《食品科学》：西北农林科技大学赵善廷教授等：元宝枫油对衰老果蝇生理指标及肠道菌群的影响

元宝枫是一种集观赏、生态、木材、食用和药用等多种价值于一体的多功能树种。从元宝枫果实中提炼出来的元宝枫籽油品质优良，油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸占总量的90%以上。元宝枫籽油中含功能性脂肪酸——神经酸，因首先在动物大脑中发现而得名，是一种二十四碳原子单不饱和脂肪酸，神经酸在大脑中含量丰富，是神经元的重要组成成分，在大脑发育中具有重要作用，并可促进神经损伤的修复、改善神经退行性疾病症状。元宝枫油中神经酸质量分数高达5%，这使得元宝枫成为了提取神经酸的主要木本植物，促进了元宝枫的开发和利用。2011年，经国家卫生健康委员会批准，元宝枫籽油成为新资源食品，这标志着元宝枫籽油的研究与开发利用进入了新的阶段，为开发以元宝枫油为原料的功能性食品提供了政策保障。

果蝇（Drosophila melanogaster）生命周期短、繁殖能力强、饲养方便、遗传背景清晰、与人类有70%的同源基因，在抗衰老研究中具有独特的优势。西北农林科技大学动物医学院的李秀娟、魏晶晶、柴赵善廷*等人以果蝇为模式生物，筛选元宝枫油最适添加剂量，进行寿命观测及爬行、嗅觉记忆和热刺激等行为学实验，测定其抗氧化能力和对肠道菌群的影响，评价元宝枫籽油的抗衰老和抗氧化作用，以期为元宝枫油后续的开发利用提供理论依据。

1 元宝枫油对果蝇寿命的影响

如图1所示，与对照组相比，不同剂量的元宝枫籽油干预均能显著延长果蝇的平均寿命。对照组果蝇的平均寿命为30.41 d，而添加10、20、40 g/kg元宝枫油组果蝇平均寿命分别为37.49、39.85、37.23 d，说明20 g/kg元宝枫油添加对延长寿命效果最佳，平均延长寿命31%，因此，后续实验均采用20 g/kg剂量添加元宝枫油。

2 元宝枫油对果蝇生长发育的影响

为了研究元宝枫油对果蝇生长发育的影响，称量了成年果蝇的体质量。在雌性果蝇中，与对照组相比，10、20、40 g/kg的元宝枫油干预对果蝇体质量无显著影响（

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3 元宝枫油对果蝇运动能力的影响

果蝇具有反趋地性行为，据此特点设计的爬行实验可以反映其运动能力。随着日龄的增加，果蝇的攀爬能力降低，表明其运动性能的降低。如图3所示，10 d时，对照组与元宝枫油组果蝇攀爬能力无显著差异；20 d时，元宝枫油组攀爬能力显著高于同期对照组；30 d时，元宝枫油组攀爬能力也显著高于同期对照组，表明元宝枫油明显改善了衰老果蝇的运动能力。

4 元宝枫油对果蝇嗅觉学习记忆能力的影响

学习记忆作为机体的高级功能，一直是神经系统抗衰老研究的重点。在该实验中，果蝇能将奖赏性的香蕉奖励和香蕉气味偶联，形成学习记忆。如图4所示，与对照组10 日龄年轻果蝇相比，30 日龄衰老果蝇进入无障碍离心管果蝇数量明显减少，说明衰老会引起嗅觉记忆能力受损。与正常30 日龄衰老果蝇相比，元宝枫油饲喂能显著增加30 日龄果蝇进入无障碍离心管的果蝇数量，其进入无障碍离心管的果蝇数量与正常对照组10 日龄年轻果蝇相似，说明元宝枫油能明显改善老年果蝇的嗅觉学习记忆能力。

5 元宝枫油对果蝇热耐受能力的影响

热应激实验检测果蝇在热刺激下的存活率，可以反映其对高温的耐受能力和环境适应能力。如图5所示，与对照组10 日龄年轻果蝇相比，30 日龄衰老果蝇的存活率显著降低，表明老年果蝇的热耐受能力明显降低；与正常30 日龄衰老果蝇相比，元宝枫油组30 日龄果蝇的存活率显著提高，说明元宝枫油能提高果蝇的热耐受能力。

6 元宝枫油对果蝇抗氧化能力的影响

SOD和GSH-Px作为机体内重要的抗氧化酶，其活性可以体现机体抗氧化能力。如图6所示，与对照组10 日龄年轻果蝇相比，30 日龄衰老果蝇的SOD和GSH-Px活力显著降低，表明老年果蝇体内抗氧化能力明显降低；与30 日龄老年果蝇相比，元宝枫油组果蝇体内SOD和GSH-Px活力均显著提高，几乎和10 日龄年轻果蝇相同，表明元宝枫油饲喂能提高衰老果蝇体内的抗氧化能力。

7 元宝枫油对果蝇肠道菌群的影响

7.1 α多样性分析

α多样性分析可以反映微生物群落的丰度和多样性。采用3 种方法比较10 日龄年轻果蝇、30 日龄老年果蝇和元宝枫油饲喂的30 日龄老年果蝇的肠道菌群α多样性，Chao1指数主要显示肠道菌群种类的多少，Shannon指数和Simpson指数两者算法不同，但都是综合肠道菌群中细菌物种多寡和丰度均匀性的指标，物种越多、均匀度越一致，则Shannon指数和Simpson指数越高。如图7所示，与10 日龄的年轻果蝇相比，30 日龄老年果蝇的肠道菌群Chao1指数显著降低，表明随着机体衰老肠道菌群种类显著降低。而与30 日龄老年果蝇相比，元宝枫油饲喂后30 日龄老年果蝇的Chao1指数显著升高，这表明元宝枫油饲喂改善了衰老引起的肠道菌群种类下降。Shannon指数和Simpson指数的分析结果显示，与10 日龄的年轻果蝇相比，30 日龄衰老果蝇的肠道菌群Shannon指数和Simpson指数均显著升高，元宝枫油干预无显著变化，这表明衰老虽然降低了果蝇肠道微生物的物种丰富度（Chao1指数显著降低），但使肠道微生物均匀度趋于一致。元宝枫油干预使衰老果蝇的肠道微生物丰富度和均匀度趋于年轻果蝇。

7.2 β多样性分析

β多样性是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。为了定量比较不同年龄及元宝枫油干预之后果蝇肠道菌群的变化，采用主坐标分析（PCoA）法评估了不同组中果蝇肠道微生物的β多样性。首先计算不同样品之间的Bray-Curtis距离，基于距离的特征值和特征向量排序，从多维数据中提取出最主要的元素和结构。为了更直观比较不同组间的菌群结构组成差异，选取贡献率最大的PCo1和PCo2进行展示（图8）。同组中重复样本间距离近，肠道微生物组成均明显聚类，其中PCo1和PCo2分别占方差的59%和19%，30 日龄衰老果蝇组与10 日龄年轻果蝇组样本之间距离远，而元宝枫油干预组的30 日衰老果蝇组与对照组的10 日年轻果蝇组距离较近，表明衰老果蝇肠道微生物群落结构发生了较大改变，元宝枫油具有调节衰老果蝇肠道微生物群落结构向年轻组过渡的作用。

7.3 线性判别（LEfSe）分析

LEfSe分析可以展示不同组别肠道菌群变化，发现组间差异物种。如图9所示，30 日龄衰老组中，差异菌种有3 种，分别是Enterobacteriaceae、Gluconobacter、Morganella morganii，表明它们可能是衰老的关键靶菌。

7.4 Enterobacteriaceae、Gluconobacter和M.morganii相对丰度分析

对以上发现的3 种衰老相关差异菌种进行了相对丰度检测，结果如图10所示，与正常衰老组相比，元宝枫油干预降低了Enterobacteriaceae、Gluconobacter和M.morganii的相对丰度，表明元宝枫油改善了衰老引起的果蝇肠道菌群结构失衡，因此，元宝枫油的抗衰老作用可能与肠道菌群重塑有关。

8 讨论

本研究选取品质优良的元宝枫油，探讨其对衰老果蝇生理指标和肠道菌群的影响。寿命是衰老研究中最直观的指标。寿命实验结果表明元宝枫籽油干预能显著延长果蝇的寿命。随着年龄的增加，机体的运动能力会逐渐减弱，运动能力的强弱可以反映衰老的程度。爬行实验的结果表明，衰老果蝇的运动能力明显下降，而元宝枫籽油饲喂能显著改善衰老引起的运动能力下降。认知能力下降是衰老的重要标志。本研究结果表明元宝枫籽油饮食添加显著提高了老年果蝇的嗅觉记忆能力，改善了年龄相关的认知衰退，这可能与其含有的神经酸有关。在进行的热刺激实验中，元宝枫籽油干预组的存活率较对照组显著增加，表明元宝枫籽油提高了老年果蝇的热耐受能力。

目前有关衰老机制的假说有许多，其中广为大家接受是自由基理论，后来被称为衰老的氧化应激理论，该理论基于结构损伤的假设，即与年龄相关的功能损失是由于机体新陈代谢过程中产生的活性氧对重要的生物大分子（脂质、DNA和蛋白质）氧化损伤的积累。现在该学说已经成为最有说服力的衰老学说之一。抗氧化酶可及时清除多余的活性氧代谢物，其中机体内最主要的抗氧化酶是SOD、过氧化氢酶（CAT）和GSH-Px。研究结果表明，与10 日龄年轻果蝇相比，30 日龄老年果蝇体内SOD和GSHPx活力显著下降。与食用普通培养基的老年果蝇相比，饮食中添加元宝枫油后30 日龄老年果蝇体内SOD和GSH-Px的活性明显升高，这可能是元宝枫油干预组果蝇寿命明显延长的原因之一。

肠道微生物群是一个非常复杂的生物生态系统。大量的研究表明，衰老与肠道菌群组成的变化、炎症和肠道通透性增加有关。在本研究中，衰老果蝇肠道内Enterobacteriaceae、Gluconobacter和M.morganii的相对丰度增加，而元宝枫油干预后明显抑制了以上3 类细菌在老年果蝇肠道内相对丰度的增加。因此，认为元宝枫油的抗衰老作用可能与调节肠道菌群有关，但具体机制还有待进一步研究。

本实验结果表明元宝枫籽油能延长果蝇寿命，提高果蝇的抗氧化能力、爬行能力、抗热应激能力和嗅觉记忆能力，降低Enterobacteriaceae、Gluconobacter和M.morganii的相对丰度。总之，元宝枫油可改善衰老相关表型，而肠道菌群可能在其中发挥重要作用。本研究为将元宝枫油开发成抗衰老的保健食品和功能性食品提供了实验依据和理论基础。

作者介绍：

赵善廷 教 授

西北农林科技大学动物医学院“后稷学者”特聘教授，图书馆馆长

德国医学博士，博士生导师，陕西省“百人计划”特聘专家，四川省政府 “天府学者”特聘专家。1985年在滨州医学院获临床医学专业学士学位， 1988年在新疆医科大学获组织胚胎学专业硕士学位， 2001年在德国弗莱堡大学医学院获医学博士学，2001年-2004年在德国弗莱堡大学医学院做博士后研究。

1988.8-1998.9在新疆医科大学组织胚胎学教研室先后任助教、讲师和副教授，1997.5-1998.4在德国弗莱堡大学医学院做访问学者，2004.10-2011.09在德国弗莱堡大学医学院任助理教授，2008.12-2011.3在兰州大学生命科学学院任“萃英学者”特聘教授，2011.1-至今在西北农林科技大学动物医学院任“后稷学者”特聘教授。主要研究领域为神经科学，主要研究方向包括大脑发育的机制、学习与记忆的原理、中药防治神经退行性疾病等。近年来致力于中药和天然植物对老年性痴呆、帕金森病、脑血栓后遗症、老年性失眠、神经性头疼等疾病的预防治疗作用和抗衰老作用及机制，在进行科学研究的同时进行产品开发。发表学术论文130余篇，其中在国际著名学术杂志上发表SCI论文近百篇，2020年作为主编出版元宝枫专著1 部，申请了10 项国家发明专利，开发出了多款产品，主要是药食同源为主的中药组方，分别是防治老年性痴呆和帕金森病方，治疗失眠和抑郁症方，治疗中风后遗症方和治疗顽固性神经性头疼方。获省部级奖励3 项，2016年获中国侨界创新成果贡献奖。参与德国及欧共体重大科研项目4 项，并主持1 项子课题。回国后主持2 项国家自然科学基金面上项目、2 项国际合作项目和4 项省部级项目。已指导博士后6 名，博士生10 名，硕士生24 名。

本文《元宝枫油对衰老果蝇生理指标及肠道菌群的影响》来源于《食品科学》2024年45卷3期76-83页. 作者：李秀娟，魏晶晶，柴学军，刘亚飞，黄俊朗，刘伟，陈树林，朱晓岩，赵善廷. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230321-210. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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