综述：开菲尔衍生肽、益生菌和胞外多糖在骨质疏松管理中的潜力

《Current Osteoporosis Reports》：Potential of Kefir-Derived Peptides, Probiotics, and Exopolysaccharides for Osteoporosis Management

这篇综述聚焦骨质疏松。开菲尔（kefir）因独特成分受关注，其含生物活性肽、益生菌、胞外多糖等。研究发现，开菲尔衍生肽在动物模型中展现护骨潜力，相关益生菌和胞外多糖也能缓解骨量流失，为骨质疏松管理提供新方向。

　　

骨质疏松现状与治疗困境

骨质疏松是一种系统性骨骼疾病，以骨矿物质密度（BMD）降低和骨微结构受损为特征，导致骨骼脆性增加，易发生骨折。2022 年，全球骨质疏松患病率约为 19.7%，其中绝经后骨质疏松占比居多。由于在骨折发生前常无症状，骨质疏松被称为 “无声” 的流行病。

目前治疗骨质疏松的药物主要有抗骨吸收药物（如双膦酸盐，抑制破骨细胞活性）、促骨形成药物（如特立帕肽，刺激新骨生长）以及具有双重作用的药物（如地诺单抗、选择性雌激素受体调节剂）。然而，这些药物存在诸多问题，长期使用双膦酸盐可能引发颌骨坏死、非典型股骨骨折等严重并发症，促骨形成药物如特立帕肽价格昂贵，并非所有患者都能负担得起。因此，寻找天然、安全的替代疗法成为研究热点，开菲尔（kefir）因其潜在的骨保护作用受到广泛关注。

开菲尔及其成分

开菲尔是一种通过牛奶发酵制成的酒精酸性饮料，由开菲尔粒发酵而成。开菲尔粒含有多种细菌和酵母，赋予了开菲尔益生菌特性，使其具有抗炎、抗氧化、抗高血压、抗菌、抗癌、降脂和免疫调节等多种功能，对大脑、肝脏、胃肠道和骨骼健康都有益处。开菲尔的健康促进特性源于其丰富的益生菌以及发酵过程中产生的生物活性肽、胞外多糖（EPS）、有机酸、维生素和矿物质等多种生物活性物质。这些成分不仅有助于维持肠道健康，还能调节新陈代谢、平衡免疫反应，降低多种慢性疾病风险。开菲尔的种类因开菲尔粒来源和发酵工艺的不同而有所差异，可满足不同的饮食偏好和健康需求。

开菲尔肽在骨质疏松防治中的作用

1. 动物实验研究：Chen 等人首次研究发现，给去卵巢（OVX）大鼠补充不同剂量（164、328 和 656mg/kg BW/day）的开菲尔 12 周后，大鼠全身骨吸收生物标志物 I 型胶原 C 端肽（CTX）显著降低，股骨微结构得到明显改善，表现为 BMD、骨体积（BV/TV）、骨小梁数量（Tb.N）和骨小梁厚度（Tb.Th）增加，骨小梁分离度（Tb.Sp）减小，皮质骨的机械性能也得到增强，高剂量开菲尔的效果与一线抗骨质疏松药物阿仑膦酸钠相当。后续研究表明，开菲尔发挥作用可能与促进肠道钙吸收有关。
2. 临床试验研究：Tu 等人进行的临床试验显示，在 6 个月内，给骨质疏松患者同时服用开菲尔（1600mg/day）和碳酸钙（CaCO₃，1500mg/day），与单独服用 CaCO₃相比，患者的 BMD 显著提高。此外，联合治疗 3 个月后，T 评分＞ -1 的患者血清 β -CTX 降低，6 个月后血清骨钙素（OC）升高，血清甲状旁腺激素（PTH）也有所增加。该研究表明开菲尔摄入有助于减少骨吸收、增加骨形成，改善骨质疏松患者的髋部 BMD。
3. 不同骨质疏松模型研究：同一研究小组在多种小鼠骨质疏松模型中评估了开菲尔肽（KPs）的有效性。在 OVX 小鼠中，KPs 表现出不依赖 CaCO₃的骨保护作用，还能调节肠道菌群，增加有益菌，减少潜在病原体，从而改善骨骼健康。在醛糖还原酶 1 家族成员 A1（AKR1A1）基因敲除（KO）小鼠模型中，KPs 通过减轻全身炎症和氧化应激，调节核因子 κB 受体激活剂配体（RANKL）与骨保护素（OPG）的比例，抑制 RANKL 诱导的破骨细胞生成，促进成骨细胞分化和矿化，有效改善骨质疏松症状。在凝血因子 VIII（F8）基因敲除小鼠模型中，KPs 能恢复股骨和腰椎的骨小梁结构，增强股骨皮质骨的机械强度，降低血清 RANKL/OPG 比值和促炎细胞因子 IL-6 浓度，提高骨形成标志物碱性磷酸酶（ALP）水平，降低骨吸收标志物 CTX 水平，对血友病诱导的骨质疏松有潜在治疗作用。在载脂蛋白 E（ApoE）基因敲除小鼠模型中，KPs 干预可减轻全身和血管特异性炎症及氧化应激，减少血管中的脂质、胶原蛋白和钙矿物质沉积，减轻股骨骨量流失。
4. 对骨折修复的作用：在大鼠股骨骨折模型中，给予 400mg/kg 的 KPs 干预 4 周，与未治疗的大鼠相比，骨折部位完全愈合，骨间隙愈合，初始骨折线消失，同时骨形成相关因子如 Col1a1、Alp、Spp1、Vegfa 和 Cox2 的表达上调。这表明 KPs 作为营养补充剂在加速临床骨折愈合方面具有潜在应用价值。

具有骨保护作用的生物活性肽

1. 酪蛋白磷酸肽（CPPs）：CPPs 是研究较为深入的牛奶酪蛋白衍生生物活性肽，具有钙结合活性。研究发现，补充 CPPs 可预防 OVX 大鼠骨量下降，促进肠道钙吸收，提高血清钙和 OC 水平，降低血清 ALP 和 PTH 水平。Liu 等人从商业 CPP 混合物中分离出钙结合肽 β -CN（16 - 40），该肽能通过上调 TRPV6 钙通道蛋白的表达，促进 Caco - 2 细胞的钙转运，在体内也能改善骨形成、预防骨吸收。但 CPPs 促进钙吸收的效果存在争议，可能与评估钙生物利用度的方法差异有关。
2. 其他生物活性肽：ACE 抑制三肽（IPP 和 VPP）、酪蛋白衍生的抗氧化肽（EDVPSER、NAVPITPTL、VLPVPQK 和 HPHPHLSF）以及乳清衍生的 ACE 抑制肽（YLLF 和 WLAHK）和抗氧化肽（YVEEL）等在体外均表现出刺激成骨细胞增殖和分化的能力。其中，VLPVPQK、YVELL 和 YLLF 在 OVX 大鼠中进一步证实了其骨保护潜力。抗氧化肽发挥骨保护作用可能是因为氧化应激在慢性炎症性骨病的发展中起重要作用，过量的活性氧（ROS）会促进破骨细胞生成、抑制成骨细胞生成。ACE 抑制肽可能通过抑制 ACE，阻止血管紧张素 I 转化为血管紧张素 II，从而防止血管紧张素 II 诱导的成骨细胞线粒体功能障碍和凋亡，促进成骨细胞分化。研究还从 KPs 中分离出生物活性肽 KFP - 1，其覆盖 κ -CN（138 - 154）序列，能促进小鼠肠道钙吸收，抑制体外破骨细胞生成，促进成骨细胞生成，在 AKR1A1 - KO 小鼠骨质疏松模型中发挥骨保护作用。

具有骨保护益处的益生菌

1. 益生菌种类及作用机制：利用分子生物学方法对开菲尔粒和相关产品的微生物生态系统进行研究发现，开菲尔粒中乳酸菌属是主要微生物群落。许多存在于开菲尔粒或牛奶开菲尔饮料中的益生菌在动物和人体中都表现出骨保护作用，如嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum）、瑞士乳杆菌（Lactobacillus helveticus）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）、双歧杆菌（Bifidoacterium bifidum）、动物双歧杆菌乳亚种（Bifidoacterium animalis subsp. lactis）、克劳氏芽孢杆菌（Bacillus clausii）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）等。
2. 具体研究案例：Dar 等人首次报道嗜酸乳杆菌可通过调节 OVX 小鼠调节性 T 细胞（Treg）和辅助性 T 细胞 17（Th17）的比例，抑制破骨细胞生成相关因子（IL - 6、IL - 17、TNF -α 和 RANKL）的表达，促进抗破骨细胞生成因子（IL - 10、IFN -γ）的表达，从而改善绝经后骨质疏松。Chen 等人发现嗜酸乳杆菌能抑制 OVX 小鼠全身炎症细胞因子（IL - 1β、IL - 6 和 TNF -α）水平，改变肠道微生物多样性，降低 Firmicutes/Bacteroidetes 比值，预防骨量流失。Dong 等人则阐明绝经后骨质疏松患者肠道中嗜酸乳杆菌和短链脂肪酸（SCFAs）如丁酸水平降低，补充嗜酸乳杆菌和丁酸可有效减轻 OVX 小鼠全身骨量流失，抑制破骨细胞形成和骨吸收，在体外也能抑制 RANKL 介导的破骨细胞分化和骨吸收活性。Montazeri - Najafabady 等人评估了嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）对 OVX 大鼠的骨保护特性，结果显示这三种益生菌均能提高 OVX 大鼠的 BMD、骨矿物质含量、骨面积和生化参数，且它们的后生元（上清液和细菌裂解物）也具有类似的骨保护作用。Gholami 等人发现联合使用嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可显著改善 OVX 大鼠的 BMD 和骨矿物质含量，显示出明显的协同效应。

发酵乳杆菌作为益生菌在未接受骨质疏松药物治疗的绝经后妇女中进行了为期 6 个月的试验，结果发现其能维持血清骨转换标志物 OC 水平，增加股骨颈 BMD。瑞士乳杆菌是西藏开菲尔粒微生物群落中的第三大优势物种，干预实验观察到它能通过增强骨形成、减少骨吸收来减轻骨重塑过程，减少 OVX 大鼠的骨量流失。Parvaneh 等人还证明了瑞士乳杆菌和长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）联合使用的有效性，但单菌株补充对骨骼的效果更优。Yang 等人研究发现植物乳杆菌和副干酪乳杆菌对 OVX 小鼠绝经后骨质疏松有潜在防治作用，能上调成骨细胞标记基因（BMP - 2、ALP 和 OC）的表达，下调破骨细胞标记基因（RANK、c - Fos 和 TRAP）的表达，且副干酪乳杆菌的效果优于植物乳杆菌。Ohlsson 等人的研究表明，单独使用副干酪乳杆菌菌株或混合使用两种植物乳杆菌菌株和一种副干酪乳杆菌菌株均能保护小鼠免受 OVX 诱导的骨量流失，降低血清 CTX、TNF -α 和 IL - 1β 水平，增加 OPG 和 Treg 细胞数量。Jansson 等人在早期绝经后妇女中进行的安慰剂对照人体试验显示，补充上述三种菌株的混合物 12 个月后，益生菌治疗组腰椎 BMD 下降幅度明显小于安慰剂组，说明该混合物对早期绝经后妇女腰椎骨量流失具有预防作用。

鼠李糖乳杆菌被报道可预防替诺福韦酯（TDF）和 OVX 手术诱导的小鼠骨量流失。Liu 等人发现鼠李糖乳杆菌可通过调节骨髓、脾脏和肠道中的 Treg/Th17 细胞平衡，增加肠道屏障完整性，减少破骨细胞生成相关细胞因子表达，重建肠道菌群，改变代谢物组成，减轻 TDF 诱导的小鼠炎症反应。Sapra 等人报道在 OVX 小鼠中，鼠李糖乳杆菌也通过调节 Treg/Th17 细胞平衡发挥类似的保护作用。Tyagi 等人则证明鼠李糖乳杆菌可刺激正常年轻小鼠的骨形成，其机制是通过增加丁酸的产生，扩大肠道和骨髓中的 Treg 细胞池，上调 CD8⁺ T 细胞中骨形成相关基因 Wnt10b 的表达，激活成骨细胞中的 Wnt 信号通路。

双歧杆菌和动物双歧杆菌乳亚种在 Zhang 等人的研究中显示可保护小鼠免受 OVX 诱导的骨量流失，其机制包括减少炎症细胞因子表达、减轻肠道炎症、抑制破骨细胞增殖，还能影响 OVX 小鼠的肠道菌群，双歧杆菌可增加结肠中有益菌如乳杆菌和 Colidextribacter 的丰度，动物双歧杆菌乳亚种可增加双歧杆菌的丰度，减少 Desulfovibrio 和 Ruminococcus 的水平。Dar 等人的研究证实克劳氏芽孢杆菌通过调节 Treg/Th17 细胞平衡，减轻 OVX 小鼠的骨量流失。Takimoto 等人对健康绝经后女性进行的研究表明，补充枯草芽孢杆菌 24 周可显著降低尿和血清中骨吸收标志物水平，增加全髋 BMD，调节肠道菌群，使双歧杆菌属相对丰度增加，梭杆菌属相对丰度减少。3. 益生菌干预剂量：通常，OVX 大鼠的典型益生菌干预剂量为每天 10⁹ CFU，持续 4 周以上；人类受试者一般每天摄入约 10⁹ - 10¹⁰ CFU，持续至少 6 个月。每克开菲尔粒含有 10⁸ CFU 的乳酸菌，饮用一杯开菲尔可能摄入约 10 亿 - 30 亿 CFU 的益生菌。虽然目前尚无直接证据证明开菲尔衍生益生菌对骨质疏松的防治作用，但开菲尔通过其丰富的益生菌群对骨骼健康的益处值得期待。

胞外多糖（EPS）

1. 开菲尔胞外多糖的特性：EPS 是开菲尔发酵过程中乳酸菌利用多种碳水化合物产生的，它不仅能改善开菲尔饮料的质地和风味，还可作为益生元促进有益微生物生长，维护肠道健康。开菲尔粒中的主要益生菌 Lactobacillus kefiranofaciens 是产生开菲尔胞外多糖（kefiran）的重要菌株，与酿酒酵母共培养时，kefiran 的产量可达 2.58g/L。kefiran 是一种水溶性分支 EPS，由大致等量的 D - 葡萄糖（Glc）和 D - 半乳糖（Gal）组成，具有复杂的结构，其分子量范围为 55 - 10⁴ kDa。kefiran 因其出色的流变学特性在食品工业和医学领域有广泛应用，还具有抗炎、抗氧化、抗菌、促进伤口愈合和抗肿瘤等多种生物活性。
2. 对骨质疏松的影响机制：虽然 kefiran 对骨质疏松的影响尚未完全明确，但推测其可能通过间接机制发挥骨保护作用。炎症在骨重塑中起重要作用，是骨质疏松进展的关键因素，绝经后妇女体内促炎细胞因子如 IL - 1β、IL - 6 和 TNF -α 水平升高，可促进破骨细胞生成。Furuno 等人发现 kefiran 可通过抑制 Akt 和 ERK 通路，抑制骨髓来源的肥大细胞脱颗粒和 TNF -α 的产生，发挥抗炎作用。肥大细胞在骨质疏松发展中起重要作用，绝经后骨质疏松患者骨髓中肥大细胞数量增加，肥大细胞缺陷小鼠可免受 OVX 诱导的骨量流失，肥大细胞释放的多种介质可促进破骨细胞形成、抑制成骨细胞活性，导致骨吸收。Liao 等人证明 kefiran 可通过抑制 NF -κB 信号通路，减轻脂多糖（LPS）诱导的小鼠全身炎症。Bahari 等人发现 kefiran 可降低单核细胞（破骨细胞前体细胞）中促炎细胞因子的表达。这些研究表明 kefiran 可能通过抑制促炎细胞因子的分泌，减轻全身炎症反应，进而抑制破骨细胞分化和骨吸收。

此外，一些传统中药植物如黄芪、牛膝和杜仲的多糖已被证明可调节肠道菌群，影响骨代谢。研究发现 kefiran 可作为双歧杆菌生长的底物，促进双歧杆菌的生长，改变其转录组，影响与膳食聚糖代谢和宿主 - 微生物效应分子相关的基因表达。Hamet 等人证实 kefiran 对小鼠肠道菌群具有双歧杆菌增殖作用，可增加肠道中双歧杆菌的水平，且对乳杆菌无影响。老年人和慢性肠道炎症患者肠道中双歧杆菌水平往往较低，摄入 kefiran 可能有助于提高其水平。其他存在于开菲尔粒中的乳酸菌也能产生 EPS，如从发酵乳中提取的 L. paracasei 菌株产生的 EPS 可改变肠道菌群，增加 SCFAs（如丙酸和丁酸）的产生，对肠道健康有益；L. plantarum 产生的 EPS 可影响小鼠肠道菌群，增强宿主免疫力，降低炎症性肠病相关症状的风险。

未来研究方向

自 1990 年以来，全球与骨质疏松相关的残疾调整生命年、死亡和骨折负担不断增加。与此同时，全球不同人群对具有健康益处的天然食品的消费趋势日益增长，开菲尔和其他发酵乳制品作为日常饮食的一部分，受到越来越多人的关注。

开菲尔的健康促进作用源于其丰富的生物活性成分，本综述重点介绍了开菲尔肽对骨骼健康的有益影响，深入探讨了开菲尔衍生益生菌和 kefiran 的骨保护潜力。然而，目前关于开菲尔骨保护作用的研究仍处于早期阶段，未来需要进一步验证开菲尔衍生益生菌和 kefiran 在预防骨质疏松方面的有益效果，挖掘更多开菲尔衍生的生物活性肽和益生菌，明确 kefiran 的功效和应用，以揭开这种传统发酵饮料的神秘面纱。

结论

开菲尔作为一种传统发酵饮料，因其独特的生物活性成分组合，在骨质疏松管理方面具有巨大潜力。这些成分通过多种机制促进骨骼健康，如生物活性肽影响破骨细胞和成骨细胞的形成与活性，益生菌（及其代谢产物如 SCFAs）和 EPS（kefiran）调节肠道菌群，减少肠道炎症和菌群失调。虽然研究尚处于早期，但开菲尔作为一种天然的骨质疏松预防和管理方法值得进一步研究。未来研究应聚焦于作用机制、<