鼠李糖乳杆菌LGG通过TLR6/NF-κB通路抑制破骨细胞生成并缓解卵巢切除小鼠骨丢失

《Probiotics and Antimicrobial Proteins》：Lacticaseibacillus rhamnosus LGG Suppresses Osteoclastogenesis via TLR6/NF-κB Modulation and Attenuates Ovariectomy-Induced Bone Loss in Mice

本研究针对现有骨质疏松药物存在不良反应的临床难题，探索了益生菌鼠李糖乳杆菌LGG的无细胞上清液(LCM)对破骨细胞分化的直接抑制作用。研究人员通过体外实验证实LCM可显著抑制RANKL诱导的破骨细胞生成，并在卵巢切除(OVX)小鼠模型中有效改善骨微结构。机制研究发现LCM通过调控TLR6/NF-κB信号通路发挥骨保护作用，为益生菌干预骨质疏松提供了新靶点和理论依据。

　　

随着人口老龄化加剧，骨质疏松已成为严峻的公共卫生问题。这种以骨量减少、骨微结构破坏为特征的代谢性骨病，尤其青睐绝经后女性——全球超过2亿女性受其困扰，约40%会在绝经后遭遇骨折风险。当前临床主要依赖双膦酸盐、选择性雌激素受体调节剂等药物，虽能有效减缓骨丢失，却伴随胃肠道反应、下颌骨坏死、静脉血栓等不良反应，使得开发安全有效的替代疗法迫在眉睫。

在骨骼代谢平衡中，破骨细胞扮演着"拆迁队"角色。当雌激素水平下降，这条"拆迁队"便会过度活跃，加速骨吸收。而近年兴起的"肠道-骨轴"理论为干预提供了新思路：肠道菌群失调可能引发全身性轻微炎症，进而激活破骨细胞。益生菌作为肠道微生态调节剂，不仅具有良好安全性，更被发现在调节免疫、维持上皮屏障方面表现突出。其中，鼠李糖乳杆菌LGG（Lacticaseibacillus rhamnosus LGG）作为明星菌株，其是否能直接调控破骨细胞分化尚未明确。

为此，石河子大学附属第一医院骨科团队在《Probiotics and Antimicrobial Proteins》发表研究，探讨了LGG条件培养基(LCM)对破骨细胞分化的影响及其机制。研究人员首先通过CCK-8法验证LCM的生物相容性，随后采用TRAP染色、F-actin环成像、骨吸收陷窝实验评估破骨细胞形成和功能，利用Western blot和qRT-PCR分析关键基因表达。通过建立OVX小鼠模型，结合micro-CT扫描、组织学染色和血清标志物检测评估体内骨保护效果。转录组测序与KEGG富集分析揭示潜在通路，并通过TLR6抑制剂进行功能验证。

LGG Exhibits Minimal Cytotoxicity and Inhibits Osteoclast Differentiation and Bone Resorption In Vitro

研究显示LCM在1:5至1:80稀释度下均未表现细胞毒性。在RANKL刺激的骨髓源性巨噬细胞(BMMs)中，LCM显著减少TRAP阳性多核细胞数量（1:10稀释组：18个 vs 对照组：66个）和面积（1:10组：123,993.0μm²vs 对照组：1,010,487.1μm²），并抑制骨吸收陷窝形成（1:10组：12,962.6μm²vs 对照组：119,633.2μm²）。F-actin环染色显示LCM破坏细胞骨架极化，证实其双重抑制破骨细胞分化和功能。

LGG Suppresses the Expression of Osteoclast-Related Genes In Vitro and In Vivo

Western blot结果显示LCM剂量依赖性下调c-Fos、NFATc1、CTSK、MMP9等关键因子蛋白表达。在OVX小鼠腰椎组织中，免疫组化证实LCM逆转了OVX诱导的c-Fos、CTSK和MMP9蛋白表达升高，表明LCM在体内外均能抑制破骨细胞特异性基因表达。

LGG Preserves Bone Microstructure in OVX Mice

Micro-CT三维重建显示LCM治疗显著改善OVX小鼠腰椎和股骨远端骨小梁结构。定量分析表明LCM组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)和厚度(Tb.Th)显著提升，骨小梁分离度(Tb.Sp)降低。H&E染色直观显示LCM组骨小梁面积增加，证实LCM能有效保护雌激素缺乏导致的骨微结构退化。

LGG Increases BMD and Mitigates Resorption in OVX Mice

LCM治疗使腰椎骨矿物密度(BMD)从OVX组的0.18g/cm³升至0.25g/cm³，股骨BMD从0.16g/cm³升至0.22g/cm³。血清检测显示骨吸收标志物β-CTx水平下降，而成骨标志物BALP和P1NP无显著变化，TRAP染色显示破骨细胞数量减少，说明LCM主要通过抑制骨吸收而非促进骨形成发挥保护作用。

LGG Exhibits No Detectable Toxicity in OVX Mice

血清AST、ALT、BUN和Cr水平在各组间无统计学差异，实验期间小鼠体重稳定，证明LCM口服给药未引起肝肾功能异常，具备良好生物安全性。

LGG Suppresses Osteoclastogenesis via Inhibition of the TLR6/NF-κB Signaling Pathway

转录组测序发现490个上调基因和222个下调基因，KEGG分析显著富集于NF-κB通路。TLR6抑制剂CU-CPT22可逆转LCM对破骨细胞分化的抑制作用。Western blot证实LCM降低TLR6蛋白表达，抑制IKKα、IκBα和p65磷酸化，而TLR6抑制剂可阻断此效应，阐明LCM通过TLR6/NF-κB轴调控破骨细胞分化。

本研究首次揭示LGG通过直接靶向破骨细胞TLR6/NF-κB信号通路抑制骨吸收的新机制，突破传统益生菌主要通过免疫调节间接影响骨代谢的认知局限。相较于化学抑制剂，LCM具有天然来源、口服便捷、安全性高等优势，为骨质疏松防治提供了新策略。研究虽存在缺乏体内通路直接验证、未评估成骨细胞影响等局限，但为益生菌制剂临床转化奠定重要理论基础。随着肠道-骨轴研究深入，LGG有望成为骨质疏松综合治疗的安全辅助手段，特别适合长期预防应用。