肠道微生物调控骨髓间充质干细胞外泌体 miRNA 影响骨代谢的研究新发现

《Stem Cell Research & Therapy》：Exploring the impact of gut microbiota-mediated regulation of exosomal miRNAs from bone marrow mesenchymal stem cells on the regulation of bone metabolism

为探究肠道微生物与骨质疏松关系，研究人员开展相关研究，发现瘤胃球菌可缓解骨质疏松，意义重大。

　　在人体这个奇妙的 “小宇宙” 里，肠道微生物就像一群神秘的 “居民”，它们不仅影响着消化，还与各种健康问题有着千丝万缕的联系。骨质疏松，作为一种常见的代谢性骨病，严重影响着人们的生活质量，尤其是绝经后的女性。近年来，越来越多的研究发现，肠道微生物的失衡与骨质疏松之间似乎存在着某种隐秘的 “对话”，但具体情况却并不明晰。为了揭开这层神秘的面纱，深入了解肠道微生物与骨质疏松之间的关系，来自华北理工大学公共卫生学院、昆明医科大学第一附属医院等机构的研究人员开展了一项重要研究，该研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》上。

这项研究聚焦于肠道微生物如何通过调控骨髓间充质干细胞（BMSCs）来源的外泌体 miRNA，进而影响骨代谢。研究人员采用了多种关键技术方法，其中 16S rRNA 测序用于分析肠道微生物群落的变化；细胞实验观察 BMSCs 的成骨和成脂分化；外泌体分离和 miRNA 测序筛选关键的 miRNA；动物实验则在大鼠模型上验证肠道微生物干预对骨质疏松的影响 。

在研究结果部分，首先是卵巢切除术后大鼠肠道通透性和骨密度的变化。研究人员发现，与对照组相比，卵巢切除后的大鼠股骨变得细长，染色变浅，骨小梁减少且间距增大，胫骨组织中的骨小梁也显著减少、变细，同时脂肪空泡数量增加，炎症细胞浸润，这表明卵巢切除术诱导了大鼠的骨丢失和骨质疏松。而且，卵巢切除导致的骨质疏松还显著影响了肠道黏膜屏障的完整性和通透性，使大鼠尿液中乳果糖含量显著增加，同时外周血中 TNF-α、IL-1 和 IL-6 水平也显著升高。

接着是卵巢切除术对大鼠肠道微生物群组成的影响。通过 16S rRNA 基因测序分析，研究人员发现卵巢切除术后，大鼠肠道微生物群的 β 多样性发生了显著变化，在门水平上，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的丰度发生改变，其中厚壁菌门的丰度下降，拟杆菌门的丰度上升；在属水平上，g_Ruminococcus 和 g_Lachnospiraceae_NK4A136_group 的丰度显著降低，而 g_UCG - 005 的丰度增加，其中 g_Ruminococcus 的变化最为显著。

然后是卵巢切除术后对 BMSCs 成骨和成脂分化的影响。对 BMSCs 进行成骨诱导后，Alizarin Red 染色显示，对照组在相同诱导周期内形成的钙结节数量和密度均大于卵巢切除组；进行成脂诱导后，OVX 组细胞内脂滴数量和密度在相同诱导期内均大于对照组。基因表达分析表明，在成骨和成脂分化过程中，与对照组相比，OVX 组中 Pparγ 表达显著增加，而 Tgf-β、Wnt、RunX2 和 Osterix 等基因的表达水平显著降低。

还有 BMSCs 来源外泌体的特征和 miRNA 分析。研究人员成功从 BMSCs 中分离出外泌体，其具有典型的杯状结构，大小约为 75.89±15.39nm。对这些外泌体进行 miRNA 测序和生物信息学分析后发现，共有 28 种 miRNA 表达存在差异，其中 miR - 23b - 3p 显著上调，miR - 151 - 3p 显著下调。KEGG 通路注释分类和富集分析表明，这些差异表达的 miRNA 与骨代谢平衡、骨质疏松等疾病相关的信号通路密切相关。

最后是瘤胃球菌（Ruminococcus）对去卵巢大鼠成骨分化的影响。给去卵巢大鼠口服瘤胃球菌后，研究人员发现大鼠肠道的绒毛高度（VH）、隐窝深度（CD）、肠壁厚度和 VH/CD 显著增加，炎症细胞浸润减少，外周血中炎症因子水平降低，骨密度有所增加，骨小梁数量增多，脂肪空泡和炎症细胞数量减少。同时，瘤胃球菌干预还显著改善了 BMSCs 的成骨和成脂分化，调节了相关基因的表达。

在研究结论和讨论部分，研究表明口服瘤胃球菌能够缓解去卵巢大鼠的骨质疏松症状，恢复 BMSCs 成骨和成脂分化的平衡。瘤胃球菌可能通过调节 BMSCs 来源外泌体中 miR - 23b - 3p 和 miR - 151 - 3p 的表达，影响关键基因的表达，进而发挥作用。这项研究为探索调节肠道 - 骨轴在骨质疏松治疗和预防中的潜力提供了新方向，但仍存在一些待解决的问题，如瘤胃球菌调节 BMSCs 来源外泌体 miRNA 的具体机制，以及 miR - 23b - 3p 和 miR - 151 - 3p 的靶基因和相关信号通路等。不过，该研究成果依然为骨质疏松的治疗和预防开辟了新的思路，有望在未来推动相关领域的进一步发展，为骨质疏松患者带来新的希望。