肠道微生物的 “神奇力量”:B. lactis A6 改善骨肌流失的新发现

【字体: 时间:2025年02月26日 来源:Bone Research 14.3

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  为探究肠道功能障碍与骨肌流失关系及潜在疗法,中国人民解放军总医院研究人员开展关于B. lactis A6 作用的研究,发现其可改善骨肌流失,为相关疾病防治提供新思路。

  肠道,这个人体的 “第二大脑”,看似与骨骼、肌肉相距甚远,实则暗藏着千丝万缕的联系。近年来,一种被称为骨肌减少症(Osteosarcopenia)的复杂代谢疾病逐渐进入人们的视野,它以系统性的肌肉和骨骼流失为特征,严重影响着患者的生活质量,甚至危及生命。令人担忧的是,越来越多的研究发现,肠道功能障碍与骨肌减少症之间存在着紧密的关联,尤其是在患有慢性胃肠道疾病,如炎症性肠病(IBD)的患者中,肌肉和骨骼流失的现象更为常见,这使得他们面临着更高的跌倒、骨折风险,死亡风险也大幅增加。
目前,针对肌肉减少症的药物干预仍处于研发阶段,而现有的骨质疏松症治疗方法,虽然能在一定程度上缓解症状,但却伴随着诸如颌骨坏死、非典型骨折等令人困扰的副作用。更为关键的是,科学界对于肠道功能障碍引发骨肌流失的具体机制,以及如何有效干预这一过程,仍知之甚少。在这样的背景下,中国人民解放军总医院的研究人员勇敢地踏上了探索之旅,致力于揭开肠道与骨肌之间神秘联系的面纱,为解决这一医学难题寻找新的方向。

经过深入研究,研究人员发现,肠道功能障碍确实会引发肌肉和骨骼流失,同时伴随着肠道微生物群落的失衡。不过,令人振奋的是,他们发现了一种名为动物双歧杆菌乳亚种 A6(Bifidobacterium animalis subsp. lactis A6,简称B. lactis A6)的益生菌,它能够通过调节肠道微生物群落的组成,促进丁酸产生菌的生长,显著改善肌肉和骨骼流失的状况。不仅如此,研究还揭示了丁酸在其中的关键作用,它可以修复受损的肠道屏障,抑制 NF-κB 通路的激活(NF-κB 通路是一种与炎症反应密切相关的信号通路,在多种疾病的发生发展过程中发挥着重要作用),减少炎症因子的分泌,从而对肌肉和骨骼起到保护作用。这一研究成果为骨肌减少症的防治提供了全新的视角和潜在的治疗策略,有望在未来为广大患者带来新的希望。该研究成果发表在《Nature Reviews Rheumatology》期刊上。

在研究过程中,研究人员采用了多种关键技术方法。他们通过构建葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的肠道功能障碍小鼠模型和广谱抗生素(ABX)处理的小鼠模型,模拟肠道功能障碍的病理状态。运用高通量 Illumina 测序、宏基因组分析等技术,深入探究肠道微生物群落的变化。借助微计算机断层扫描(micro-CT)、组织学染色、qPCR 等手段,对肌肉和骨骼的结构、功能以及相关基因表达进行检测分析。同时,通过短链脂肪酸(SCFAs)检测技术,测定丁酸等代谢产物的含量,从而全面揭示肠道微生物、丁酸与骨肌流失之间的内在联系。

研究结果具体如下:

  1. DSS 诱导的肠道功能障碍导致小鼠骨肌流失:研究人员利用 DSS 诱导小鼠发生结肠炎,发现小鼠血清肌酸激酶(CK)水平升高,表明肌肉受到损伤;肢体握力、悬线时间和运动能力下降,肌肉重量减轻,肌肉萎缩标记物Atrogin-1Murf-1表达增加。同时,小鼠股骨的骨小梁减少,骨密度(BMD)、骨体积 / 总体积(BV/TV)等指标降低,骨形成相关蛋白和基因表达减少,骨吸收增加。通过粪便微生物群移植(FMT)实验发现,来自正常小鼠和年轻小鼠的粪便微生物移植能够改善 DSS 诱导的小鼠骨肌流失,凸显了肠道微生物在骨肌健康中的重要作用。
  2. 微生物群失调与肠道功能障碍诱导的骨肌流失相关:对对照组和 DSS 处理组小鼠的微生物组分析显示,DSS 暴露导致小鼠肠道微生物群落结构改变,厚壁菌门、放线菌门减少,拟杆菌门增加,多种有益菌如BifidobacteriumAkkermansia等丰度下降。对 IBD 患者和健康个体的研究也发现,IBD 患者肠道微生物群落存在类似变化,进一步证实了微生物群失调与骨肌流失的关联。
  3. 益生菌B. lactis A6 缓解骨肌流失:给予 DSS 暴露小鼠B. lactis A6 干预后,小鼠体重增加,血清 CK 水平降低,肌肉功能和质量改善,肌肉纤维类型向有利于力量和收缩的方向转变。同时,小鼠骨密度和骨小梁结构改善,骨形成增加,骨吸收减少。在广谱抗生素处理的小鼠模型中,B. lactis A6 同样能改善骨肌流失,充分证明了其对骨肌健康的积极作用。
  4. B. lactis A6 通过促进丁酸产生菌和增强丁酸生成改善骨肌流失B. lactis A6 处理后,小鼠肠道屏障功能增强,炎症反应减轻,肠道微生物群落中丁酸产生菌如ClostridiumEubacterium等增加,丁酸生成相关代谢途径增强。通过体外共培养实验和体内实验表明,B. lactis A6 可通过与C. butyricum的交叉喂养机制,促进丁酸生成,为其改善骨肌流失提供了有力的机制支撑。
  5. B. lactis A6 逆转骨肌减少症相关的丁酸消耗:GC-MS 分析显示,DSS 暴露导致小鼠血清、肌肉和骨骼组织中丁酸水平显著降低,而B. lactis A6 处理后丁酸水平显著回升,表明B. lactis A6 能够有效恢复被 DSS 消耗的丁酸水平,这与丁酸在维持骨肌健康中的重要作用相呼应。
  6. 丁酸补充缓解骨肌流失并保护肠道屏障功能:给予小鼠丁酸补充后,小鼠体重增加,肌肉功能和质量改善,骨密度和骨小梁结构增强,骨形成增加,骨吸收减少。同时,丁酸能够保护肠道屏障功能,调节肠道微生物群落,增加有益菌丰度,进一步验证了丁酸在改善骨肌流失中的关键作用。
  7. 丁酸减少 T 细胞炎症并抑制 NF-κB 通路激活:研究发现,DSS 暴露使骨髓 T 细胞向促炎表型转变,丁酸处理可逆转这一趋势,降低血清中炎症细胞因子水平。进一步研究表明,丁酸能够抑制 NF-κB 通路激活,通过构建不同干预组实验证实,NF-κB 是丁酸发挥保护作用的关键靶点,丁酸通过调节 NF-κB 通路有效减少骨肌流失。

综上所述,该研究深入揭示了肠道微生物群在肠道功能障碍诱导的骨肌流失中的重要作用,明确了B. lactis A6 通过调节肠道微生物群、促进丁酸生成、抑制 NF-κB 通路激活等机制改善骨肌流失的作用。这不仅加深了人们对肠道与骨肌系统相互作用的理解,更为骨肌减少症等相关疾病的防治提供了新的理论依据和潜在的治疗靶点。不过,研究人员也指出,虽然目前取得了重要进展,但仍有许多问题需要进一步探索,如B. lactis A6 对其他短链脂肪酸的影响、在不同人群中的疗效差异等。未来,随着研究的不断深入,有望为骨肌健康领域带来更多突破,为广大患者带来更有效的治疗方案。
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