衰老(aging)是一个复杂的生理现象,是机体随着年龄的增长发生的退行性变化,受基因、环境和饮食等影响。目前与衰老相关的研究机制主要有：自由基学说、端粒体学说、线粒体DNA损伤学说等。其中以自由基学说为主流的衰老理论认为,衰老的过程是机体内积聚了过多的自由基进而对细胞膜、核酸、蛋白质以及各种酶的损伤从而导致了体内细胞严重受损加速衰老和死亡。无论从哪种角度来解释衰老的机制,大体可将衰老分为两种,一种是主动衰老,另一种是被动衰老[纠。主动衰老主要强调的是基因控制下的衰老过程,如线粒体DNA损伤学说。被动衰老则指出随着机体受到外界环境的影响,使得体内加速衰老的物质积聚从而加速衰老,如机体内的活性氧(reactive oxygen species, ROS)积累增加,炎症反应增加等。近年来,肠道微生物的研究成为热点。有报道指出,菌群的紊乱与失调会促进多种疾病的发生发展,特别是在肥胖、高血压、肝炎、肠易激综合征等疾病方面有大量的研究报道；同样,机体衰老过程中肠道菌群也会发生改变,如幼年和老年个体肠道菌群(gut microbiome)的组成不同。此外,在肠道菌群影响大脑的高级神经活动研究中,提出“脑-肠轴”的概念,自闭症等神经系统疾病与肠道菌群的影响也有关,与肠道微生物相关的疾病的发生发展同时也加速机体的衰老。从而提示调节肠道菌群可以改善机体炎症、促进机体健康,这也为疾病的治疗提供了重要的新思路。益生元(probiotics)可选择性地刺激一种或多种肠道有益菌的生长与活性,对机体产生有益的影响、改善机体健康。本研究所选用的特殊益生元(Specific Prebiotic, SP),是一种由膳食纤维和植物多糖组合而成的膳食补充剂。本研究发现SP可以显著延长野生型N2线虫和突变株系daf-2和daf-16线虫的寿命,且能够提升线虫的抗逆能力,进一步利用高通量测序技术和优化的线虫肠道细菌鉴定技术,从肠道菌群的角度阐述了益生元对线虫肠道菌群的影响,以及菌群组成特征与线虫寿命的相关性。主要研究结果如下：一、 SP延缓野生型线虫的衰老目的：明确SP对线虫寿命影响的量效关系,并评价线虫的生理指标。方法：将不同浓度SP加入N2线虫的标准培养基(nematode growth medium, NGM)中,统计线虫的存活率并制作生存曲线,对比线虫在干预前后寿命的变化,确定最优浓度。同时评价线虫的活动度、生殖(产卵)能力。结果：SP(最优浓度为10g/L)干预后,N2线虫寿命可延长66.7%。同日龄线虫之间相比,SP组的线虫身体弯曲频率显著高于对照组,生殖能力与对照组无显著差异。结论：SP可延缓野生型线虫的衰老,提高线虫的活动度,且对生殖能力无显著影响。二、 SP延缓秀丽线虫衰老的作用机制研究目的：SP延缓线虫衰老的作用机制研究；明确不同株系线虫肠道细菌的分布特征以及益生元干预对线虫肠道菌群组成的影响；明确SP对线虫在抗胁迫能力的影响；以约氏不动杆菌饲喂线虫,研究其对线虫寿命和肠道菌群的影响；研究SP对OP50和线虫株系增殖的影响。方法：SP干预daf-16和daf-2两种突变株系的线虫,对比分析SP组与OP50组线虫寿命,统计线虫的存活率并制作生存曲线；通过16SrDNA测序技术,对线虫肠道菌群进行测序鉴定；将成虫期线虫转移至35℃水浴中培养12h,统计死亡和存活的数目,比较两组存活率,将转基因线虫热应激两小时后观察HSP-16.2携带荧光信号；将SP加入LB液体培养基中,微生物生长曲线仪分析OP50的增殖情况以及质谱检测分析差异蛋白。结果：SP可以显著延长daf-16和daf-2两种突变株系线虫的寿命,分别延长50%和47.1%；16S rDNA测序结果显示N2、daf-2、daf-16三种线虫株系肠道优势菌均为莫拉氏菌科细菌,所占丰度分别为93.6%、80.8%、80.0%,而肠杆菌科在线虫肠道中的含量仅次于莫拉氏菌科,其丰度分别为4.4%、18.8%、13.9%。而SP干预组N2、daf-2、daf-16线虫的肠道优势菌为肠杆菌科细菌,丰度分别为93.3%、87.8%、95.2%,而莫拉氏菌科细菌丰度分别为0.95%、0.96%、0.73%；线虫在35℃热应激12h,SP组存活率为76%,对照组存活率为10%,SP组线虫hsp16.2荧光信号比对照组增强；一定浓度范围的SP可促进OP50的增殖,延长OP50对数生长期的时间。结论：SP可以显著延长daf-16和daf-2两种突变株系线虫寿命,同时降低线虫肠道中莫拉氏菌科细菌丰度和增加肠杆菌科的细菌丰度；SP可以提高线虫耐热能力,可促进OP50的增殖。三,实时定量PCR方法鉴定秀丽线虫肠道中OP50的方法目的：建立线虫肠道细菌的鉴定方法。方法：基于实时定量PCR方法。结果：线虫在第2天肠道细菌拷贝数在3.05×103～2.98×104之间,在第8天拷贝数在1.91×104～3.95×105之间。结论：实时定量PCR可以准确鉴定线虫肠道中OP50的量,线虫样本需求量少,20只线虫即可满足实验。