693 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Ho, JTK, Chan, GCF & Li, JCB Efectos sistémicos de la microbiota intestinal y su relación con la enfermedad y la modulación. BMC Inmunol. 16, 21 (2015).

Artículo de Google Scholar

Kim, BS y cols. Comparación de la microbiota intestinal de centenarios en aldeas de longevidad de Corea del Sur con la de otros grupos de edad. J. Microbiol Biotechnol. 29, 429–440 (2019).

Artículo de Google Scholar

Martinez-Guryn, K., Leone, V. & Chang, EB Diversidad regional del microbioma gastrointestinal. Microbio huésped celular 26, 314–324 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Qin, J. y col. Un estudio de asociación de todo el metagenoma de la microbiota intestinal en la diabetes tipo 2. Naturaleza 490, 55–60 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Aßhauer, K. et al. Tax4Fun: predicción de perfiles funcionales a partir de datos metagenómicos de ARNr 16S. Bioinformática 31, 2882–2884 (2015).

Artículo de Google Scholar

Martin, M. Cutadapt elimina secuencias de adaptadores de lecturas de secuenciación de alto rendimiento. Embnet J. 17, 10-12 (2011).

Artículo de Google Scholar

Rognes, T. y col. VSEARCH: una herramienta versátil de código abierto para metagenómica. PeerJ 4, e2584 (2016).

Artículo de Google Scholar

Haas, BJ y cols. Formación y detección de secuencias de ARNr 16S quimérico en amplicones de PCR Sanger y 454-pirosecuenciados. Genoma Res 21, 494–504 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, Q. y col. Clasificador bayesiano ingenuo para la asignación rápida de secuencias de ARNr a la nueva taxonomía bacteriana. Aplica. Reinar. Microbiol 73, 5261–5267 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Edgar, RC UPARSE: secuencias OTU de alta precisión a partir de lecturas de amplicones microbianos. Nat. Métodos 10, 996–998 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Segata, N. y col. Descubrimiento y explicación de biomarcadores metagenómicos. Genoma Biol. 12, R60 (2011).

Artículo de Google Scholar

Feng, Q. y col. Desarrollo del microbioma intestinal a lo largo de la secuencia adenoma-carcinoma colorrectal. Nat. Comunitario. 6, 6528 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Li, J. y col. Un catálogo integrado de genes de referencia en el microbioma intestinal humano. Nat. Biotecnología. 32, 834–841 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Kanehisa, M. y col. De la genómica a la genómica química: nuevos desarrollos en KEGG. Ácidos nucleicos Res 34, D354 – D357 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Kanehisa, M. y col. KEGG: nuevas perspectivas sobre genomas, vías, enfermedades y fármacos. Ácidos nucleicos Res 45, D353 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Jaime, HC et al. eggNOG 4.5: un marco de ortología jerárquica con anotaciones funcionales mejoradas para secuencias eucariotas, procarióticas y virales. Ácidos nucleicos Res 44, D286 – D293 (2016).

Artículo de Google Scholar

Schiebenhoefer, H. y col. Un flujo de trabajo completo y flexible para el análisis de datos metaproteómicos basado en MetaProteomeAnalyzer y Prophane. Nat. Protocolo. 15, 3212–3239 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Shimada, K. y col. Propiedades antioxidantes del xantano sobre la oxidación del aceite de soja en emulsión de ciclodextrina. J. Agrícola. Química de los alimentos. 40, 945–948 (1992).

Artículo CAS Google Scholar

Oyaizu, M. Actividades antioxidantes de la reacción de pardeamiento preparada a partir de glucosamina. Japón. J. Nutr. 44, 307–315 (1986).

Artículo CAS Google Scholar

Él, ZS et al. Determinación fotométrica de radicales libres hidroxilo en sistema Fenton mediante verde brillante. Soy. J. Chin. Clínico. Medicina. 6, 236–237 (2004).

Google Académico

Amanatidou, A. et al. Propiedades antioxidantes del sake de lactobacillus tras la exposición a concentraciones elevadas de oxígeno. Microbiol FEMS. Letón. 203, 87–94 (2001).

Artículo CAS Google Scholar

Gao, D., Gao, Z. y Zhu, G. Efectos antioxidantes de Lactobacillus plantarum mediante la activación del factor de transcripción Nrf2. Función alimentaria. 4, 982 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Kullisaar, T. y col. La leche de cabra fermentada con probióticos antioxidantes disminuye la aterogenicidad mediada por el estrés oxidativo en seres humanos. Hno. J. Nutr. 90, 449–456 (2003).

Artículo CAS Google Scholar

Mccarthy, A. Secuenciación de ADN de tercera generación: tecnología en tiempo real de una sola molécula de Pacific Biosciences. Química. Biol. 17, 675–676 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Myers, EW y cols. Un ensamblaje del genoma completo de Drosophila. Ciencia 287, 2196–2204 (2000).

Artículo CAS Google Scholar

Venter, JC y cols. La secuencia del genoma humano. Ciencia 291, 1304-1351 (2001).

Artículo CAS Google Scholar

Istrail, S. y col. Ensamblaje de escopeta del genoma completo y comparación de ensamblajes del genoma humano. Proc. Acad. Nacional. Ciencia. Estados Unidos 101, 1916-1921 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

Levy, S. y col. La secuencia del genoma diploide de un humano individual. PLoS Biol. 5, e254 (2007).

Artículo de Google Scholar

Goldberg, SMD y cols. Un enfoque híbrido de Sanger/pirosecuenciación para la generación de borradores de conjuntos de genomas microbianos marinos de alta calidad. Proc. Acad. Nacional. Ciencia. Estados Unidos 103, 11240–11245 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Berlín, K. et al. Ensamblaje de genomas grandes con secuenciación de una sola molécula y hash sensible a la localidad. Nat. biotecnología. 33, 623–630 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Delcher, AL y cols. Identificación de genes bacterianos y ADN endosimbionte con Glimmer. Bioinformática 23, 673–679 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Stanke, M. y col. Predicción de genes en eucariotas con un modelo oculto generalizado de Markov que utiliza sugerencias de fuentes externas. BMC Bioinforma. 7, 62 (2006).

Artículo de Google Scholar

Gene, OC La base de datos y recurso informático de Gene Ontology (GO). Ácidos nucleicos Res 32, D258 – D261 (2004).

Artículo de Google Scholar

Kanehisa, M. & Susumu, G. KEGG: enciclopedia de genes y genomas de Kyoto. Ácidos nucleicos Res 28, 27–30 (2000).

Artículo CAS Google Scholar

Gonzales-Siles, L. et al. Un enfoque de pangenoma para discernir marcadores genéticos exclusivos de cada especie para la identificación de Streptococcus pneumoniae y Streptococcus pseudopneumoniae. Frente. Infección celular. Mi. 10, 1-15 (2020).

Google Académico

Xia, J. & Wishart, DS Uso de MetaboAnalyst 3.0 para un análisis integral de datos metabolómicos. actual. Protocolo. Bioinformación. 55, 14.10.1–14.10.91 (2016).

Artículo de Google Scholar

Li, S. y col. Predecir la actividad de la red a partir de metabolómica de alto rendimiento. Computación PLoS. Biol. 9, e1003123 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

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Este estudio fue apoyado conjuntamente por subvenciones de investigación del Programa de Investigación y Desarrollo de Áreas Clave de la Provincia de Guangdong (2018B020205002), el Proyecto Especial de la Academia de Ciencias de la Provincia de Guangdong para el Desarrollo de Capacidades de Desarrollo Impulsado por la Innovación (2020GDASYL-20200301002) y el Proyecto del Departamento de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Guangdong (2019QN01N107). Nos gustaría agradecer a todos aquellos que participaron en los estudios, en particular a nuestros sujetos de estudio y a Beijing Novogene Technology Co., Ltd.

Estos autores contribuyeron igualmente: Lei Wu, Xinqiang Xie, Ying Li.

Laboratorio clave provincial de seguridad y salud microbiana de Guangdong, Laboratorio clave estatal de microbiología aplicada del sur de China, Instituto de Microbiología, Academia de Ciencias de Guangdong, Guangzhou, Guangdong, China

Lei Wu, Xinqiang Xie, Ying Li, Tingting Liang, Haojie Zhong, Lingshuang Yang, Yu Xi, Jumei Zhang y Qingping Wu

El primer hospital afiliado de la Universidad Farmacéutica de Guangdong, Guangzhou, Guangdong, China

Lei Wu y Haojie Zhong

Escuela de Biología e Ingeniería Biológica, Universidad Tecnológica del Sur de China, Guangzhou, Guangdong, China

Lei Wu y Haojie Zhong

Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Instituto de Seguridad Alimentaria y Nutrición, Universidad de Jinan, Guangzhou, Guangdong, China

Yu Ding

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QW, YD, LW y JZ concibieron y diseñaron este estudio. LW, XX, YL y TL reunieron las cohortes, recolectaron las muestras y los datos biológicos. HZ supervisó la transferencia de muestras y metadatos clínicos y proporcionó información clínica. LW, LY e YX realizaron experimentos de cultivo de muestras fecales y aislaron la extracción de ADN genómico. LW estaba a cargo de los experimentos con animales. LW analizó metadatos clínicos, datos de secuenciación metagenómica de escopeta, datos de secuenciación del genoma aislado y datos metagenómicos funcionales. LW redactó el manuscrito. LW, QW e YD revisaron el manuscrito. QW e YD supervisaron el proyecto. LW, XX y YL contribuyeron por igual. Todos los autores aprobaron la versión final del manuscrito.

Correspondencia a Yu Ding o Qingping Wu.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

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Wu, L., Xie, X., Li, Y. et al. La microbiota intestinal como sistema antioxidante en centenarios asociado con altas actividades antioxidantes de Lactobacillus residente en el intestino. npj Biofilms Microbiomes 8, 102 (2022). https://doi.org/10.1038/s41522-022-00366-0

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Recibido: 26 de mayo de 2022

Aceptado: 08 de diciembre de 2022

Publicado: 24 de diciembre de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-022-00366-0

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