期刊資訊：《Journal of Functional Foods》2021, Vol. 85, 104651
研究團隊：LH. Cheng, SH. Cheng, CC. Wu, CL. Huang, PJ. Wen, MY. Chang, YC. Tsai
論文題目：Lactobacillus paracasei PS23 dietary supplementation alleviates muscle aging via ghrelin stimulation in D-galactose-induced aging mice
本研究探討了副乾酪乳桿菌PS23（包含活菌與熱去活死菌）對減緩肌肉老化的功效。實驗透過 D-半乳糖誘發小鼠老化，結果顯示PS23能有效提升肌肉力量並增加肌肉纖維截面積，進而改善肌肉萎縮。研究特別指出，熱去活PS23（HT-PS23）能顯著刺激胃部的飢餓素（ghrelin）分泌，其為有助於維持肌肉健康的關鍵荷爾蒙。透過活化Akt（蛋白激酶B）訊號通路，PS23展現了調節腸肌軸的潛力。總體而言，PS23可作為預防肌少症與功能退化的營養補充選擇。
PS23 如何透過飢餓素機制來延緩肌肉老化？
副乾酪乳桿菌PS23 (Lactobacillus paracasei PS23)，特別是其加熱處理後的死菌 (HT-PS23)，主要透過刺激飢餓素 (Ghrelin) 的分泌來延緩肌肉老化與萎縮。以下是其運作機制：
1. 刺激飢餓素分泌
研究發現，在D-半乳糖誘導的老化小鼠中，血清和胃部的飢餓素水平均顯著下降。
- 補充HT-PS23能有效恢復老化小鼠血清中的飢餓素水平，並逆轉胃部飢餓素基因表現的減少。
- 在體外實驗中，HK-PS23亦被證實能直接刺激飢餓素的分泌，且此效益具有菌株特異性。
2. 激活Akt（蛋白激酶B）信號路徑
飢餓素是一種具有多種功能的腸胃激素，它在肌肉保護中扮演關鍵角色：
- 預防肌肉萎縮：飢餓素能透過增加Akt的磷酸化(p-Akt) 來預防肌肉萎縮。
- 促進肌肉生長：Akt 的激活是調節肌肉生長、細胞存活與蛋白質合成的重要機制。
- 研究顯示，補充PS23或HT-PS23的小鼠，其腓腸肌中的Akt磷酸化水平顯著回升，從而改善了肌肉流失的情況。
3. 改善肌肉功能與質量
透過上述飢餓素與Akt路徑的調節，PS23對老化肌肉產生了具體的保護作用：
- 增加肌肉力量：實驗結果顯示，補充PS23的小鼠在抓地力測試與四肢懸掛測試中表現更佳，且胃部飢餓素的基因表現量與小鼠的抓地力呈顯著正相關 (r=0.6753, p<0.0001)。
- 抓地力測試
- 活菌PS23組：顯著回升至約0.0035 kgf/g，與非老化組相當。
- 死菌HT-PS23組：提升最為顯著，數值達到約0.0040 kgf/g，顯著優於老化組（０.0027 kgf/g），甚至高於非老化組（０.0034 kgf/g）。
- 四肢懸掛測試
- 活菌 PS23組：約回升至 1600 g/sec。
- 死菌 HT-PS23組：約回升至 1450 g/sec。
- 緩解肌肉萎縮：組織學分析證明，PS23能增加老化小鼠腓腸肌與脛骨前肌的肌肉纖維橫截面積，有效緩解肌肉萎縮。
活菌和死菌 PS23 的效果有何不同？
活菌PS23與加熱處理後的死菌(HT-PS23)在延緩肌肉老化方面各有特點，主要的不同點在於飢餓素的刺激效果以及可能的運作機制：
1. 飢餓素刺激效果的差異
這是兩者最顯著的不同點：
- 死菌 (HT-PS23)：能顯著恢復老化小鼠血清與胃部的飢餓素水平。體外實驗也證實，HT-PS23能直接刺激人類胃細胞分泌飢餓素。
- 活菌 (PS23)：對於提升老化小鼠血清飢餓素水平的效果較不明顯（僅有輕微改善），且在體外實驗中無法直接刺激胃細胞分泌飢餓素。
2. 肌肉保護機制的差異
雖然兩者都能改善肌肉萎縮，但研究指出其背後的路徑可能不同：
- 死菌 (HK-PS23)：主要透過刺激飢餓素分泌，進而激活肌肉中的Akt 路徑來預防肌肉流失。
- 活菌 (PS23)：被認為可能透過非飢餓素依賴 (ghrelin-independent) 的方式運作，例如維持線粒體功能、降低發炎反應以及保持蛋白質消化吸收能力。
3. 肌肉表現與生化指標的優劣
研究顯示死菌在某些指標上的表現優於活菌：
- 肌肉力量：在抓地力測試中，HT-PS23的改善效果比活菌更為顯著，甚至能讓老化小鼠的力量大幅回升。
- Akt 激活：在腓腸肌的實驗中，HT-PS23在恢復Akt磷酸化（促進肌肉生長）的效果上，也比活菌組表現得更為明確。
4. 物理特性與優勢
使用HT-PS23具有一些實務上的優點：
- 安全性與穩定性：死菌具有更高的安全性與更長的保質期。
- 效力提升：由於加熱處理可能會改變益生菌表面的免疫調節物質結構，或增加細胞膜蛋白與宿主的接觸，這解釋了為何在此研究中HT-PS23 的效果在某些方面優於活菌。
活菌 PS23 如何在不依賴飢餓素的情況下延緩老化？
雖然活菌 PS23 在刺激飢餓素分泌方面的效果不如死菌顯著，但它仍能透過多種非依賴飢餓素（ghrelin-independent）的機制來延緩肌肉老化與肌少症：
- 維持線粒體功能：活菌PS23被證實能透過維持肌肉細胞中的線粒體功能來減緩肌少症的進展。研究觀察到，PS23對於線粒體活動較高的「慢縮肌纖維」（如腓腸肌）有較佳的改善效果。
- 降低發炎反應：補充PS23能減少老化過程中的發炎現象，進而改善肌肉功能並減少組織損傷。
- 保持蛋白質的消化與吸收：活菌PS23有助於老化過程中蛋白質消化能力與攝取的保存，對於維持肌肉質量、防止蛋白質降解非常關鍵。
- 減少細胞衰老：過去的研究也發現活菌PS23能降低衰老評分（Senescence scores），改善認知功能並減少整體的衰老現象。
- 非飢餓素依賴機制：儘管活菌PS23不像死菌（HK-PS23）那樣顯著提升飢餓素水平，但它能透過減少發炎反應、保持蛋白質的消化與吸收等途徑，在不依賴飢餓素的情況下維持細胞內的線粒體健康。
研究數據綜覽
1. 後生元（Postbiotics）的生物活性：熱去活 PS23（HT-PS23）之功效表現
- HT-PS23屬於後生元（postbiotics），在部分關鍵生理路徑上的介入效果不亞於、甚至優於活菌形式。
- 熱處理過程可能改變菌體細胞表面結構（包含蛋白質、脂多醣及胞外多醣），進而增強其抗氧化與免疫調節活性。
- 相較於活菌，後生元在安全性、製程穩定性與保存期限方面具有實質優勢，適合腸胃功能較弱或需長期補充之族群。
2. 飢餓素（Ghrelin）於肌肉老化中的調節角色
- D-半乳糖誘導之老化小鼠模型中，血清及胃組織的飢餓素水平顯著下降，與骨骼肌萎縮呈現相關性。
- 飢餓素不僅參與食慾調控，更與骨骼肌的粒線體氧化代謝功能密切相關，是維持肌肉能量代謝之重要內分泌因子。
- 補充HT-PS23可顯著回復老化小鼠的飢餓素水平（對照組約1-2 pg/mL，HT-PS23組提升至約10 pg/mL以上）；活菌PS23在此路徑上的改善幅度相對有限，顯示後生元形式對腸胃軸內分泌調節具有特定優勢。
3. IGF-1/Akt信號通路之分子機制
- 老化過程會導致腓腸肌與脛骨前肌中Akt磷酸化水平下降，補充PS23（活菌及HT-PS23）後，腓腸肌中的磷酸化Akt（p-Akt）水平顯著回升，且改善幅度優於脛骨前肌。
- 此差異可能與腓腸肌含有較高比例之慢縮肌纖維（type I fibers）有關，此類纖維粒線體密度較高，對IGF-1/Akt信號活化的反應性較強。
4. 行為學與組織學實證數據
- 握力測試（Grip Strength）：補充PS23及HT-PS23之老化小鼠，四肢握力較老化對照組顯著提升。
- 懸掛衝量（Holding Impulse）：四肢懸掛測試中，「體重 × 懸掛時間」之乘積顯著增加，反映骨骼肌耐力與抗疲勞能力的改善。
- 組織學分析（H&E 染色）：補充組小鼠骨骼肌之肌纖維橫截面積（cross-sectional area, CSA）顯著增大，提示肌肉蛋白質合成與維持功能得到恢復。
科學意義與未來展望
本研究證實了副乾酪乳桿菌PS23（特別是其熱去活形式 HT-PS23）在緩解老化引起之肌少症 (Sarcopenia) 中的顯著價值，並明確揭示了「腸胃肌軸」的內分泌與分子調節機制。此發現突破了傳統益生菌強調「活菌數」的局限，為「後生元（Postbiotics）」在老年醫學、運動營養學及精準營養學中的應用奠定了堅實的生化與細胞生物學基礎。
此研究結果侷限於動物模型，尚需臨床試驗進一步驗證飢餓素在人體骨骼肌老化中的確切調節機制，以及PS23對人類腸胃內分泌軸的影響。未來研究可聚焦於探討PS23的有效劑量、補充療程、與其他抗肌少症策略的協同效益，以及其在不同老化表型族群中的適用性，為「精神益生菌」介入老化相關肌肉功能衰退，提供更完整的科學依據。
