肠道菌群、IGF-1与骨代谢联系机制的研究进展

近年来,肠道菌群与骨质疏松症等骨代谢相关疾病的关系逐渐成为研究热点。肠道菌群可以介导多种信号途径,影响成骨细胞和破骨细胞的相对活性,从而改善骨骼健康。这些途径包括OPG/RANKL/RANK、Wnt/β-catenin和IGF-1/IGF-1R。通过补充益生菌或移植肠道菌群来增加骨量,减少骨量丢失,正成为预防骨质疏松症或缓解儿童营养不良所致生长缺陷的可行性方案。这作为一种内源性宿主调节的"自然"疗法,既安全有效,又易于接受。本文综述了肠道菌群、胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)和骨代谢三者间的相互联系,并在动物模型实验中,总结肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)诱导IGF-1产生来调控骨代谢,促进生长发育的具体作用机制,为上述治疗方式提供一定的理论依据。     

肠道菌群及其代谢物与骨代谢的关系及其潜在机制的研究进展

随着人口老龄化的发展,骨质疏松的发病率越来越高,其并发的骨折也给社会和家庭带来沉重的经济负担。近年来许多研究表明肠道菌群可影响机体骨代谢,其中涉及的可能机制大部分尚未明确。肠道菌群定植在人体肠道中,可通过发酵产生大量的代谢产物如短链脂肪酸（short chain fatty acids,SCFAs）、吲哚衍生物、多聚胺、腺苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP） 等,可能对骨代谢产生重要的影响。其中以短链脂肪酸的研究最多,短链脂肪酸可促进骨形成,其影响骨代谢的机制可能是通过促进胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor-1,IGF-1）、胰高血糖素样肽1（glucagon-like peptide-1,GLP-1）的分泌而间接起作用。此外,植物雌激素、膳食植物多酚对骨代谢具有保护作用,这些作用依赖肠道菌群的存在。肠道菌群可将植物雌激素、膳食植物多酚等分解为具有更大活性的代谢物,从而对骨代谢产生调控作用。本文通过对肠道菌群及其代谢物与骨质疏松的相关性研究进行综述,总结了肠道菌群代谢物的种类、与骨代谢的关系以及其调控骨代谢的潜在机制,为肠道菌群防治骨质疏松的进一步机制研究奠定基础。     

中药通过调控短链脂肪酸防治骨质疏松症的研究进展

肠道菌群微生物是与宿主共生的一个大的生物群落，当其发生紊乱时将会导致多种疾病的发生，尤其是全身代谢性疾病。其代谢产物也对全身代谢性疾病起到重要的调控作用，尤其是骨代谢性疾病。短链脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)是肠道微生物群所产生的一类代谢产物，能够很好地反映肠道菌群微生物的功能，大量的研究证明其在骨代谢性疾病中起着调控作用。中药在调控肠道菌群微生物及其代谢产物中有很大的作用，尤其是对于SCFAs的调控。笔者就单味中药及提取物与中药复方通过调控SCFAs影响骨代谢，从而在防治骨质疏松症方面的研究进行总结，以期为骨质疏松症的预防和治疗提供新思路。     

肠道菌群影响骨代谢的机制研究进展

肠道菌群在维持人体健康中起主要作用.肠道菌群与骨代谢联系密切,其对骨骼形成或破坏的作用机制可由免疫系统介导,可通过调节破骨细胞诱导因子、调节性T细胞表达以及辅助性T细胞17 分化等途径增强或抑制破骨细胞活性.肠道菌群也可以影响雌激素、胰岛素样生长因子-1 、5-羟色胺等内分泌激素,从而影响骨骼健康.肠道菌群还可通过自身...     

基于肠-骨轴探讨肠道菌群对骨代谢影响的研究进展

肠道菌群被称为人体第二大基因库,在骨稳态中发挥着极其重要的作用,这也被越来越多的研究所证实。虽然骨重建的自然生理过程与骨吸收的发病机制已经比较清楚,但肠道菌群与骨代谢的关系仍未完全明确。肠-骨轴一词可被用来概括肠道微生物调控骨代谢的途径。根据现有研究,肠道菌群调节骨代谢的机制主要从菌群及营养物质代谢产物、免疫调节、肠粘膜屏障、内分泌调节等几个方面进行论述。笔者旨在通过总结肠道菌群对骨代谢影响的研究进展,为基于肠道菌群治疗部分骨科疾病提供理论参考。     

肠道免疫功能与骨代谢的研究进展

肠道黏膜屏障有助于防止肠道内菌群紊乱,食物、化学药物等直接与黏膜裸露面接触,这对于疾病的发生尤为重要,其免疫功能对机体的健康作用越来越受到人们的重视。肠道免疫功能具有一般性的屏障作用,还能参与体液免疫和细胞免疫过程,在机体肠道内环境的调节中起重要作用。肠道免疫屏障构成复杂且受肠道菌群、饮食等的影响,能通过多种途径影响骨代谢,与骨质疏松症的发生关系密切,研究肠道菌群、免疫系统、骨代谢三者的关系,有助于进一步阐明肠道菌群通过调控宿主免疫系统来作用于机体骨代谢的机制,这可能对临床治疗骨质疏松症提供一种新的思维策略。本文将从几个方面阐述肠道免疫功能与骨代谢的研究进展。     

HIF-1α在骨血管及骨代谢方面与骨质疏松症相关性研究进展

骨质疏松症(osteoporosis,OP)是一种骨退行性慢性代谢性疾病,以骨量减少、骨组织微观结构退化,易骨折和骨的力学性能下降为特征。骨血管的生成、骨代谢中骨生成和骨吸收的平衡以及骨髓间充质干细胞的增殖、迁移和向成骨分化作用对于骨质疏松的发生发展及防治至关重要,氧是骨细胞生长、发育及功能代谢的重要条件,骨微环境处于天然的低氧状态下,其中维持骨稳态的成骨细胞和破骨细胞均属于氧感应细胞,缺氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)是具有转录活性的核蛋白,其活性亚基HIF-1α是细胞感知和适应氧调节机制的核心调控因子,在细胞氧调控中发挥着不可替代的作用,HIF-1α对骨血管生成以及骨代谢作用的研究为骨质疏松症的防治提供了更多可能。研究证明HIF-1α可通过多种信号通路、蛋白、miRNA等调节骨血管生成、成骨细胞和破骨细胞生成分化,调控骨髓间充质干细胞的增殖、迁移以及向成骨分化作用,HIF-1α可能成为防治骨质疏松症极具潜力的新靶点。本文旨在综述HIF-1α在骨血管生成及骨代谢方面对骨质疏松症发生发展的影响及防治作用。     

不同机械力学刺激对骨成骨作用的研究进展

机械力学刺激是影响骨组织生长改建的调控因素,在骨创伤后修复过程中有着重要意义。机械刺激通过作用于细胞外基质-整合素-细胞骨架系统、力敏感性离子通道、G蛋白偶联受体激酶系统等多种信号途径来转导力学信号,从而调控细胞代谢活动和基因表达等应答反应。压缩应力,拉伸应力和流体剪切力是3种最基本也是最重要的机械力类型。近年来,越来越多的文献报告了3种机械应力在刺激骨成骨作用中有积极影响,包括促进成骨细胞增殖和分泌基质,调控破骨细胞凋亡过程,刺激间充质干细胞向成骨分化等来影响骨重建过程。然而,对于机械刺激在细胞内的信号转导机制,以及应力对骨成骨的作用机制,作用方式,作用参数及作用效应等,目前还未有定论。现将这些不同机械力学刺激对骨成骨作用的最新研究结果综述如下,为今后进一步揭示骨组织在机械应力下的代谢和重建机制奠定基础。     

H型血管调控骨代谢防治骨质疏松症的相关机制研究

骨质疏松症(osteoporosis, OP)是骨科常见疾病,极大地影响患者的生活质量。随着临床上对于防治OP的研究日益深入,有研究者发现,血管形成与骨形成之间存在一定的相关性,其中以H型血管与OP的关系最为密切。研究表明,血小板衍生生长因子(PDGF)、缝隙引导配体3(SLIT3)、缺氧诱导因子-1(HIF-1α)和血管内皮生长因子(VEGF)可以通过干预H型血管的形成,从而参与骨代谢的调控,但是目前对其具体作用机制尚不明确。本文就H型血管的特点、相关因子的作用机制与H型血管在防控OP中的应用作一综述,以期为OP的防治提供新思路和新方法。     

miRNA在骨质疏松症中的作用及中医药干预研究进展

骨质疏松症(osteoporosis, OP)是一种全身性代谢性骨骼疾病,目前公认的发病机制主要为骨吸收大于骨形成所引起的骨重塑失衡。微小核糖核酸(MicroRNA,miRNA)在参与调控骨重塑的基因表观遗传机制中扮演重要角色,可通过靶向上游关键调控因子(Runx2、RANKL等)及相关信号通路(Wnt/β-catenin通路、PI3K/Akt通路等)调控骨髓间充质干细胞成骨分化、成骨细胞分化及破骨细胞分化等细胞代谢进而影响骨重塑。中医药防治OP历史悠久,确有疗效,具有多通路、多靶点协同的特点。随着分子生物学研究的不断深入,中医药可通过干预多种miRNA表达参与调控成骨及破骨分化,进而改善骨代谢防治OP。该文通过总结多种miRNA调控相关因子影响成骨及破骨分化的靶向作用机制及中医药干预miRNA防治OP的研究成果,为探索miRNA在OP中的作用机制及中医药防治OP提供理论依据。     

免疫微环境对绝经后骨质疏松症的影响

绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis, PMOP)是由于雌激素缺乏导致的、以骨量减少和骨组织微结构破坏为特征的的疾病。近年来，越来越多的观点认为免疫微环境与该病的发生发展密切相关，多种免疫细胞及其分泌的细胞因子通过RANK/RANKL/OPG等信号途径调控成骨细胞和破骨细胞的生物学功能，从而影响骨稳态失衡。因此，基于骨免疫学的免疫微环境逐渐成为PMOP防治研究的主要靶标之一。笔者综述了骨代谢相关的免疫细胞如T细胞、B细胞、巨噬细胞、肥大细胞和单核细胞对PMOP的发生发展以及对骨折愈合的影响，并总结基于骨免疫学的PMOP治疗靶点，以期为未来PMOP的药物开发及临床应用提供新的思路。     

细胞焦亡与骨质疏松症关系研究

骨质疏松症(osteoporosis， OP) 是一种以骨组织微结构退化、骨密度和骨量降低为特征的骨代谢疾病。近年来国内外相关实验研究总结OP以及骨细胞病理进程发现，细胞焦亡（pyroptosis）机制对该病有着重要介导作用。细胞焦亡属于机体的天然免疫反应，多种炎症小体介导的细胞焦亡在OP中发挥重要作用，但细胞焦亡介导OP的发生机制尚未明确。因此，阐明细胞焦亡的信号机制和与OP的联系，从而采取针对性的靶向治疗，对于防治OP有着重要意义。此外，近年来随着中医药分子水平的研究逐渐深入，中医药抑制细胞焦亡改善OP骨细胞代谢的研究逐渐增多，中医药参与靶向治疗有望成为临床上治疗该病的突破方向。本文将综述细胞焦亡机制与OP的相关性研究，分析细胞焦亡途径影响骨质疏松的病理机制，阐述细胞焦亡调控OP中骨细胞代谢和平衡的具体机理，为细胞焦亡介导骨质疏松症的发病机制研究提供科学依据，并且为寻找潜在的靶点提供思路。     

2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英对骨代谢的影响及机制的研究进展

2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英（2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,TCDD）是一类毒性极强的二噁英类化合物,能在人体富集,对生殖系统、免疫系统、骨代谢等多方面产生严重毒性。近年来,大量动物试验和体外试验已经证实,骨是TCDD的敏感靶点,TCDD能引起骨形态结构、骨密度和骨生物力学等特征的改变。TCDD可通过芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor,AhR）介导的不同信号通路,如RANKL、MAPK、Wnt等影响成骨细胞和破骨细胞的增殖分化,干扰骨代谢,破坏骨重建,诱发骨物理性质的病理改变及骨质疏松等相关骨代谢疾病。此外,TCDD的抗雌激素效应( anti-estrogen effect)也在成骨细胞的生成及骨量丢失中起着重要的调节作用。但目前,TCDD影响骨代谢的机制尚未彻底阐明,并且TCDD所介导的各通路之间的相互作用和联系也有待进一步探究,明确相关的分子机制和信号通路可能会为骨代谢疾病的临床治疗提供新思路。本文将总结TCDD对骨物理特性、骨细胞发育与骨代谢产生的影响,并阐述TCDD可能介导的不同信号通路及机制对成骨细胞、破骨细胞生成的调控作用,为临床研究和治疗提供更系统的理论依据。     

The gut microbiota regulates bone mass in mice

The gut microbiota modulates host metabolism and development of immune status. Here we show that the gut microbiota is also a major regulator of bone mass in mice. Germ-free (GF) mice exhibit increased bone mass associated with reduced number of osteoclasts per bone surface compared with conventionally raised (CONV-R) mice. Colonization of GF mice with a normal gut microbiota normalizes bone mass. Furthermore, GF mice have decreased frequency of CD4(+) T cells and CD11b(+) /GR 1 osteoclast precursor cells in bone marrow, which could be normalized by colonization. GF mice exhibited reduced expression of inflammatory cytokines in bone and bone marrow compared with CONV-R mice. In summary, the gut microbiota regulates bone mass in mice, and we provide evidence for a mechanism involving altered immune status in bone and thereby affected osteoclast-mediated bone resorption. Further studies are required to evaluate the gut microbiota as a novel therapeutic target for osteoporosis.     

Th17/Treg在骨科疾病中的研究进展

骨免疫是通过研究骨骼系统和免疫系统的交互作用，探索骨代谢和骨免疫之间的平衡，从而研究骨再生及骨修复的学科。骨免疫观点认为在骨科疾病的发展中存在骨免疫失调，其本质是炎症持续，而免疫细胞参与了炎症进程并起到关键性作用。辅助性T细胞17(T helper 17 cell, Th17)与调节性T细胞(regulatory T cell, Treg)两者均为CD4⁺T细胞的亚群，两者的平衡对维持骨代谢稳定和炎症发展有重要的意义。Th17能够通过直接或间接的方式促进炎症发展，促进破骨细胞活化和骨吸收，而Treg及其分泌的细胞因子能够抑制炎症反应，抑制破骨细胞生成，减少骨丢失，具有骨保护作用。研究发现，在骨关节炎、类风湿性关节炎以及骨质疏松症等骨科疾病中均存在Th17/Treg失衡的表现。该文对骨科疾病中Th17/Treg的研究进展作一综述，以期为相关疾病的研究提供借鉴。     

脂肪因子chemerin与骨质疏松症的关系展望

骨质疏松症是世界常见病、多发病,医学界对骨质疏松症发病机理与防治的研究愈显重要。近年研究表明,各种原因导致的骨量减少常伴有骨髓中脂肪组织含量的增加。骨质疏松的发生可能与骨代谢中成脂和成骨的比例有关。骨髓中脂肪组织在骨形成和造血支持中发挥重要作用,脂肪组织具有内分泌调节功能,释放出一系列重要的分泌性因子,比如：leptin、adiponectin、chemerin、resistin、visfatin等,在调节骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化过程中起关键作用。chemerin是新发现的脂肪因子,它在免疫应答、脂质代谢、糖类代谢、炎症反应等生理病理过程中都起着重要的作用。它与leptin、adiponect等脂肪因子一样参与骨代谢的调节,对维持骨代谢的平衡起着重要的作用。chemerin及其受体CMKLR1信号传递通路的激活可以调节骨髓间充质干细胞的分化,促进破骨细胞的生成,从而影响影响骨的重建。现在chemerin/CMKLR1信号通路影响骨代谢的作用机制还不是很明确,深入研究chemerin及其受体与骨质疏松的关系,可以进一步了解骨质疏松症发生机制,为治疗及预防骨质疏松症及提供了新的方向。     

Role for osteoprotegerin in rheumatoid inflammation

Osteoprotegerin (OPG), a member of the TNF-receptor family expressed by osteoblasts, has documented effects on the regulation of bone metabolism. OPG inhibits bone resorption and binds with strong affinity to its ligand RANKL, thereby preventing RANKL from binding to its receptor RANK. This system is regulated by calcium-modifying hormones. OPG may also be pivotal in modulating the immune system. RANKL-deficient mice exhibit both severe immunological abnormalities and osteopetrosis, and activated T cells express RANKL mRNA. RANKL secretion by activated T cells may induce osteoclastogenesis via a mechanism enhanced by several cytokines (TNF-alpha, IL-1, and IL-17) that promote both inflammation and bone resorption. Conversely, this mechanism is inhibited by OPG, IL-4, and IL-10, which have antiinflammatory effects and inhibit osteoclast formation. Activated T cells in the rheumatoid synovium express RANKL. Synoviocytes can differentiate to osteoclast-like cells under specific conditions, particularly when they are cultured with M-CSF and RANKL. Thus, the bony erosions seen in RA may result from RANKL/RANK system activation by activated T cells. This raises the possibility that OPG therapy to block this mechanism might prove beneficial in patients with RA.