鐘小惠，張烽，曹宏，王雪松

(1.江南大學(xué)無錫醫(yī)學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué)附屬醫(yī)院a.骨科，b.功能食品臨床研究中心，c.營養(yǎng)科，d.內(nèi)分泌科，江蘇 無錫 214122)

隨著老齡化社會進(jìn)程的加快，骨代謝性疾病的患病率以及與年齡相關(guān)的骨折發(fā)生率越來越高[1]。骨骼具有自我修復(fù)和再生能力，骨重建主要是指由骨細(xì)胞參與，通過破骨細(xì)胞造成的骨降解，以及成骨細(xì)胞的骨形成過程。這一過程包括細(xì)胞的發(fā)育和激活以及信號通路的介導(dǎo)。骨代謝性疾病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及代謝、免疫、基因遺傳等方面，但骨代謝研究領(lǐng)域仍存在很多未知的問題。目前的研究表明，在成骨細(xì)胞分化增殖過程中，核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)通路、胞外信號調(diào)節(jié)激酶通路、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2/Smads通路和Wnt等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑起重要作用[2-3]。其中，RANKL通路可能存在3種途徑促進(jìn)骨吸收，包括核因子κB途徑、c-Jun氨基端激酶途徑和蛋白激酶B途徑。此外，RANKL、核因子κB受體活化因子和骨保護(hù)素也參與了骨疾病相關(guān)免疫反應(yīng)，但RANKL-骨保護(hù)素結(jié)合會阻斷RANKL-核因子κB受體活化因子結(jié)合，抑制骨吸收[3]。近年來，腸道菌群對骨疾病的影響逐漸引起眾多學(xué)者的關(guān)注，這為研究骨疾病的機(jī)制和診療帶來新方向?，F(xiàn)就腸道菌群對骨代謝性疾病作用機(jī)制的研究進(jìn)展予以綜述，以期為進(jìn)一步研究腸道菌群在骨代謝性疾病中的作用提供參考。

1 腸道菌群概述

人體內(nèi)存在著數(shù)萬億微生物，在約5 000個物種中，通過宏基因組組裝發(fā)現(xiàn)了150 000多個微生物基因組[4]，因此了解人體微生物有助于增加對健康和疾病的認(rèn)識。包括人體微環(huán)境在內(nèi)的幾乎所有環(huán)境中均有特定的微生物群落結(jié)構(gòu)，1 000多種不同的微生物組成腸道菌群，其改變與人類多種慢性疾病有關(guān)，如糖尿病[5]、炎性腸病[6]、營養(yǎng)不良[7]和神經(jīng)系統(tǒng)疾病[8]等。越來越多的學(xué)者開始關(guān)注腸道菌群或其代謝物對人體遠(yuǎn)端器官的影響，通過回顧性研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的改變可通過影響消化功能、內(nèi)分泌功能、免疫功能、腸保護(hù)屏障和神經(jīng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)骨代謝、生長因子和代謝通路，從而對骨質(zhì)疏松癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)炎等骨疾病產(chǎn)生重要影響[9]。

2 腸道菌群與骨代謝性疾病

腸道菌群的改變可作為骨代謝活性的生物標(biāo)志物，藥物或益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群具有改善骨結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的潛力。腸道菌群的物種相對豐度每天根據(jù)飲食的變化而波動[10]，但總體能保持基本穩(wěn)定。雖然研究表明腸道菌群可以對很多疾病的自然病程產(chǎn)生重要影響，但其致病機(jī)制仍不清楚[11]，特別是在對遠(yuǎn)離腸道器官的影響方面。腸道菌群對骨組織代謝的影響涉及3種潛在機(jī)制：①調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞對營養(yǎng)成分的吸收；②調(diào)節(jié)黏膜和全身免疫系統(tǒng)；③腸道菌群代謝物跨腸內(nèi)皮屏障的轉(zhuǎn)運(yùn)[9]。這些作用機(jī)制主要體現(xiàn)在骨質(zhì)疏松、骨關(guān)節(jié)炎以及骨生長代謝過程中。

2.1骨質(zhì)疏松

2.1.1腸道菌群影響骨質(zhì)的積累 骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制主要包括骨骼生長過程中營養(yǎng)不良、活動受限、性激素和遺傳背景的改變。臨床及動物模型的研究表明，腸道菌群的存在和結(jié)構(gòu)會影響骨骼生長過程中骨質(zhì)的積累[12-14]。此外，骨質(zhì)減少可繼發(fā)于炎癥疾病(如炎性腸病)或藥物(如糖皮質(zhì)激素)治療[15]。近年來，益生元用于調(diào)節(jié)腸道菌群防治疾病的方法逐漸興起，可通過益生元調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，富集有益菌。一方面，有益菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸等代謝物，可以為機(jī)體提供能量，補(bǔ)充營養(yǎng)，促進(jìn)機(jī)體炎癥恢復(fù)和骨骼生長；另一方面，短鏈脂肪酸降低腸道酸堿度，增強(qiáng)的酸性環(huán)境既提高了食物和藥物的吸收利用率，也能抵御外來致病菌入侵，同時還能防止鈣磷結(jié)合，促進(jìn)游離鈣離子吸收入血，從而在防治骨量減少和促進(jìn)骨質(zhì)積累方面發(fā)揮一定作用。但如何通過益生元、益生菌、食物和藥物之間的聯(lián)合應(yīng)用和糞菌移植等方式，加強(qiáng)腸道菌群發(fā)揮骨質(zhì)積累的作用，值得進(jìn)一步研究。

2.1.2腸道菌群在性激素缺乏后誘導(dǎo)骨丟失 性激素、胰島素樣生長因子-1、胰高血糖素樣肽-1、生長激素、腎上腺皮質(zhì)激素和血清素等的分泌均受到腸道菌群的影響。其中，性激素使成骨細(xì)胞的凋亡被抑制，其水平的降低是人類骨質(zhì)流失的主要刺激因素[16]。研究表明，腸道菌群的變化與激素狀態(tài)和骨質(zhì)流失有關(guān)，是性激素缺乏后誘導(dǎo)骨丟失的中心環(huán)節(jié)[17]。性激素缺乏使腸道滲透性增加，從而使外周血輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th細(xì)胞)17數(shù)量增加，白細(xì)胞介素-17和腫瘤壞死因子水平升高[18]。更年期女性相關(guān)的性激素變化(包括雌二醇的減少)易使女性患骨質(zhì)疏松癥[19]。有文獻(xiàn)報(bào)道，給予閉經(jīng)運(yùn)動員雌二醇可增加骨密度[20]。其原理為雌二醇在降低腸道菌群α多樣性的同時，可以增加擬桿菌門S24-7菌科的豐度，該菌對人體健康起積極作用，可以促進(jìn)睪酮分泌，而睪酮具有維持骨骼密度和強(qiáng)度的作用。睪酮雖然可以降低腸道菌群整體豐度，但其在減少有害菌的同時，也可增加厚壁菌門和擬桿菌門的豐度[21]。腸道菌群與性激素之間相互促進(jìn)的良性循環(huán)，有助于防止骨丟失。此外，瘤胃球菌和厚壁菌的梭狀桿菌屬豐度與非卵巢雌激素的濃度密切相關(guān)，該菌及其代謝物可增加雌激素的重吸收。藥物誘發(fā)的雌激素耗竭，能使無菌小鼠表現(xiàn)出對骨丟失的抵抗力，且不能刺激骨吸收。一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈沖抗生素治療后給予高脂飲食會導(dǎo)致小鼠骨骼生長和全身骨礦密度增加[21]。對于正常飼喂條件下生長的小鼠，給予益生菌補(bǔ)充劑治療可完全保護(hù)其免受與雌激素耗竭有關(guān)的骨質(zhì)流失[17]。同時，益生菌也可預(yù)防卵巢切除術(shù)小鼠引起的骨質(zhì)流失[22]。乳酸桿菌可調(diào)節(jié)性激素變化，從而減少骨密度較低的女性發(fā)生骨質(zhì)流失[14]。然而，對于治療腸道菌群相關(guān)性激素失衡的方法仍有待研究。

2.2骨關(guān)節(jié)炎

2.2.1腸道菌群通過參與免疫反應(yīng)影響骨關(guān)節(jié)炎 免疫失調(diào)可導(dǎo)致骨代謝異常。腸道菌群釋放的代謝產(chǎn)物以及微生物與免疫細(xì)胞之間的直接接觸刺激了腸道內(nèi)皮屏障的免疫反應(yīng)[23]。免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞)與腸道菌群(如糞桿菌屬)相互作用，并遷移至淋巴結(jié)以激活促炎或抗炎反應(yīng)[24]。這些細(xì)胞還可將可溶性促炎或抗炎介質(zhì)或細(xì)胞因子釋放到循環(huán)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)全身性骨重塑。此外，免疫細(xì)胞通過遷移至骨骼釋放代謝產(chǎn)物直接調(diào)節(jié)骨重塑，這些產(chǎn)物包括破骨細(xì)胞誘導(dǎo)因子、核因子κB配體的受體激活劑等。而腸道菌群可調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞，如Prevotella copri可促進(jìn)腸道中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs細(xì)胞)和Th17細(xì)胞的分化，同時Tregs細(xì)胞誘導(dǎo)維甲酸相關(guān)孤兒受體γt的生成來促進(jìn)Th17細(xì)胞分化[25]。在維甲酸相關(guān)孤兒受體γt陽性的Tregs細(xì)胞缺失時，與Th2細(xì)胞相關(guān)的病理活動增強(qiáng)。腸道菌群可通過Th17和Tregs細(xì)胞調(diào)節(jié)Ⅱ型超敏反應(yīng)，從而平衡腸黏膜表面的免疫反應(yīng)[26]。一項(xiàng)關(guān)于口腔-腸道菌群軸的研究發(fā)現(xiàn)，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的一個病因?yàn)榭谇痪旱母淖?，口腔疾?如牙周炎)會導(dǎo)致腸道菌群的失衡，中性粒細(xì)胞和生物膜形成在此過程發(fā)揮重要作用[27]。其中，口腔病原菌(如牙齦卟啉單胞菌屬和放線桿菌屬)介導(dǎo)的腸道瓜氨酸蛋白，可以促進(jìn)抗瓜氨酸蛋白抗體的生成。在這個過程中過度生長的腸道菌群會加強(qiáng)Th1細(xì)胞的反應(yīng)，并通過抑制脆弱擬桿菌屬的生長抑制Treg細(xì)胞的激活，使免疫失衡，從而導(dǎo)致類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。雖然腸道擬桿菌門與厚壁菌門的比例可以預(yù)測骨關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎[28]，但菌門中包含的具體菌種和菌屬是否同樣可以起到預(yù)測作用有待進(jìn)一步探究。

2.2.2腸道菌群代謝物通過跨腸屏障轉(zhuǎn)運(yùn)影響骨關(guān)節(jié)炎 腸道菌群的代謝產(chǎn)物穿過腸屏障進(jìn)入體循環(huán)可影響骨細(xì)胞功能，如變形菌門產(chǎn)生的脂多糖進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，到達(dá)肝臟后，肝臟的脂多糖結(jié)合蛋白會將脂多糖多聚體轉(zhuǎn)化為單聚體，加強(qiáng)CD14受體與脂多糖的結(jié)合，促進(jìn)自身免疫，造成低度炎癥，從而影響骨關(guān)節(jié)。在一項(xiàng)由內(nèi)側(cè)半月板失穩(wěn)致骨關(guān)節(jié)炎模型的實(shí)驗(yàn)中，與無特定病原菌小鼠相比，無菌小鼠的骨關(guān)節(jié)炎嚴(yán)重程度更輕，其關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)、滑膜增生和骨贅大小量表得分更低，血漿脂多糖和脂多糖結(jié)合蛋白更少[29]。一項(xiàng)利用非線性降維方法識別菌群類別的研究發(fā)現(xiàn)，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者腸道宏基因組的氧化還原反應(yīng)相關(guān)基因(R6FCZ7)減少，而擬桿菌具有這種基因，故該菌在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中的豐度下降，由其參與的多種代謝活動減少，包括脂肪酸生物合成和黏多糖降解[30]。

腸道菌群通過調(diào)節(jié)和抑制作用對攝入的食物產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，這些食物作為抗原在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[31]。微生物相關(guān)的分子模式(microbe-associated molecular patterns，MAMPs)(如脂多糖、肽聚糖和鞭毛蛋白)作為一種跨膜運(yùn)輸物質(zhì)，在進(jìn)入體循環(huán)后可影響遠(yuǎn)處器官的生理活動[31]。已知MAMPs通過刺激骨細(xì)胞上的先天性免疫受體，直接影響骨重塑，如Toll樣受體[32-33]。MAMPs易位時，活細(xì)菌可以穿過腸內(nèi)皮屏障，易位細(xì)菌通常會被免疫細(xì)胞迅速殺死，未被殺死的細(xì)菌隨MAMPs進(jìn)入并停留在腸內(nèi)皮屏障，在誘導(dǎo)屏障內(nèi)免疫細(xì)胞死亡后，少量的MAMPs可能釋放到體循環(huán)中[34]，一旦分布到遠(yuǎn)程器官(如骨骼)，MAMPs便可以激活免疫反應(yīng)，產(chǎn)生局部炎癥。一些穿過腸內(nèi)皮屏障的細(xì)菌可以穿透天然細(xì)胞并存活，從而避免炎癥反應(yīng)[35]。

2.3骨生成障礙 骨質(zhì)疏松、骨關(guān)節(jié)炎等骨疾病的治療均涉及骨生成，因此如何促進(jìn)骨生成非常關(guān)鍵。機(jī)體營養(yǎng)供應(yīng)不足可能會導(dǎo)致骨骼的新陳代謝受損，飲食干預(yù)引起的宿主新陳代謝的變化也存在個體差異，這種異質(zhì)性除了來自宿主生理外，還來自獨(dú)特的腸道菌群特征。研究表明，腸上皮細(xì)胞對營養(yǎng)成分的吸收受腸道菌群調(diào)節(jié)[36]。除影響熱量吸收外，腸道菌群還可通過維生素的生物合成來促進(jìn)宿主和微生物代謝，如鈷胺素、維生素K和四氫葉酸等，這些維生素在腸壁處吸收，并與營養(yǎng)素一起通過全身循環(huán)分布于全身，其功能包括調(diào)節(jié)脂肪、蛋白質(zhì)及碳水化合物代謝和維持骨量[9]。目前有關(guān)飲食營養(yǎng)和腸道菌群相互作用的研究已不局限于骨骼生長發(fā)育，通過個體化營養(yǎng)來重塑宿主-微生物群的相互作用，為骨代謝性疾病的控制和預(yù)防提供了新的治療途徑。對于個性化飲食，單獨(dú)或同時控制血液中特定分子的水平(鈣離子、維生素和氧化三甲胺等)可能成為未來研究通過個性化營養(yǎng)促進(jìn)骨生成的關(guān)鍵。

腸道菌群的多樣性在不同年齡的宿主中可能存在差異。腸道菌群多樣性隨骨齡增長而下降[37]，有研究觀察到骨礦密度的變化根據(jù)動物的年齡有所不同，與常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠相比，8周齡左右雌性C57BL/6無菌小鼠的破骨細(xì)胞減少，骨密度增加[18]。雌性無菌小鼠在20周齡時的股骨皮質(zhì)體積和皮質(zhì)厚度較傳統(tǒng)飼養(yǎng)小鼠大[17]。一項(xiàng)針對8周齡雄性BALB/c小鼠的研究顯示，與常規(guī)飼養(yǎng)小鼠相比，無菌小鼠的股骨長度更短、皮質(zhì)厚度更薄且骨密度更低[38]。有學(xué)者在近交系小鼠中觀察到腸道菌群的差異[39]，由于細(xì)菌鞭毛蛋白的Toll樣受體5沒有已知的內(nèi)源性配體，其表型變化完全取決于宿主與微生物相互作用。在Toll樣受體5缺陷型小鼠中，鞭毛蛋白表達(dá)增加導(dǎo)致細(xì)菌運(yùn)動性增強(qiáng)，且細(xì)菌穿過內(nèi)皮屏障的轉(zhuǎn)運(yùn)增加，從而觸發(fā)免疫反應(yīng)導(dǎo)致腸上皮發(fā)炎[40]。Toll樣受體5的缺失會導(dǎo)致腸道菌群發(fā)生變化，這支持了某些小鼠骨表型的變化可能取決于微生物組結(jié)構(gòu)變化的觀點(diǎn)。

此外，腸道菌群失調(diào)可能導(dǎo)致宿主各系統(tǒng)失衡。腸道菌群失調(diào)在骨生成中的作用，可以解釋與普通小鼠相比，無菌小鼠的骨量減少程度更小的原因[38]。首先，不同小鼠品系的骨表型可能對影響腸道菌群因素(供應(yīng)商和環(huán)境等)的敏感性不同。其次，腸道菌群失調(diào)在骨生成中的作用表明通過定量性狀基因座或相關(guān)分析對表型進(jìn)行遺傳表征，可能會鑒定出某些基因不是直接調(diào)節(jié)骨骼生理基因的骨表型，而是通過調(diào)節(jié)腸道微生物組發(fā)揮作用[41]。改變腸道菌群結(jié)構(gòu)、定植的時間和數(shù)量均會影響骨吸收和骨量[42-43]。有學(xué)者利用脂多糖誘導(dǎo)雞的腸道菌群失調(diào)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雞胚指骨的小梁體積和骨密度均減小，原因?yàn)槌晒羌?xì)胞基因(Ocn、Runx2、Osx和Dlx5)的表達(dá)因腸道菌群失調(diào)而受到抑制，成骨細(xì)胞生成減少，最終導(dǎo)致骨生成障礙[44]。失調(diào)的菌群通過激活核因子κB信號干擾胚胎骨的骨化，刺激白細(xì)胞介素-6和腫瘤壞死因子-α釋放，激活維甲酸信號，直接抑制Dlx5的轉(zhuǎn)錄，最終限制胚胎骨化。一項(xiàng)利用高脂飲食誘導(dǎo)小鼠肥胖，使小鼠腸道菌群失調(diào)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，疣狀菌門、放線菌門和變形菌門在小鼠回腸和盲腸增加，這些細(xì)菌代謝產(chǎn)生的脂多糖水平升高，損害骨微環(huán)境，刺激造血干細(xì)胞分化為脂肪細(xì)胞，同時菌群失調(diào)會抑制成骨細(xì)胞Runx2基因表達(dá)，且形成骨髓生態(tài)位的基因(Jag-1、Cxcl12和白細(xì)胞介素-7)被高度抑制，故使成骨細(xì)胞減少，骨生成受到抑制[45]。此外，動物實(shí)驗(yàn)表明，通過改變小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)或減少腸道細(xì)菌的數(shù)量，降低丁酸水平，抑制成骨細(xì)胞增殖和分化，最終能縮短骨齡[18,46-47]。丁酸是一種腸道菌群產(chǎn)生的有益的短鏈脂肪酸，可恢復(fù)甲狀旁腺激素誘導(dǎo)的骨合成代謝，甲狀旁腺激素可借助丁酸來增加骨髓Treg細(xì)胞的數(shù)量，Treg細(xì)胞通過骨髓CD8+T細(xì)胞刺激產(chǎn)生成骨Wnt配體Wnt10b，激活Wnt依賴性骨生成。上述實(shí)驗(yàn)表明，菌群失調(diào)可導(dǎo)致骨生成障礙。

有文獻(xiàn)報(bào)道，飲食干預(yù)可改善骨代謝[48]，但未表明腸道菌群的作用，而通過飲食調(diào)節(jié)腸道菌群可改善高血壓[49]、低血糖癥[50]、動脈粥樣硬化[51]等疾病，現(xiàn)已有文獻(xiàn)陸續(xù)報(bào)道飲食干預(yù)對骨代謝性疾病的改善過程有腸道菌群的參與。

3 飲食干預(yù)調(diào)節(jié)腸道菌群對骨代謝性疾病的影響

腸道菌群通過代謝食物衍生的短鏈脂肪酸和氧化三甲胺等信號分子，與宿主受體觸發(fā)大量的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，直接或間接影響骨骼、腦和皮膚等遠(yuǎn)端器官。飲食在塑造腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能方面起重要作用[52]。特定食物的有益代謝物，有利于富集腸道有益菌發(fā)揮積極作用。因此，也可以通過補(bǔ)充益生菌來調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)和免疫反應(yīng)，益生菌不僅可以恢復(fù)性腺功能減退或卵巢切除導(dǎo)致的骨丟失[42,53]，還可以改善炎癥性骨疾病[54]。

3.1發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生的短鏈脂肪酸促進(jìn)骨形成 腸道菌群可以對營養(yǎng)吸收和熱量吸收產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，直接或間接影響骨骼代謝。腸道菌群通過發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸、多聚胺、吲哚衍生物以及ATP。腸道菌群發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生的短鏈脂肪酸主要包括乙酸、丙酸和丁酸，不僅為腸上皮細(xì)胞提供營養(yǎng)，同時也抑制免疫應(yīng)答[24]，通過抑制破骨細(xì)胞的組蛋白去乙酰酶，或作為G蛋白偶聯(lián)受體配體和過氧化物酶體增殖物激活受體γ發(fā)揮信號分子的作用[4]。短鏈脂肪酸既可以調(diào)節(jié)胰島素樣生長因子-1和胰高血糖素樣肽-1間接促進(jìn)骨形成，也可以直接降低腸道pH值，減少腸道鈣磷化合物形成，增加鈣離子入血，促進(jìn)骨形成[55]。此外，短鏈脂肪酸可通過抑制破骨細(xì)胞的基因表達(dá)，抑制RANKL信號通路誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成[56]。慢性營養(yǎng)不良導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)與青春期骨骼生長受損有關(guān)。

3.2代謝食物膽堿產(chǎn)生的氧化三甲胺增加骨密度 左旋肉堿和膽堿來自肉、魚和奶制品，腸道菌群將飲食中的左旋肉堿和膽堿轉(zhuǎn)化為三甲胺，后在肝臟由單氧化酶轉(zhuǎn)化為氧化三甲胺。一項(xiàng)關(guān)于減肥飲食干預(yù)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腸道菌群循環(huán)代謝生成的氧化三甲胺可防止骨密度降低[57]。另一項(xiàng)研究將健康和營養(yǎng)貧乏幼兒(6～18月齡)的腸道菌群移植到無菌小鼠中，5周后，與營養(yǎng)貧乏小鼠相比，移植了健康幼兒腸道菌群小鼠的體重增加更快；而與接受健康幼兒腸道菌群移植的小鼠相比，接受營養(yǎng)貧乏幼兒腸道菌群移植的小鼠雖然體重減少，但股骨皮質(zhì)的骨量和骨密度有所增加[58]。在一項(xiàng)研究中，以營養(yǎng)貧乏飲食飼養(yǎng)的動物骨骼生長受損，其骨骼生長可通過對特定的乳酸桿菌菌株進(jìn)行單菌落化或完全重建腸道菌群來改善[32]。氧化三甲胺促進(jìn)骨生成的機(jī)制可能是通過增加成骨細(xì)胞基因表達(dá)，上調(diào)骨形態(tài)蛋白信號和Wnt信號，促進(jìn)成骨細(xì)胞分泌骨保護(hù)素[59]。然而，血液循環(huán)中氧化三甲胺水平升高是心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素[60]其原因可能為濃度差異或個體差異。因此，氧化三甲胺水平與機(jī)體疾病的關(guān)系需要大量的試驗(yàn)驗(yàn)證。

3.3益生菌降低骨質(zhì)流失 除了預(yù)防雌激素消耗引起的骨質(zhì)流失外，長期口服乳酸菌、糞球菌和雙歧桿菌等有益菌，可增加骨細(xì)胞活性和數(shù)量以及骨骼密度，降低骨質(zhì)流失。骨體積分?jǐn)?shù)的增加歸因于腸道中鈣或營養(yǎng)物質(zhì)吸收的改變，而不是全身性炎癥的改變。此外研究顯示，腸道乳酸桿菌屬豐度增加可預(yù)防患1型糖尿病的肥胖癥患者(鏈脲霉素)模型中的骨質(zhì)流失，這歸因于誘導(dǎo)1型糖尿病后維持Wnt10b基因的表達(dá)[61]。機(jī)體炎癥與增加的破骨細(xì)胞因子有關(guān)，這些因子是造成骨質(zhì)流失的關(guān)鍵因素，與鈣以及一些營養(yǎng)物質(zhì)的吸收無關(guān)[62]。未來需確定益生菌對骨代謝的作用機(jī)制，共生菌群的相對豐度或腸道菌群水平與骨表型之間的關(guān)系也有待進(jìn)一步研究[22,38,58]。

4 小 結(jié)

雖然有研究描述了微生物組對主要器官系統(tǒng)的影響[62]，但有關(guān)其對骨骼系統(tǒng)的影響研究較少。目前認(rèn)為的遺傳背景或藥物治療的確定作用，如骨質(zhì)疏松、骨關(guān)節(jié)炎和骨生成障礙等疾病的病程進(jìn)展和藥物治療效果，可能是繼發(fā)于腸道菌群調(diào)節(jié)之后產(chǎn)生的作用。根據(jù)腸道菌群的特定比例和結(jié)構(gòu)，不僅可以預(yù)測骨代謝疾病類型和嚴(yán)重程度，還可以通過飲食干預(yù)調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，有效預(yù)防和治療骨代謝性疾病。因此，腸道菌群防治骨代謝性疾病的機(jī)制應(yīng)進(jìn)一步探討。目前，增進(jìn)對腸道菌群與骨代謝性疾病聯(lián)系的認(rèn)識主要有三個挑戰(zhàn)：①相對較慢的骨骼變化速率，很難通過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生腸道菌群的持續(xù)變化。如常見的利用腸道菌群的方法是將微生物群從供體轉(zhuǎn)移到無菌動物中。當(dāng)暴露于新的宿主環(huán)境時，轉(zhuǎn)移的微生物群結(jié)構(gòu)會隨時間而變化[63]。②與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的臨床前研究集中于成年骨骼表型，這需要年齡較大的動物。成年表型可能對微生物暴露的時間非常敏感[64]，因此成熟骨骼的腸道菌群的變化難以研究。③有效利用腸道菌群及其代謝物，達(dá)到靶向治療效果的方法仍較少。未來，應(yīng)針對上述挑戰(zhàn)進(jìn)行重復(fù)性的臨床試驗(yàn)，以檢查腸道菌群失調(diào)情況下，人體骨骼的生長、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和骨骼愈合情況，使腸道菌群成為骨代謝性疾病預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)。