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文章背景简介
BACKGROUND INTRODUCTION
随着人口的老龄化，骨质疏松症的发生频率越来越高，骨质强度、质量和密度下降，脆性增加，往往导致骨折。虽然骨折的发生率因国家而异，但50岁以上妇女的平均风险高达50%。然而，由于已批准药物的成本和副作用，骨质疏松症通常得不到有效治疗，这大大增加了开发廉价和安全干预措施的迫切需要。
在许多临床研究中，肠道微生物组已被证明对骨骼的数量、质量和整体强度有深远的影响。胃肠道黏膜分布着大量的免疫细胞，它们与微生物群落交流，触发代谢产物的释放或免疫反应，直接影响免疫系统。肠上皮屏障在将肠道内部结构与有害抗原和病原体分离并发挥免疫保护功能方面起着至关重要的作用。由于肠上皮细胞被紧密连接蛋白(TJs)(如ZO-1、claudin-1和occludin)封闭，肠道微生物群可以改变TJs的表达和分布，从而改变肠屏障的通透性肠道屏障的损伤允许微生物从肠转移腔进入上皮下层结构，并引发炎症反应。在骨免疫学研究中，Th17/Treg及相关炎症因子的平衡与骨代谢失调密切相关。绝经后妇女骨质疏松症发展的重要机制主要由性类固醇缺乏导致肠道屏障功能障碍以及循环脂多糖(LPS)和CD4+T细胞的增加。
益生菌治疗代谢性疾病的机制主要包括三个方面:调节肠道菌群组成、调节肠道微生物代谢物以及改善肠道屏障功能。已报道LGG对骨骼健康的免疫调节是通过全身Th17/Treg免疫调节。然而，LGG通过Th17/Treg改善骨质疏松的机制尚未得到很好的研究。本文作者前期的研究发现，卵巢摘除（OVX）大鼠模型骨质疏松的发生伴随着肠道微生态的改变，尤其是乳酸杆菌的减少与骨质疏松密切相关，血清TNF-α、IL-6、IL-6、IL-6、IL-6的表达升高。此外，益生菌调节骨代谢还可能通过上调紧密连接蛋白TJs，减少抗原呈递和肠道免疫细胞的激活来促进肠道屏障功能，从而导致骨矿物质密度的变化。
为了进一步研究在卵巢摘除（OVX）中促炎因子的变化与Th17/Treg的关系，以及益生菌鼠李糖乳杆菌GG（LGG）治疗骨质疏松的机制，重点研究LGG对肠道微生态结构的调节以及肠道屏障和相关代谢物的变化。南京中医药大学的Mengyu Guo等人开展了相关研究，并于2023年在《Gut Microbes》杂志（IF=12.2；Q1）发表了题为“Lactobacillus rhamnosus GG ameliorates osteoporosis in ovariectomized rats by regulating the Th17/Treg balance and gut microbiota structure”的文章。
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所用到的主要方法
METHODS
1、LGG的制备及益生活性检测
2、切除卵巢骨质疏松大鼠模型的制备与治疗
3、骨组织形态学研究-TRAP染色
4、ELISA
5、骨微结构检测-显微CT
6、HE染色
7、流式细胞术
8、免疫组化
9、RT-PCR
10、DNA提取及PCR
11、粪便代谢组学分析和代谢物鉴定
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文章主要内容摘要
ABSTRACT
随着对肠-骨轴认识的增加，基于肠道微生物调节绝经后骨质疏松症治疗的研究也越来越多。本文作者在前期工作的基础上，进一步探讨鼠李糖乳杆菌GG(LGG)对去卵巢摘除(OVX)诱导骨质疏松模型大鼠的治疗作用及其免疫学和微生态机制。作者发现LGG通过改变骨微结构、骨生物力学以及CTX-I、PINP、Ca RANKL表达水平对OVX大鼠具有保护作用。LGG更有利于促进成骨，这可能是骨质疏松症缓解的原因。OVX大鼠纵隔淋巴结和骨髓中Th17细胞与Treg细胞比例失调，与OVX组相对比，IGG处理后的RORγ表达下调而FOXP3表达上调。结肠、骨髓组织中TNF-α、IL-17表达升高，TGF-β、IL-10表达降低；然而，LGG处理调节了这些变化，并显著改善了Th17/Treg平衡。在肠屏障方面，作者发现LGG治疗改善了雌激素缺乏引起的炎症和粘膜损伤，增加了glp-2r和紧密连接蛋白的表达。重要的是，16S rRNA测序显示，OVX模型肠道菌群的多样性和物种丰富度发生了变化，优势肠道菌群组成差异显著，OVX组优势门厚壁菌门/拟杆菌门比例增加，LGG处理不仅调节了OVX中许多属的变化，而且增加了在其他组中没有显著变化的属的丰度，例如，与肠道炎症和次级胆汁酸的产生减少有关的Ruminococcus属也增加了，LGG还减少了与黏液层降解和炎症有关的Allobaculum属。总体而言，LGG通过调节肠道微生物组和肠道屏障以及刺激肠道和骨骼中Th17/Treg平衡来改善雌激素缺乏诱导的骨质疏松症。
简而言之，本研究的主要内容有:
1、 LGG（鼠李糖杆菌GG株）在模拟胃肠道环境中的生长曲线等益生菌特性分析
2、 LGG对OVX（卵巢切除）大鼠骨生物力学的影响及股骨微观结构的改善
3、 通过检测血清骨指标、股骨组织学形态表现出LGG调节雌激素缺乏引起的骨转换
4、 LGG对雌激素缺乏引起的肠屏障损伤的影响
5、 LGG调节肠系膜淋巴结中Th17/Treg及相关细胞因子水平
6、 LGG调节肠道和骨组织产生的炎症反应和骨质疏松症与雌激素缺乏引起的股骨Th17/Treg的相关性
7、 LGG改变OVX大鼠肠道微生物多样性
8、 LGG在多种属水平上改变OVX大鼠肠道菌群的组成
9、 LGG调节OVX大鼠的肠道微生物结构
10、 OVX大鼠肠道菌群与骨转换指标、炎症指标均有相关性
11、 经LGG处理的切除卵巢大鼠粪便代谢组学和潜在的差异代谢物
