红参具有更强的抗衰老作用，可能是由于其对氧化应激和肠道菌群的调节机制

编译：微科盟京墨，编辑：微科盟茗溪、江舜尧。

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导读  

人参（Panax ginseng，PG）和红参（red ginseng，RG）被认为可应用于抗衰老治疗，然而目前尚无关于二者治疗机制和抗衰老作用差异的研究证据。因此，本研究旨在探索红参和人参在D-半乳糖（D-galactose，D-Gal）诱导衰老小鼠脑损伤模型中的潜在治疗机制，并评价其组成差异引起的抗衰老作用的差异。研究者首先分析了人参和红参的化学成分，之后通过D-Gal诱导建立衰老小鼠模型，经口给予人参或红参（800 mg/kg）9周。对小鼠进行8臂迷宫（RAM）行为实验，收集血液、脑组织和粪便样本，进行生化分析、组织学检查、western blot检测和Illumina MiSeq测序分析。成分分析结果显示，与PG相比，RG中存在的总多酚和稀有人参皂苷的浓度分别为3.2、2.2倍，而RG粗多糖中非淀粉多糖的比例是PG的1.94倍。在D-Gal诱导的衰老小鼠模型中，PG和RG给药均能阻止血清中乙酰胆碱酯酶（AChE）、丙二醛（MDA）水平的升高，并提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）的表达。同时，PG和RG均能改善小鼠脑组织结构和行为学试验表现。此外，PG和RG可抑制D-Gal诱导的核因子-κB（NF-κB）易位，以及促凋亡因子Caspase-3和PI3K/Akt通路的活化。总体而言，人参和红参均可发挥抗衰老作用，且红参效果更强。尽管人参和红参都对肠道菌群多样性有着调节作用，但与人参相比，红参所导致的益生菌如双歧杆菌属（Bifidobacterium）和Akkermania菌属水平升高更为显著，炎症相关菌群丰度的下降也更明显。本研究结果表明红参与人参相比更有助于缓解D-Gal导致的衰老过程，其可能的机制包括诱导大脑结构的有益变化，改善认知功能，抑制氧化应激，调节肠道菌群结构和多样性，这些机制可能依赖于红参中的植物多酚成分，包括稀有人参皂苷和非淀粉多糖。

图文摘要

论文ID

原名：Red ginseng has stronger anti-aging effects compared to ginseng possibly due to its regulation of oxidative stress and the gut microbiota

译名：与人参相比，红参具有更强的抗衰老作用，可能是由于其对氧化应激和肠道菌群的调节机制

期刊：Phytomedicine

IF：5.340

发表时间：2021年9月23日

通讯作者：丁传波，刘文丛

通讯作者单位：吉林农业大学，吉林农业科技学院

DOI号：10.1016/j.phymed.2021.153772

实验设计

结果

1 人参（PG）和红参（RG）浓缩物中的主要成分

紫外-可见光谱和HPLC的分析表明，PG和RG的人参皂苷总含量分别为19.99±0.33mg/g和13.22±0.19mg/g，但PG和RG的稀有人参皂苷含量（Rg3s、Rg3r、Rk1、Rg5之和）分别为1.17±0.18mg/g和2.57±0.22mg/g。与PG相比，RG中人参皂苷代谢物的浓度为2.2倍，可在服用后使更多的低极性人参皂苷进入体循环。RG的总酚水平（4.35±0.03mg/g）也显著高于PG（1.39±0.02mg/g）（p<0.01），这与其他研究的结果一致。有趣的是，RG中粗多糖含量低于PG（分别为21.69±3.07和34.43±3.23mg/g），而RG粗多糖中非淀粉多糖的比例是PG的1.94倍。人参中的非淀粉多糖被认为是药理活性成分，RG的高非淀粉多糖比例可能是其药理作用的重要来源。两类人参的化学成分总结见表1，人参皂苷图谱见图1。

表1. HPLC和紫外分光光度法分析PG和RG中人参皂苷、人参多糖、非淀粉多糖和总多酚（mg/g）。

注：所示数据为RG与PG的平均值±SD（n=3）。*p<0.05，**p<0.01。

PG和RG浓缩物中存在的主要成分。

 图1. 人参（PG）和红参（RG）中检出的人参皂苷的代表性HPLC色谱图。（A）常规人参皂苷Rg1、Re、Rf、Rb1、Rg2、Rc、Rb2、Rb3、Rd对照品；（B）稀有人参皂苷Rg3s、Rg3r、Rk1、Rg5对照品；（C）PG中常规人参皂苷Rg1、Re、Rf、Rb1、Rg2、Rc、Rb2、Rb3、Rd；（D）PG中稀有人参皂苷Rg3s、Rg3r、Rk1、Rg5；（E）常规人参皂苷Rg1、Rg中的Re、Rf、Rb1、Rg2、Rc、Rb2、Rb3和Rd；（F）Rg中的罕见人参皂苷Rg3s、Rg3r、Rk1和Rg5。

  2 PG和RG对体重和器官指数的影响

本研究中，D-Gal组小鼠体重增加量显著减少（图2A，p<0.01）.与D-Gal组相比，RG800组小鼠的体重增加量显著增多（p<0.01）。与D-Gal组相比，PG摄入量未使体重发生显著变化。实验结束时，D-Gal组小鼠心、肝、脾、肾、脑脏器指数为各组最低。相比之下，补充RG和PG均可显著拮抗D-Gal处理引起的脏器指数变化（p<0.05），而RG800和PG800组小鼠的器官指数对比则无显著差异（表2）。

图2. （A）PG和RG对D-Gal诱导小鼠体重增长的影响；（B-E）PG和RG对D-Gal诱导小鼠血清中MDA、SOD和CAT活性以及脑中AchE水平的影响。数据表示为平均值±SD（n=6）。与正常组相比，# p <0.05，##p <0.01；与D-Gal组相比，* p <0.05，** p <0.01。

表2. 各组小鼠脏器指数（n=10）。

PG和RG对D-gal诱导小鼠器官指数的影响。注：日期表示为平均值±SD（n = 10）。与正常组相比，# p <0.05，## p <0.01；与D-gal组相比，* p <0.05，** p <0.01。Normal：正常对照组；D-Gal：D-Gal治疗组；PG800：D-Gal加PG（800 mg/kg/天）治疗组；RG800：D-Gal加RG（800 mg/kg/天）治疗组。

3 PG和RG对D-Gal诱导小鼠AChE、MDA水平及SOD、CAT活性的影响

氧化损伤是导致脑功能衰竭的重要机制，通常可由SOD、CAT、MDA的含量反映。基于胆碱能系统在认知中的作用，脑内胆碱能功能受损可能与衰老相关认知功能障碍相关。实验结果显示，与正常组相比，模型组小鼠具有出最高的AChE和MDA水平，最低的SOD和CAT活性（图2B-E，p < 0.01）。而口服给药组与模型组小鼠相关指标差异显著。RG灌胃给药7周后，SOD和CAT活性较模型组显著升高（p < 0.05），而AChE和MDA产物的含量变化则相反（p < 0.01）。相同剂量的PG处理后，D-Gal诱导的SOD和CAT抑制有所减弱，二者活性高于模型组水平，AChE和MDA水平则在干预后下降（p < 0.05）。提示RG治疗能更有效地改善D-Gal诱导小鼠模型的SOD和CAT活性，减弱AChE和MDA水平。

4 PG和RG对D-Gal诱导的海马神经损伤的影响

采用HE染色测定组织病理学改变，作为疾病进展和PG、RG疗效的指标。如图3A所示，在D-Gal模型组中，海马神经元数量显著减少，并观察到明显的神经元损伤。而且神经元的细胞结构表现出异常的形态学特征，神经元皱缩变形、排列不规则。而PG和RG干预后这些异常改变有所减弱，细胞形态结构恢复饱满的圆形，排列紧密整齐。

图3. PG和RG治疗对D-半乳糖诱导的海马神经损伤和8臂迷宫行为实验中的空间记忆损伤的影响 （A）（H&E染色，放大200倍） × 和400×）。（B）在迷宫搜索测试中代表小鼠的路径。（C和D）PG和RG对D-半乳糖诱导小鼠试验时间和距离覆盖的影响。（E）PG和RG对D-半乳糖诱导小鼠参考记忆错误（RME）和工作记忆错误（WME）数量的影响。数据表示平均值±标准偏差（n = 10）.与正常组相比，#p<0.05，##p<0.01；与D-半乳糖组相比，*p <0.05，** p <0.01。

5 PG和RG对8臂迷宫行为实验小鼠空间记忆障碍的影响

实验中，衰老模型小鼠可观察到最显著的学习缺陷，表现为寻找隐藏平台的等待时间增加（图3C，p < 0.01）。相比之下，正常组小鼠能够更快地找到新的平台位置，且移动距离更短。给予RG可显著降低D-Gal诱导小鼠的搜索潜伏期延长（p < 0.01）。PG800治疗组在潜伏期搜索时间和平台穿越距离上表现出类似的改善效果（图3D）。衰老是记忆功能障碍诱发的主要影响因素。每组中的小鼠在实验开始时犯错误较多，但都能在一段时间的学习后完成任务。数据分析显示，工作记忆错误的频率受D-Gal的影响。此外，参考记忆错误频率数据表明D-Gal诱导显著损害了小鼠空间记忆。具体而言，模型组小鼠的错误多于其他组（p < 0.01），而与模型组相比，PG或RG给药组小鼠犯的错误次数均显著减少（图2E， p < 0.01）。虽然在统计分析中RG给药的主效应未能达到统计学意义，但给药后的改善效果优于PG800组。

  6 PG和RG对脑内PI3K/Akt/NF-κB信号通路的影响

PI3K/Akt信号轴已被确定为促进细胞存活的主要信号通路。为了探索PG和RG的保护机制，研究者测定了PI3K/Akt信号通路中相关蛋白的水平。如图4A、D和E所示，正常组与D-Gal组PI3K、Akt的蛋白表达差异有统计学意义（分别为p < 0.05、p < 0.01）。RG800组具有与正常组相同的通路调节作用，与D-Gal组相比，磷酸化蛋白的变化显著下降（p < 0.05）。结果还表明，注射D-Gal后PG给药小鼠p-PI3K和p-Akt表达被抑制。

 图4. PG和RG对不同组脑蛋白活性的影响。（A-C）蛋白免疫印迹法的代表性图像。（D-I）Western blot密度测定分析Bcl-2、Bax、Caspase-3、NF-κB p65、IkBα、p53、PI3k和Akt蛋白水平。定量结果以β-actin和GAPDH的水平进行标准化。结果表示为平均值±SD（n = 6）。与正常组相比，#p < 0.05，##p < 0.01；与D-Gal组相比，* p < 0.05，** p < 0.01。

为进一步证实PG和RG对预防衰老的保护机制，将与炎症蛋白NF-κB p65、p53、IkBα有关的蛋白条带显色定量。western blotting结果显示，D-Gal组p65 NF-κB和p53的蛋白水平明显高于正常组（图4G和H，p < 0.05），还观察到PG和RG处理对p65 NF-κB和p53表达的调节作用。PG和RG给药显著恢复了D-Gal诱导小鼠p65 NF-κB的蛋白水平（p < 0.05）。此外，与正常组相比，D-Gal组IkBα的蛋白表达显著下调，而其磷酸化蛋白的表达显著增加（图4F，p < 0.05）。RG800组治疗后该激酶的磷酸化水平显著降低（p < 0.05）。PG治疗与RG趋势一致，两组间无显著差异。

此外，通过蛋白质印迹法测定脑中凋亡相关标志物（Bcl-2、Bax和Caspase-3）的蛋白水平。结果如图4C和I所示，长期给予D-Gal显著升高促凋亡的Bax蛋白并下调抗凋亡Bcl-2蛋白的表达（分别为p < 0.01、p < 0.05），Caspase-3的表达也对应增加（p < 0.01）。相反，与模型组相比，RG处理不仅抑制Caspase-3和Bax蛋白表达水平（分别为p < 0.05，p < 0.01），而且显著抑制了Bcl-2表达的降低趋势（p < 0.05）。PG给药效果虽不显著，但结果而言也逆转了D-Gal对小鼠Bcl-2和Bax蛋白表达的影响。这些发现表明PG和RG可通过抑制细胞凋亡减轻D-Gal引起的脑损伤。

  7 PG和RG对粪便中肠道菌群组成的影响

随后，研究者检测了PG和RG对衰老小鼠肠道微生物群落的影响。物种累积曲线显示出清晰的渐近线和接近饱和，并在急剧上升后趋于平坦，这表明采样测序深度足够，测序数据质量较高（图5A）。Venn图很好地反映了OTU的数量和不同组间的重叠关系，所有组共生成了大约517个OTU（图5B）。我们观察到正常组、模型组、RG800组和PG800组的独有物种指标分别为9、10、1和21个OTU。后续的主成分分析（PCA）显示了各组粪便DNA样本的分散和聚集分布（图5C），点间距离显示各组组成相似。获得物种谱分析直方图，从门、科、属水平了解菌群群落结构。在门水平上，正常组、模型组、RG800组和PG800组的优势分类单位包括厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）和变形菌门（Proteobacteria），其中正常组、模型组、RG800组和PG800组的拟杆菌门分别为53.11%、46.41%、60.54%和64.52%；厚壁菌门分别为37.22%、40.94%、20.18%和27.79%（图5D）。表4中的结果还表明，PG和RG处理下调了厚壁菌门/拟杆菌门的比例。此外，在科水平的条形图中，与模型组相比，PG800组的紫单胞菌科（Porphyromonadaceae）相对丰度增加，毛螺菌科（Lachnospiraceae）减少（图5E）；RG800组的疣微菌科（Verrucomicrobiaceae）丰度显著增加，PG800组下降。所有类群中高丰度的肠道菌群属如图5F所示，最普遍的门是Akkermansia、Lactobacillus、Bacteroides和Alistipes。造模给药后各组菌群组间流行模式有所改变。RG处理后拟杆菌属（Bacteroides）、脱硫弧菌属（Desulfovibrio）和Acetatifactor的丰度下降，而Akkermansia、乳杆菌属（Lactobacillus）、Barnesiella和普雷沃氏菌属（Prevotella）的丰度升高。与RG800组相比，PG800组菌群结构则由乳杆菌属（Lactobacillus）、拟杆菌属（Bacteroides）、Alistipes、普雷沃氏菌属（Prevotella）、脱硫弧菌属（Desulfovibrio）、Mucispirillum和Acetatifactor主导。

 图5. PG和RG对小鼠肠道微生物组的种属分类和丰度的影响（n = 5）。（A）种属累积曲线。（B）OTU的Venn图。（C） OTU水平的主成分分析图。（D-F）门、科、属水平粪便菌群的分类和相对丰度。

OTUs在多样性上的估计值如表3所示，分别代表其分布丰度和均匀度的Shannon指数和Simpson指数综合反映了菌群多样性。与正常组相比，模型组的Chao1（369）和Shannon（5.90）指数较高，Simpson（0.947）指数较低，提示衰老小鼠微生物菌群的结构发生了显著变化。PG和RG治疗后显示，PG和RG干预可改变衰老小鼠肠道菌群多样性。测序深度指数（good-coverage index）代表样本的测序深度，均大于0.99，可认为样本序列可靠。与α多样性分析相比，β多样性分析用于确定组间物种多样性的差异。相似性分析（ANOSIM）证明，呈现的分组是有意义的（R = 0.294，p = 0.001，参数分析[ANOSIM]）（图6A）。NMDS是一种可靠的无约束分选方法，它揭示了4组之间的差异（图6B）。而且，采用主坐标分析（PCoA）分析了4组小鼠间的物种多样性（图6C）。PCoA1和PCoA2对样本的贡献率分别为17.6%和12.64%。此外，模型组肠道菌群的种类组成与正常组有明显差异，而两个给药组与正常组的组间距离相对更为接近。

表3. 各组鼠肠道微生物组的α多样性。 

粪便样本中肠道菌群的α多样性。表示为平均值±SD（n = 5）。Normal：正常对照组；D-Gal：D-Gal治疗组；PG800：D-Gal加PG（800 mg/kg/天）治疗组；RG800：D-Gal加RG（800 mg/kg/天）治疗组。

表4. 粪便样本微生物群中厚壁菌门/拟杆菌门的比例；

 PG和RG改变了D-Gal处理小鼠的微生物群结构，降低了厚壁菌门/拟杆菌门的比值；日期表示为平均值±SD（n = 5）。正常：正常对照组；D-Gal：D-Gal治疗组；PG800：D-Gal加PG（800 mg/kg/天）治疗组；RG800：D-Gal加RG（800 mg/kg/天）治疗组。

图 6.   PG 和 RG 对小鼠肠道微生物组 β- 多样性的影响（ n = 5 ）。 （ A ）相似性分析（ ANOSIM ）。 （ B ）基于加权 UniFrac 距离矩阵的非度量多维尺度（ NMDS ）图。 （ C ）主坐标分析（ PCoA ）。  

UniFrac统计结果作为β多样性指数的衡量指标，综合反映了样本菌群组成之间的差异。根据UniFrac距离分布热图（7A和B），通过加权UniFrac和未加权UniFrac确定，观察到微生物组成和丰度的显著分化。为了进一步研究肠道菌群或物种中样本划分之间的不同变化，使用线性判别分析（LDA）进行LDA效应量（LEfSe）分析，以估计组间相对丰度差异的影响。物种前体图谱显示，模型组、RG800组和PG800组在各分类水平的显著差异确定了20个分类群，两个给药组标记了8个分类单位（图7C）。LEfSe分类层次树cladogram证明双歧杆菌目（Bifidobacteriales）的双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae）是RG给药组的特有微生物分类群，而放线菌门（Actinobacteria）的Coriobacteriaceae科和ε-变形菌纲（Epsilonproteobacteria）的Helicobacteriaceae是在PG800组的最关键的细菌分类群（图7D）。

图7. PG和RG对小鼠肠道菌群种属差异的影响。（A、B）微生物群的未加权UniFrac和加权UniFrac统计热图。（C、D）不同类群间肠道分类群在属水平上的LEfS ecladogram图分析。LEfSe和线性判别分析（LDA）推导的差异丰度分类群LEfSe直方图。

讨论

近年来，D-Gal诱导的衰老模型已被广泛用于验证天然抗氧化化合物的抗衰老功效。越来越多的证据表明，D-Gal在动物模型中可通过诱导氧化应激、神经炎症和不可逆的细胞凋亡联合诱导衰老。而ROS蓄积诱导的氧化应激是年龄相关疾病发生的核心机制之一。我们在本研究中检测到抗氧化酶系统成分SOD、CAT及MDA含量降低，表明D-Gal啮齿类动物模型建立成功。此外，器官指数可用来作为基础指标观察小鼠器官结构和功能的变化，是生物医学研究的重要依据，也是评价衰老小鼠模型建立成功的重要参考值。在本研究中，PG和RG给药导致相应组小鼠器官/体重比增加表明对应小鼠的免疫力可能得到改善。其原因可能是，作为氧化应激的主要器官，大脑的高能量需求和相对有限的抗氧化防御机制可能是导致认知功能障碍、运动功能受损和预期寿命缩短的重要原因。还有研究发现，D-gal可明显抑制模型组小鼠的体重增长；而在本实验中，RG和PG处理组小鼠的体重均有不同程度的增加，提示不同剂量水平的RG和PG干预均能有效改善衰老情况。

胆碱能系统是信息传递的基础，广泛参与突触连接；因此，胆碱能系统功能障碍与记忆障碍、认知缺陷密切相关。本实验发现PG和RG可抑制AChE活性，因此，PG和RG改善衰老小鼠模型的记忆障碍可能与其预防胆碱能系统功能障碍作用有关。后续的行为学检测结果验证了这一理论。除此之外，RAM可用来评估年龄相关的认知和记忆能力，本试验中摄入PG和RG补充D-Gal可减少RAM实验中的总距离和跨越平台的总次数，以及检测错误的次数，并且相较而言RG治疗对逆转记忆和认知下降的作用更大。后续病理学检查中RG和PG治疗后大脑异常组织形态的改善证明了RG和PG对D-Gal诱导的脑组织变性的治疗作用。

在机体衰老过程中，氧化应激和免疫系统的减弱都属于衰老特征。脑功能受损导致衰老的潜在机制之一即是通过上调NF-κB表达来减少炎症导致的衰老，而抑制ROS的生成是抗炎作用的重要机制。在一项动物研究中，通过蛋白免疫印迹法测定衰老和炎症相关蛋白Bcl-2、Bax、AMPK、p-AMPK、IL-1β、TNF-α、Sirt1和NF-κB p65，以验证皂苷的潜在机制，这与本实验的构想类似。既往研究表明，NF-κB在炎症和细胞衰老中发挥重要作用，NF-κB在细胞质中广泛表达，可感受氧化应激刺激信号，被认为是对氧化还原功能敏感的转录因子和炎症的中心调节因子。同时，PI3K/Akt信号在炎症通路中也发挥了复杂的协调作用。既往研究表明，蛋白PI3K和Akt可能通过影响上游蛋白表达进而参与NF-κB p65磷酸化和核转位。人参在调节PI3K/Akt通路中的作用已被广泛研究，已有研究证明RG可通过抑制Akt通路显著延长果蝇的寿命。人参皂苷Rg3是RG活性最高的成分之一，可通过激活PI3K/Akt信号通路抑制炎症反应和氧化应激从而发挥肝脏保护作用。此外，根据以往的实验报道，转化后的人参皂苷代谢产物表现出了比人参皂苷更好的生物学效应。人参皂苷（Rg3、Rh2、CK）具有抗衰老作用，其机制与其抗炎、抗氧化、抗凋亡作用相关。本研究的数据显示，PG和RG可通过抑制D-Gal刺激的小鼠大脑中NF-κB易位和PI3K、Akt的磷酸化而表现出抗炎特性。根据以往研究，ROS通过抑制IκBα的磷酸化从而促进NF-κB通路的激活。受刺激后IκBα蛋白磷酸化并降解，进而促进NF-κB转位至细胞核并启动炎症基因的转录。此外，炎症相关机制还包括p53通路，该通路由多种关键炎症因子诱导，并在细胞凋亡中发挥重要作用。因此与既往研究一致，本研究结果表明PG和RG给药后小鼠p-IκBα、NF-κB和p53的表达下降可能有助于抑制D-Gal诱导的炎症反应，并最终表现为抗氧化作用。

既往研究表明，ROS作为推动衰老过程的氧化应激关键介质，参与炎症损伤和细胞凋亡。此外有表明，人参皂苷GRb1可能通过调节p53及其下游靶基因，如促凋亡Bcl-2家族成员Bax和凋亡执行蛋白Caspase-3相关基因，阻止细胞凋亡。Bcl-2家族蛋白在涉及线粒体的细胞凋亡信号通路调节中发挥重要作用，也影响Caspase-3的活化，而Caspase-3是目前所有已知细胞凋亡通路中的关键酶。在现有研究中，RG和PG干预后Bcl-2表达增加，而Bax表达减少。此外，广泛分布的磷酸化PI3K和靶向Akt的Bcl-2家族蛋白的上调可抑制相关凋亡蛋白（如Caspase和Bax）的活化和释放，或通过抑制NF-κB通路以防止细胞凋亡。因此有理由推测，RG和PG可能通过不同程度地调节凋亡相关蛋白（Bcl-2、Caspase-3和Bax）的表达来阻止脑衰老，并参与PI3K/Akt和NF-κB介导的抗凋亡途径。

研究证明，人参及其主要成分具有较强的抗氧化活性和抗衰老作用，而RG与PG相比具有更强的生物活性和更低的副作用，但目前比较RG和PG的抗衰老评估仍然基于来自多个实验的混合数据。RG已被证明含有与PG相似的多种成分，包括人参皂苷、酚类化合物和多糖。研究发现，人参中碳水化合物的类型和浓度会发生变化，在处理过程中会形成一些独特的人参皂苷和美拉德反应产物，包括AF、AFG和麦芽酚。麦芽酚可通过激活PI3K/Akt介导的Nrf2/HO-1信号通路，有效抑制D-Gal诱导的氧化应激和年龄相关的脑老化。苦丁茶由于含有强效抗氧化剂多酚已被证明具有抗衰老作用。此外，非淀粉多糖可通过抵抗过度氧化应激提供保健作用，是理想的抗炎选择靶点；最近的研究发现，它还参与诱导有益肠道菌群的生长、增强其活性，并产生对机体有益的代谢物短链脂肪酸（SCFA）。

关于衰老过程中肠道菌群的相关改变目前已有深入研究，且已发现菌群可影响宿主机体的多种重要生理机能，包括发育、免疫系统和代谢，从而参与维持体内平衡。人参可通过调节肠道菌群发挥减轻衰老相关病理损伤的功能，也是缓解衰老的潜在策略之一。本研究检测了PG和RG给药对D-Gal小鼠模型肠道菌群的影响。研究者发现，与D-Gal诱导的衰老小鼠相比，RG和PG治疗均可引起β多样性在内的小鼠肠道菌群组成的显著改变。这些发现表明，PG和RG的治疗与改变衰老小鼠肠道菌群的组成结构和丰度有关。

基于16S rRNA测序的数据，厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和变形菌门（Proteobacteria）是门水平下小鼠肠道中的优势菌种。PG和RG干预后，衰老小鼠组细菌群落结构发生改变，更为接近正常组；特别是厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）的比值降低。有鉴于目前新发现的证据表明代谢失衡和炎症反应可能起源于肠道菌群，本研究所观察到的菌群变化具有重要价值，F/B比值增加可能导致致病菌产生的炎症因子通过不同途径转移至大脑。此外，在RG800组中发现变形菌门中的几种潜在致病菌减少，而其过度生长可能导致炎症。与PG干预的结果相似，RG对变形菌门的一些致病菌具有更强的拮抗作用。之前的研究报道，一些有益菌，如乳杆菌属（Lactobacillus）、拟杆菌属（Bacteroides），在老年个体的肠道菌群中呈减少趋势。在本研究中，PG和RG处理组中乳杆菌属丰度介于正常组和衰老组之间，这与老年果蝇接受类似干预后肠道乳杆菌属种类的丰度变化一致。因此，本研究验证了以往研究提出的人参皂苷通过恢复肠道稳态介导的生物转化减轻炎症的观点。

以往研究已经明确了肠道菌群组成通过抗氧化机制与抗衰老产生联系的关系。乳杆菌、双歧杆菌等益生菌可预防D-Gal诱导的氧化应激，而其相对代谢活性在人参皂苷水解中起重要作用。本研究数据显示，双歧杆菌目（Bifidobacteriales）的双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae）是RG干预组衰老小鼠的特征性菌群。双歧杆菌除了通过乙醇结合人参皂苷外，还通过作用于人参多糖导致人参皂苷和微生物代谢产物的产生增加。此外，双歧杆菌可释放多种糖基水解酶，从而利用未消化的寡糖和多糖作为碳源，生成乳酸、丙酮酸和丁酸，抑制致病菌的生长，增强宿主的免疫反应。本研究还发现RG800和PG800组微生物在属水平上存在显著差异；具体表现为与其他组相比，RG干预组Akkermansia的丰度显著增加。之前的已有大量研究表明Akkermania作为一种有益共生菌，可在代谢调节、免疫调节和肠道健康保护中发挥作用。Akkermansia还具有抗衰老作用，这一结论得到了小鼠寿命延长实验的支持，并且多酚摄入可增加肠道中Akkermansia muciniphila的丰度。在本实验中，PG干预加剧了D-Gal注射导致的Akkermansia比例的下降。越来越多的实验数据表明，氧化状态可能是早衰的基础，体内自由基平衡由多种常见的抗氧化体系构成，包括MDA水平、SOD和CAT表达。我们的研究进一步证实，RG通过提高D-Gal诱导的衰老小鼠SOD、CAT水平，降低MDA水平，有效缓解氧化应激。这些发现似乎表明，与PG相比，RG中有效成分的增加诱导了更多的双歧杆菌和Akkermansia生成，而这可能是RG具有更强抗氧化应激作用的原因。

另一方面，PG给药增加了小鼠肠道螺杆菌属（Helicobacter）丰度，这一变化与RG组的结果相反。以往研究表明，螺杆菌属（Helicobacter）对人类健康有负面影响，不仅具有明显的细胞毒性和促炎作用，还通过影响脑-肠轴和加重肠道微生物组的微生态失调从而间接诱导机体异常。我们还注意到，喂食D-Gal的小鼠肠道中含有梭菌属（Clostridium）细菌，可诱导炎症，而PG800组中Clostridium XlVa 和Clostridium IV的比例高于RG800组。Clostridium XlVa是丁酸产生菌，而丁酸水平升高可抑制NF-κB活化及其相关下游蛋白的蓄积。上述结果表明PG和RG处理后肠道微生物改变的方向并不一致。结合这些观察结果，益生菌的增加和炎症细菌的减少似乎表明RG和PG在不同程度上逆转了衰老过程中肠道菌群的失调。肠道菌群的改变可能会影响胃肠道中SCFA等代谢产物的产生，从而改善肠道炎症状态和肠屏障功能障碍，抑制肠道通透性的增加，从而抑制肠道细菌来源的有害物质进入血流和大脑。

本实验从多个方面探讨了相同剂量的RG和PG干预对衰老动物的不同影响，包括了肠道菌群的变化，有助于进一步扩大人参在抗衰老领域的健康应用，并为临床药物的选择提供更多有价值的信息。然而本研究仍然存在一些局限性。例如，未来仍然需要对来自肠道菌群的人参相关产物进行更多研究，以探究抗衰老与肠-脑轴的机制。人参通过肠-脑轴抗衰老的具体机制仍是未知的，并且引起干预后的有益变化的具体条件也是未知的。最后，肠道菌群与两类参有效成分的关系也有待未来的进一步研究。除此之外，还需要进一步的试验来探索安全、有效、作用明确的人参产品，发挥其预防、抵抗衰老功能以应用于临床。

结论

红参的摄入相较于人参更有利于延缓D-Gal诱导的衰老过程，其潜在机制包括改善脑结构和认知功能，阻止D-Gal诱导的氧化应激、神经系统炎症和神经元凋亡，并可能与调整肠道菌群结构和多样性相关。上述功效可能来源于红参中含量较高的稀有人参皂苷、总多酚和非淀粉多糖。