近日，爱生生命科学家团队联合国内多家重点实验室等机构，通过研究广西251名参与者（24-108岁，包括47名百岁老人）的肠道真菌组队列数据，首次系统地分析了肠道真菌群在长寿人群中的特征。相关成果发表于国际知名期刊Cell子刊《iscience》在线发表。

参与者被分为三个年龄组：长寿组（95-108岁，62人；平均年龄101岁）、老年组（62-85岁，94人；平均年龄69.9岁）和年轻组（24-44岁，95人；平均年龄34.5岁），为了比较长寿组和其他年龄组个体的肠道真菌组特征，研究团队采用横截面队列研究（该队列是爱生生命大型队列“肠道微生物组和长寿项目（GMLP）”的一部分），通过靶向ITS1区域对肠道真菌进行测序，并基于扩增子序列变异（ASV）进行分类分析。这个独特的研究人群队列为研究团队提供了一个深入了解肠道微生物群与衰老之间关系的珍贵窗口。

主要研究结果

结果1：衰老是驱动肠道真菌变化的主要因素

在3组样本中共分类鉴定出15个肠道真菌门，包括627属和100,190个ASVs。其中，子囊菌门和担子菌门为优势门，平均相对丰度在年轻组分别为16.12%和3.21%，老龄组分别为18.19%和5.43%，长寿组分别为31.53%和8.33%。属水平上，念珠菌属、曲霉属、节担菌属、马拉色菌属和德巴利氏酵母属为优势属，年轻组的平均相对丰度分别为8.09%、1.37%、0.10%、1.24%和0.32%，老年组分别为6.76%、3.40%、1.54%、1.61%、0.85%，长寿组分别为12.75%、5.49%、3.86%、1.10%和3.55%。

肠道微生物可能受到各种宿主因素的潜在影响。为了研究哪些宿主因素（包括年龄、BMI、性别和生活方式）驱动了该队列中的真菌菌群组成，研究者通过基于 Bray-Curtis 距离的 EnvFit 分析发现，在这些变量中年龄（变大）是驱动整体真菌变化的最有效因素。

图1|老化是影响肠道真菌菌群的主要因素。(A)前10个属的平均相对丰度。 (B)基于ASV水平上的Unifrac距离，各组(n = 251)肠道菌群组成的差异(Adonis检验，R² = 0.048, p = 0.001)。在双侧Tukey事后检验的单因素方差分析中，没有共同字母的方框的数据有显著差异 (p < 0.05)。(C) ASV水平下各变量对肠道菌群变异的影响大小。通过EnvFit (vegan)鉴定真菌组协变量，星号表示显著协变量(FDR < 0.05)。BMI，身体质量指数。

结果2：长寿个体具有较高的核心真菌水平和富集的念珠菌肠型

科研团队深入研究了肠道核心真菌属，发现这些真菌属存在于至少85%的个体中，且最低相对丰度高于0.01%。根据以往的研究，鉴定出的核心真菌属包括曲霉属、念珠菌属、枝孢菌属、马拉色菌属和青霉属。其中，青霉属和曲霉属的相对丰度随着年龄的增长而显著增加，而其他菌属在衰老过程中要么保持不变(枝孢菌属和马拉色菌属)，要么表现出非线性变化(念珠菌属)。肠道真菌组的这种与衰老相关的趋势导致这些核心菌属在长寿个体中的相对丰度增加，平均相对丰度达到22.42%。

此外，通过采用JSD距离和PAM聚类算法对各年龄组的真菌组成结构进行聚类比较，鉴定出了肠道真菌组的两种肠型，分别命名为真菌肠型1 (FET1，主要由念珠菌属驱动)和真菌肠型2 (FET2，由曲霉菌，青霉菌，节担菌和马拉色菌驱动)。念珠菌肠型在长寿组(38.7%)或年轻组(44.2%)中显著富集。

图2|长寿个体肠道中核心类群增加。(A)核心类群的平均相对丰度。(B)各组间肠道真菌群α-多样性的比较，如所示的Observed、Shannon和Pielou均匀度指数（n = 251）。 图B中的p值由具有控制协变量的MaAsLin2计算所得。

图3|衰老过程中的真菌肠型。 (A)衰老过程中的真菌组肠型。在属水平上利用Jensen-Shannon距离（JSD）和PAM方法进行聚类来鉴定肠型。 (B)驱动每个肠型内聚类的主要类群的相对丰度。(C)各年龄组肠型的占比。(D)两种肠型间α-多样性的比较。显示了Observed，Shannon和Pielou指数。图B和D中的p值采用控制协变量的MaAsLin2计算获得。图C中的p值采用卡方检验计算获得。

结果3：长寿个体的真菌肠型（念珠菌肠型）与细菌肠型（拟杆菌肠型）有关

2023年，爱生生命以第一作者单位在国际著名科技期刊《Nature Aging》上发表于的长寿科研成果——“百岁老人之长寿表征为年轻化的肠道菌群”，首次揭示了百岁人群具有独特的肠型和衰老模式，与普通老人相比，百岁人群具有与年轻人更相似的肠道菌群结构和更高的菌群多样性。

这与此次发现的年轻组与长寿组具有同样相似的真菌肠道型——念珠菌肠型相似。为了探寻真菌肠型是否与细菌肠型有关，研究者对整个队列的肠道细菌进行聚类分析，分类出了两种细菌肠型—— BET1 (由普雷沃氏菌属9驱动)和BET2(由拟杆菌属驱动)。其中BET2肠道型在长寿组(51.6%)和年轻组(45.3%)中占比极显著高于老年组(28.7%)，这与此前的研究结果一致，表明在长寿个体和年轻个体中念珠菌驱动的真菌肠型和拟杆菌驱动的细菌肠型密切相关。

图4|念珠菌肠道型很可能与拟杆菌肠型相关。(A)不同年龄组的肠道细菌肠型。采用与真菌肠型相同的策略确定细菌肠型。(B)各细菌肠型中主要驱动因素的相对丰度。(C)各年龄组中各细菌肠型的占比。(D)桑基图显示细菌和真菌肠道型在个体内共同出现的比例。图B中的p值由MaAsLin2计算。图C中的p值采用卡方检验计算。

进一步研究发现，FET1（念珠菌）的主要驱动因素与BET1（普雷沃氏菌9）和BET2（拟杆菌）的前30个驱动因素之间存在广泛的相关性，在这些关联特征中，FET1 的其他主要驱动因素（Pichia and Cutaneotrichosporon）与 BET2 中丰富的 Eisenbergiella 和 Tyzzerella 4 呈正相关，这仅在年轻和长寿组中观察到。

值得注意的是，这些细菌因其在抗炎活性、缓解肥胖和减少代谢功能障碍方面的有益潜力而广为人知，结合对各组真菌和细菌肠型占比关联的观察表明，念珠菌肠型和拟杆菌肠型可能是长寿个体和年轻个体共有的两种密切相关的微生物群结构。

图5|长寿个体的念珠菌肠型与拟杆菌肠型呈正相关。分别构建了年轻组(A)、老年组(B)和长寿组(C)肠道内真菌和细菌之间的共生网络。节点颜色表示不同的界水平，紫色表示真菌，蓝色表示细菌。红线和蓝线分别表示正相关和负相关。采用SparCC在属水平上进行共现网络分析，并通过Cytoscape进行可视化。

结果4：肠道真菌特征能将长寿个体与其他个体区分开来

为了进一步研究了长寿组的肠道真菌差异特征，研究者通过MaAsLin2对不同年龄组进行差异丰度分析发现，与老年组相比，年轻组和长寿个体分别表现出79个和30个差异的真菌类群，其中长寿组中富集的Debaryomyces，Sterigmatomyces halophilus和胶红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）被报道具有改善免疫反应和维持肠道稳态的有益功能。

为了进一步研究长寿菌群中可能存在的独特真菌特征，他们基于随机森林(Random Forest, RF)的机器学习分析建立了一个基于真菌组的群体分类模型，以区分长寿个体与其他个体。总共确定了 28 个在长寿个体中显着丰富的特征，例如Wallemia和胶红酵母，可以有效地区分长寿组和其他年龄组（图 6B），这些标记物也能识别来自其他组的长寿个体。

图6|独特的真菌可以作为长寿个体的指纹特征。(A)热图显示了具有不同丰度的真菌类群的平均相对丰度。差异分类群由MaAslin2分析得到。(B)通过发现数据集（n = 175）在随机森林（RF）模型中识别出了28个最优标记。发现数据集（红色）和验证数据集（绿色）的接收机工作特征（ROC）曲线。在验证数据集（n = 76）中，年轻组与长寿组(C)和老年组与长寿组(D)的AUC分别为0.998和0.905。95%置信区间（CI）显示在红色和绿色阴影区域。误差带代表每个ROC曲线的95%置信水平。

人类的胃肠道拥有多种多样的微生物，包括细菌、病毒、真菌和真核生物，所有这些都在宿主的健康和疾病中起着关键作用。虽然人类真菌群落，也被称为肠道真菌群，占整个人类肠道微生物群的不到0.1%，但越来越多的证据表明它与肠道平衡和疾病发展有关。长寿个体已被广泛作为研究肠道微生物群在衰老中的作用的模型，但他们的肠道真菌几乎尚未被探索。这项研究不仅填补了肠道真菌群在长寿人群中研究的空白，而且揭示了肠道真菌群与长寿之间的独特关联，长寿人群拥有独特的真菌群特征。

这项研究的创新之处在于首次大规模地分析了长寿人群的肠道真菌群，这些发现不仅为理解肠道微生物群在衰老过程中的作用提供了新的视角，而且为开发针对有长寿需求人群的健康干预措施提供了科学依据。