“ 微生物代谢产物和骨骼健康 肠道菌群及其衍生分子对骨骼健康有影响。肠道菌群对骨密度、骨强度、养分吸收产生影响。饮食影响肠道菌群，从而影响骨骼健康。

　　骨骼：身体的支撑框架，细胞因子的仓库

　　人体骨骼对身体的整体功能起着至关重要的作用。除了作为身体的特殊支撑框架，骨骼还保护重要器官，充当钙稳态的矿物质储库，为骨髓(脂肪储存和血液形成)提供环境，并且是细胞因子和生长因子的仓库。

　　有趣的是，肠道菌群及其衍生分子对骨骼健康有影响。

　　最近的报告揭示了肠道和骨骼健康之间通过“肠道-骨骼轴”的复杂关联。在宫内和产后早期，暴露或限制环境因素可调节生长迟缓、骨矿化以及身体和肠道微生物组成。

　　肠道菌群对骨密度和骨强度的影响各种临床前试验显示，乳酸杆菌是主要影响因素。骨丢失和肠道细菌过度生长验证了肠道、其微生物群和骨骼健康之间的沟通。肠道菌群通过各种潜在机制调节骨骼生长，如营养吸收、免疫系统成熟、释放各种代谢产物、改变胃肠道通透性、肠源性血清素和LPS诱导的全身炎症。

　　肠道菌群对养分吸收有重大影响

　　例如，胃肠道中长双歧杆菌和罗伊氏乳杆菌水平的增加通过钙、磷和镁等矿物质吸收水平的提高导致骨密度增加。肠道菌群在维生素B和K的合成中起着重要作用，维生素B和K对骨骼健康调节和胆汁酸代谢至关重要。

　　胆汁酸调节钙的吸收过程，就像脱氧胆酸抑制钙的吸收一样;然而，熊去氧胆酸会提高钙吸收过程。

　　饮食->肠道菌群->营养吸收->进一步影响骨骼

　　饮食对肠道菌群(碳水化合物作为主要能源)的组成有很大影响;因此，对营养吸收过程的影响进一步影响骨骼健康。有效的蛋白质含量对骨骼生长至关重要，而高蛋白饮食会导致胃肠道中甲烷和硫化氢等毒素的产生增加。

　　因此，饮食中适当的碳水化合物与蛋白质比例至关重要，任何偏差都会导致肠道菌群成分的破坏，从而可能导致骨代谢过程的故障。骨干细胞分化依赖于细胞因子等全身因素;此外，微生物群组成破坏导致的免疫改变会影响骨骼。

　　多种免疫因子参与骨代谢的调节

　　核因子-κB受体激活剂(RANK)、RANK配体(RANKL)和骨保护素(OPG)等多种免疫因子参与骨代谢的调节。

　　有两种类型的细胞，间充质干细胞来源的成骨细胞和单核细胞系来源的破骨细胞。单核细胞系细胞通过RANKL途径分化为巨噬细胞/树突状细胞或破骨细胞，具体取决于细胞周围的微环境。巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)的存在导致RANK表达增加，导致RANKL信号的刺激，最终通过形成破骨细胞导致骨吸收。

　　TNF-α、IL-6和IL-1等细胞因子也通过RANKL途径直接或间接放大骨吸收，因为细胞因子增加髓系细胞上RANK受体的表达。然而，OPG(RANKL的天然受体)阻止它与RANK结合，从而减少破骨细胞的生成过程。OPG的主要来源是B细胞，炎症状态下B细胞的失调导致B细胞RANKL表达升高，OPG表达降低，从而导致更高水平的骨吸收和破骨细胞过度生成。

　　血清素水平的增加与骨量的减少有关

　　据报道，肠道菌群通过维持代谢激素5-羟色胺或5-羟色胺(5-HT)的水平来影响骨代谢，5-羟色胺是由肠道嗜铬细胞在色氨酸羟化酶-1(Tph1)酶的帮助下合成的。由于这两种细胞类型，即骨细胞和成骨细胞都有5-HT受体，它通过5-HT信号转导途径在骨发育和维持的调节中起主要作用。

　　短链脂肪酸等微生物产物在骨密度调节中发挥作用

　　短链脂肪酸通过OPG和Runx信号通路参与骨矿化和骨形成;然而，丁酸通过抑制RANKL信号通路减少破骨细胞的生成过程。研究表明，短链脂肪酸通过潜在影响宿主内分泌因子(如胰高血糖素样肽1(GLP-1)和肽YY(PYY))的功能，在维持骨密度方面发挥间接作用，这些内分泌因子与骨代谢有关。

　　PYY和GLP-1均由胃肠道内分泌L细胞分泌，其中GLP-1通过破坏成骨细胞和脂肪细胞之间的平衡，从骨髓间充质干细胞分化为骨代谢调节器。然而，在绝经前妇女中，PYY与全身和髋部骨密度之间存在矛盾的联系。

　　肠道菌群改变激素水平影响骨骼健康

　　肠道菌群还通过改变肠道来源的非卵巢雌激素(如己烯雌酚和类黄酮)水平影响骨骼健康。雌激素水平低是绝经后骨质疏松风险的主要因素。

　　其他疾病中，肠道菌群和骨骼健康的联系

　　克罗恩病(CD)和肥胖会增加骨折风险，因此，将骨密度和肠道菌群联系起来。

　　早些时候，一项用于测定类风湿性关节炎(一种关节慢性炎症性疾病)中肠道菌群改变的研究显示乳酸杆菌显著增加。

　　另一份报告显示拟杆菌、普雷沃菌，Porphyromonas的数量较低。然而，最近的一项研究表明，以下菌群比例过高：Porphyromonadaceae,Carnobacterium, Parabacteroides, Phascolarctobacterium, Bacteroides,Paraprevotella. 此外，据报道，产生丁酸盐的粪杆菌、Roseburia、Subdoligranulum、瘤胃球菌、Pseudobutyrivibrio 数量减少。

　　类似地，强直性脊柱炎(关节炎的一种形式)患者在回肠末端有离散的微生物特征，属于毛螺菌科、卟啉单胞菌科、瘤胃球菌科、拟杆菌科、Rikenellaceae的细菌数量增加。Prevotellaceae和Veillonellaceae科细菌的丰度降低。