电针缓解骨关节炎并与肠道微生物群和类固醇生物合成相关代谢物变化相关

《Frontiers in Molecular Biosciences》：Electroacupuncture alleviates osteoarthritis and is associated with changes in gut microbiota and steroid biosynthesis-related metabolites

　　

背景：电针（EA）广泛用于骨关节炎（OA），但其机制仍不清楚。研究人员调查了EA对OA大鼠的治疗效果及其潜在机制。方法：通过关节内注射碘乙酸钠建立大鼠膝OA模型。评估了EA对行为指标（缩足阈值（PWT）、体重、膝宽）、软骨病理（HE染色、番红O-固绿染色、TUNEL）和炎症因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）的影响。使用16^S rRNA测序和代谢组学分析肠道微生物群和代谢物。最后，对差异肠道微生物群和代谢物进行了整合分析。结果：EA减轻了OA大鼠的关节疼痛，增加了PWT，减少了膝肿胀，促进了软骨修复，抑制了软骨细胞凋亡。此外，EA降低了血清和滑液中IL-6、IL-1β和TNF-α的水平。EA改变了肠道微生物群组成，在科水平上增加了Muribaculaceae和Lachnospiraceae，在纲水平上增加了梭菌纲（Clostridia）和弯曲菌纲（Campylobacteria），同时减少了α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）和放线菌纲（Actinobacteria）。功能分析显示通路变化，如万古霉素类抗生素的生物合成、叶酸生物合成和维生素B₆代谢。代谢组学揭示EA调节了OA大鼠的代谢通路，特别是类固醇生物合成通路。具体而言，与对照组相比，OA组7-脱氢胆固醇（7-Dehydrocholesterol）降低，而EA治疗后其水平升高。整合分析显示41种肠道微生物群与47种代谢物之间存在关联。结论：EA缓解了OA，并与肠道微生物群组成和类固醇生物合成相关代谢物的变化有关。这些发现表明肠道微生物群-代谢物轴可能参与了EA对OA的作用。

骨关节炎（OA）是一种异质性全关节疾病，随衰老和肥胖而日益普遍，传统治疗（如药物、物理疗法、手术）仅能缓解症状，无法阻止疾病进展。电针（EA）作为针灸的现代化技术，在OA中具有镇痛和抗炎潜力，但其具体机制尚不明确。近年来，肠道微生物群（gut microbiota）失衡和代谢紊乱被发现与OA发生发展密切相关，但EA是否通过调节肠道微生物群-代谢物轴影响OA仍未知。为此，研究人员开展本研究，旨在从疼痛缓解、软骨保护、炎症抑制、肠道微生物群调节和代谢组学变化多维度系统评估EA对OA大鼠的治疗效果，探索其潜在机制。论文发表在《Frontiers in Molecular Biosciences》。

研究采用雄性Sprague-Dawley大鼠（购自广州瑞格生物技术有限公司），通过关节内注射碘乙酸钠建立膝OA模型。主要关键技术包括：von Frey纤维丝检测机械痛阈（PWT）；HE染色、番红O-固绿染色和TUNEL染色评估软骨病理；ELISA检测血清和滑液中炎症因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）；16^S rRNA基因测序（V3-V4区，Illumina NovaSeq PE250）分析肠道微生物群组成；液相色谱-质谱联用代谢组学分析代谢物变化；最后进行整合分析及KEGG通路富集分析。

**EA缓解OA大鼠的关节疼痛 (EA alleviated joint pain in rats with OA)**：通过宏观形态比较、PWT检测、体重和膝宽测量，发现EA治疗后关节疼痛减轻，PWT增加，体重增加，膝宽减小。

**EA改善OA大鼠的软骨破坏 (EA ameliorated cartilage destruction in OA rat)**：通过HE染色、番红O-固绿染色和TUNEL染色，发现EA治疗后软骨增厚、侵蚀减少、细胞凋亡率降低。

**EA缓解OA大鼠的炎症 (EA alleviated inflammation in OA rat)**：通过ELISA检测血清和滑液中IL-6、IL-1β、TNF-α水平，发现EA治疗后这些炎症因子显著降低。

**EA调节OA大鼠的肠道微生物群失调 (EA regulated gut microbiota dysbiosis in rats with OA)**：通过16^S rRNA测序，发现EA未显著影响α多样性，但改变了组成：科水平增加Muribaculaceae和Lachnospiraceae，纲水平增加Clostridia和Campylobacteria，减少Alphaproteobacteria和Actinobacteria。LEfSe分析显示OA组富集Propionibacteria，EA组富集Oscillospiraceae等。功能分析显示万古霉素类抗生素生物合成、叶酸生物合成和维生素B₆代谢通路变化。

**OA大鼠代谢变化的代谢组学分析 (Metabolomics analysis of metabolic changes in OA rats)**：通过代谢组学，发现OA与对照组相比有48个上调、13个下调代谢物，OA与EA组相比有14个上调、30个下调代谢物。共同差异代谢物包括5-乙酰氨基戊酸、橙皮素、7-脱氢胆固醇等。KEGG富集显示类固醇生物合成通路在两组比较中均显著变化，其中7-脱氢胆固醇在OA组降低，EA治疗后升高。

**差异肠道微生物群与代谢物的整合分析 (The integrated analysis of differential gut microbiotas and metabolites)**：通过整合分析，发现41种肠道微生物群与47种代谢物存在关联，其中7-脱氢胆固醇与28种微生物群相关，包括Janthinobacterium、Aeromonas、Microtrichales。

讨论部分总结了EA的多维治疗作用，指出EA可能通过调节肠道微生物群组成（如富集抗炎菌Muribaculaceae、Lachnospiraceae）和类固醇生物合成通路（如增加7-脱氢胆固醇）来缓解OA，提示“肠道微生物群-代谢物-关节轴”可能参与EA效应。但研究存在局限性：动物模型需要临床验证，样本量较小，未设假针刺对照组，且数据仅支持关联而非因果。研究结论翻译如下：本研究为EA治疗OA提供了实验证据，并提示其治疗效果可能涉及多种机制。研究人员发现EA与肠道微生物群丰度变化以及类固醇生物合成通路中7-脱氢胆固醇等代谢物变化相关，这可能有助于改善OA。这些发现为EA作为一种非药物治疗方式的应用提供了科学支持，也可能为未来OA治疗策略提供新方向。