作者首先通過實驗研究了杜仲多糖（EPs）的形態表征，結構參數包括單糖組成和分子量結果，如圖1所示。結果表明杜仲多糖分子量在630-251KD，是由甘露糖，鼠李糖，葡萄糖，半乳糖，木糖，阿拉伯糖和半乳糖醛酸所組成的酸性多糖，其中葡萄糖占比高達82%。

圖1 杜仲多糖的分子結構檢測的

為了探索EPs的體內作用，作者采用不同濃度（1%，2%，4%，8%，16%）喂養黑腹果蠅，并每天計算存活率（圖2A）。結果表明，低濃度組（1%）的果蠅存活率沒有顯著差異，但2%和4%組均顯示出壽命延長，與之相對應的是，8%和16%組表現出負面影響（圖2B-G）。

圖2 適當濃度的EPs能夠促進果蠅存活并延長其壽命

為了進行后續研究，作者評估了果蠅體重，結果顯示雄果蠅（圖3A）和雌果蠅（圖3B）在4%濃度時體重影響最小，因此選用該濃度。運動和繁殖實驗表明，EPs補充分別提高了果蠅的攀爬能力和雌果蠅的繁殖力（圖3C-D） 。這些證據進一步表明，在發育過程中適當補充EPs可以延緩衰老并促進長壽。

作者收集了果蠅樣本進行label-free蛋白質組學檢測（圖4A），數據結果顯示10日齡和30日齡的果蠅之間存在顯著差異，而EPs喂養30日齡的果蠅更接近10日齡的蛋白數據。與10日齡相比，30日齡果蠅的Kelch樣ECH相關蛋白1/核因子E2相關因子2（Keap1/Nrf2）途徑相關的蛋白明顯下調，而在喂食EPs的30日齡果蠅中則上調（圖4C,D）。大腦和腸道組織中的ROS累積實驗也表現出類似的結果，即與10日齡相比，ROS在30日齡果蠅中明顯積累，但在EPs喂養的30日齡果蠅中的ROS水平有所下降（圖4E-G），相對應的，SOD和GSH-Px（與ROS清除有關）的活性也在EPs喂養組中有所增加。以上結果表明EPs能夠減少果蠅中與年齡相關的氧化應激。

圖4 EPs抑制老年果蠅的氧化應激

為了研究EPs在腸道微生物群中的作用，作者收集了果蠅腸道進行了微生物組16S檢測，與蛋白組結果相類似，衰老造成的腸道菌群差異被EPs補充回復靠近年輕果蠅（圖5A-B）。LEfSe分析結果中，與10日齡相比，30日齡果蠅中富含Gluconobacter、Providencia和Enterobacteriaceae，通過Mantel檢驗，證實了這些菌群的豐富度與ROS累積存在明顯的正相關，且進一步的隨機森林分析數據表明它們是預測果蠅中ROS積累的主要變量（圖5C-E）。在EPs補充后，這三種菌的變化被顯著緩解（圖5F-H）。這些結果表明，EPs可以拯救果蠅由衰老造成的腸道微生物群結構變化。

圖5 EPs重塑了老年果蠅的腸道微生物群

為了確認腸道微生物群與壽命變化之間的關系，作者在蛻變后24h內收集果蠅，并將分組設置為：EPs組（果蠅被培養在補充有EPs的培養基上），抗生素組（果蠅在補充有利福霉素、四環素和氨芐青霉素的培養基上培養），EPs+抗生素組（果蠅被培養在同時補充有EPs和抗生素的培養基上），FMT-EA組（果蠅在標準培養基上培養30天，然后轉移到30日齡EPs組果蠅使用過培養基上），FMT-A（果蠅在標準培養基上培養30天，然后轉移到30日齡對照組果蠅使用過的培養基上）和對照組（果蠅在標準培養基上培養），每天對活體果蠅進行計數，直到最后一只果蠅死亡（圖6A）。

與先前的數據一致，EPs組果蠅壽命顯著增加，EPs+抗生素組只受到輕微影響，而抗生素組與對照相比無較大差異（圖6B）。此外，FMT-EA組的數據表明，EPs組老年果蠅的FMT也能顯著延長果蠅壽命，而對照組老年果蠅的FMT則輕度縮短了果蠅壽命（圖6C）。

圖6 EPs通過腸道微生物群重塑實現壽命延長

7

EPs組30日齡果蠅的FMT對腸道微生物群的影響與EPs組類似

為了確認EPs組30日齡果蠅FMT的影響是否與EPs組類似，作者進行了進一步的實驗（圖7A）。微生物組數據表明與FA-10（在對照組30日齡的FMT培養基上培養）的相比，FE-10（在EP組30日齡的FMT培養基上培養）的微生物群構成更接近于10日齡果蠅，而FA-10更接近于30日齡果蠅。而衰老引起的Gluconobacter、Providencia和Enterobacteriaceae的豐度變化也在FE-10中被回復（圖7B-E）。

這些證據表明，EPs組30日齡果蠅的FMT對腸道微生物群的影響與EPs相似。

圖7 老年果蠅FMT對幼蠅腸道微生物群的影響

在這項研究中，作者以杜仲多糖為原料，應用多糖結構檢測技術，行為學監測、蛋白質組學、腸道微生物組學和生物信息學等先進的醫學生物學技術方法，深入系統地研究了杜仲延年益壽的分子機制，結果表明EPs可以重塑腸道微生物組成，緩解ROS積累，并延長果蠅的壽命。此外，EPs還能有效地改善年齡引起的衰退，如運動能力和繁殖力的下降。因此，EPs在未來有希望作為益生元重塑與年齡相關微生物群，從而對衰老造成的相關功能障礙產生一定的緩解作用。