《Science reports》（Q3，IF=3.8）创刊于2011年，是自然研究旗下一本多学科开放获取期刊，恪守具有建设性、既观点包容又严格的同行评审。涵盖了自然科学和临床科学的所有领域。该刊不仅致力于为这些领域的作者提供服务，同时也为打破学科之间传统边界的研究提供了投稿归宿和展示平台，进一步促进了多学科和跨学科研究的发展。
导读
衰老是人体对环境的生理和心理适应能力逐渐下降并走向死亡的一种自发的、不可避免的过程。中国第七次人口普查结果显示，中国人口老龄化进一步加深，世界人口老龄化也在加剧。
研究表明，随着年龄的增长，肠道菌群的群落结构和功能发生变化，包括微生物多样性和相对丰度的变化。此外，肠道内脂多糖(LPS)水平升高，具有抗炎作用的短链脂肪酸丰度降低，诱发炎症反应，加速肠道衰老。然而，一项研究表明，改变肠道微生物群的组成和逆转益生菌的水平可以调节屏障，抵消肠道衰老。因此，通过调节肠道菌群，改善肠黏膜屏障，降低促炎细胞因子水平，是维持肠道稳态，延缓肠道衰老的一种途径。
虽然衰老是一个不可逆和不可避免的过程，但衰老的速度是可控的，中药分子在延缓衰老方面有着独特的理论和丰富的经验。流行病学研究表明，吃苹果可以降低患癌症、心血管疾病、哮喘和糖尿病等慢性病的风险。此外，基础研究表明，苹果多糖(AP)可以降低患心血管疾病、癌症和神经退行性疾病的风险。体外和体内实验研究结果表明，AP可预防小鼠化学诱导的慢性结肠癌的发生，抑制结直肠癌细胞的迁移和侵袭。哺乳动物的肠道菌群在很大程度上依赖膳食多糖作为能量来源，而大多数多糖也需要肠道菌群参与降解。饲粮中到达结肠的多糖对肠道微生物的生态和平衡有重要影响。研究表明，在高脂诱导小鼠中，AP可调节肠道菌群组成，改变肠腔内短链脂肪酸浓度，改善慢性炎症，降低肠道通透性。然而，目前还没有使用AP延缓肠道衰老的报道。本研究通过对18月龄小鼠肠道菌群组成、肠道通透性和炎症反应进行评价，检测AP对肠道衰老的调节作用，并进一步探讨其可能的机制。
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1.AP改善了衰老小鼠的记忆缺陷和神经元损伤
为了验证AP延缓衰老的作用，本研究用AP治疗小鼠3个月(图1A)。如图B所示，我们观察到年轻和老年小鼠的体重有显著差异，AP对体重没有显著影响。然而，给药AP可以改善小鼠毛发，使其更光滑、更厚(图C)。进一步评估小鼠的记忆功能，发现AP处理明显改善了小鼠的记忆功能，显示跨平台象限数和跨平台次数显著增加(图D-G)。接下来，研究人员用HE染色评价AP对衰老小鼠脑组织病理变化的影响(图H)。对照组(YC)神经元HE染色形态正常，呈核仁周围或椭圆形，核仁清晰，排列规则。相反，老龄组(OM)出现神经元改变，如细胞核变黑，胞质减少，AP可减轻这种病理改变(OA)。海马Nissl染色显示，与OM小鼠相比，AP处理后的衰老小鼠海马神经元数量明显增加，AP的处理保留了衰老小鼠海马神经元的存活(图I)。同样，与对照组(YC)相比，幼龄小鼠(YA)的AP给药量也相应改善。为了进一步明确AP改善学习记忆的能力，我们检测了脑源性神经营养因子(BDNF)、突触后密度95 (PSD95)和突触物理素(SYP)的蛋白表达。如图J-M所示，老年小鼠海马中BDNF、PSD95和SYP的表达水平下降，而AP处理后则上调。上述结果表明，AP能明显改善衰老小鼠神经系统的退行性变。
2.AP可改善衰老小鼠的炎症因子和抗氧化应激
衰老与体内的炎症和氧化应激水平密切相关。因此，研究人员评估了AP对小鼠炎症和氧化应激的影响。结果显示，与OM组相比，AP组血清中IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著降低(图A-C, P<0.05)。此外，与OM组相比，OA组大鼠血清CAT、GSH-px、SOD、T-AOC水平均显著升高(图D-G, P<0.05)。同时，与OM组相比，OA组血清MDA水平明显降低(图H, P<0.01)。此外，研究人员检测了经典炎症信号通路关键蛋白TLR4/NF-κB在结肠组织中的表达。结果显示，与YC组相比，OM组小鼠TLR4蛋白水平急剧上调，并伴有NF-κB磷酸化水平(P -NF-κB)升高，而AP处理显著抑制了该信号通路的激活(图I-K, P<0.05)。因此，AP可以降低衰老小鼠的炎症水平，提高其抗氧化能力。
3.AP对衰老小鼠肠道屏障有保护作用
肠黏膜屏障功能在衰老过程中起着重要作用。接下来，实验人员进一步评估AP对结肠形态和肠屏障功能的影响。如图A和B所示，衰老小鼠结肠结构被破坏，炎症细胞浸润，AP有效改善了这一情况。AB/PAS染色结果显示，衰老导致结肠组织杯状细胞数量减少，粘膜层变薄，AP可显著逆转这一现象(图C和D)。紧密连接蛋白在控制肠通透性中起着至关重要的作用。随后，我们采用免疫荧光染色(图E-G)和western blotting(图H-J)检测紧密连接蛋白ZO-1和occludin的蛋白表达。结果显示，与YC组相比，衰老小鼠肠道中TJ蛋白的表达显著降低(P<0.05)， AP可改善肠道屏障功能(P<0.05)。这些结果表明，AP可以改善衰老引起的肠道TJ屏障的破坏。
4.AP延缓小鼠肠道衰老
进一步观察AP是否具有延缓肠道衰老的作用，并评估组织衰老标志物的表达水平和细胞凋亡。首先，对结肠组织进行SA-β-gal染色分析，发现衰老小鼠结肠组织中SA-β-gal阳性面积较对照小鼠增加(YC, P < 0.01)， AP处理显著降低SA-β-gal阳性面积(图A,B)。免疫组化结果显示，与YC和YA小鼠相比，衰老小鼠(OM组)结肠组织中p16lnk4a (p16)和p21waf1 (p21)蛋白水平升高，AP显著下调衰老标记蛋白水平(图C-F)。此外，研究人员观察到老年小鼠中Ki67+祖细胞的数量与AP处理后的年轻小鼠相比有所减少(图G,H)。此外，研究人员还通过TUNEL染色和western blotting分析了AP对肠道细胞凋亡的影响。TUNEL染色结果显示，与YC组相比，衰老小鼠结肠组织中TUNEL阳性细胞数量明显增加，AP处理逆转了这一结果(图I,J)。如图k - m所示，OM组Bax表达升高，Bcl-2表达降低(P<0.01)， AP组Bax表达急剧降低，Bcl-2表达明显升高(P<0.05)。上述结果表明，AP可减少小鼠肠道组织细胞凋亡，延缓肠道衰老。
5.AP改变了衰老小鼠肠道菌群的组成
结果
综上所述，AP可以提高衰老小鼠的抗氧化能力，通过TLR4/NF-κB信号通路抑制肠道炎症，修复肠道黏膜屏障，调节肠道菌群，最终缓解肠道衰老，改善年龄相关性认知功能障碍。同时，我们发现给幼鼠施用AP可以减少机会致病菌的相对丰度。上述结果表明，在衰老过程中，每天摄入苹果对改善肠道老化是安全有效的。
