腸道細菌和骨骼健康：另一個保護腸道的理由

科學家們不斷地發現居住在我們身體內的微生物與我們的健康之間的新聯繫。新的研究發現骨骼疾病也可能始於腸道。真的有腸道-骨骼軸存在嗎？一起看看腸道微生物是如何影響你的免疫系統，影響營養狀況和維持骨骼健康的。

生活在我們胃腸道中的數以萬億計的細菌在人類健康中發揮著複雜且越來越重要的作用，甚至被一些人稱為「被遺忘的器官」，這些微生物與我們的生理機能之間的新聯繫正在被不斷發掘出來。

骨骼健康的基礎

骨頭不是一個靜態的組織結構而是一個不斷被重塑的器官，具有骨形成功能的成骨細胞和具有骨吸收功能的破骨細胞在骨重塑的過程中起著關鍵的作用。成熟的骨組織經常被破骨細胞清除而由成骨細胞形成新的骨骼。骨骼重塑有助於骨折後的骨骼恢復同時也是骨骼對運動一類的機械負荷做出的響應。這種骨吸收和骨化過程的不平衡在會導致骨質疏鬆症和關節炎等疾病。正常情況下，破骨與成骨過程有條不紊的進行，它們的平衡是維持正常骨量的關鍵；這一過程的失衡則會導致骨質疏鬆和關節炎等骨骼疾病的發生。

有多種方式可以評價骨骼健康。在人類中，經常使用DEXA雙能X線吸收法掃描骨礦物質密度。在嚙齒類動物模型中，研究人員也可以通過測量骨骼重量、長度、體積和礦物成分來完整的了解骨骼結構。一般來說，骨礦物質密度較高與骨折和骨疾病風險降低有關。然而，增加骨密度、骨量和股長度並不總是意味著骨骼健康。

腸道細菌與骨骼的關係

研究菌群對一個器官系統影響的主要途徑是使用無菌動物，無菌動物是不能檢出任何活的微生物和寄生蟲的動物，在一個完全無菌的環境中出生和生長。目前對無菌小鼠骨骼健康的研究結果並不一致。在一種類型的小鼠中，無菌小鼠的骨量減少；而在另一種類型的小鼠中，無菌環境導致小鼠骨量增加。雖然難以解釋這種矛盾的結果，但是這兩項研究的關鍵是都證明了菌群的存在可以改變骨骼的結構。

抗生素模型也進一步證明了腸道微生物與骨骼之間的聯繫。一項研究發現，從斷奶開始，使用低於治療劑量的抗生素處理小鼠三周就會導致骨密度的顯著增加。另一項研究發現使用泰樂菌素或阿莫西林或兩者結合處理小鼠可導致骨骼變大和骨密度升高。因為這個原因，低劑量的抗生素長期以來也被用於動物養殖，它們影響骨骼生長，使其更大，更加有利可圖。

骨骼疾病與胃腸道功能紊亂相關

動物模型中的結果可以直接延伸到人類嗎？在人體內，是否存在腸道與骨骼相聯繫的證據呢？流行病學證據和觀察研究告訴我們，有！

在成年人中，骨密度50到80%是可遺傳的。在很長一段時間內，遺傳性狀被認為只是通過DNA從父母傳給子女。在出生時也會發生微生物的垂直傳遞，嬰兒通過母親的產道時，會獲得塑造腸道菌群組成至關重要的微生物。因此，除了我們自己的遺傳基因，微生物遺傳也可能是我們的骨骼健康的決定因素。

患有胃腸道疾病的人通常會伴有骨骼併發症。炎症性腸病患者的骨質減少、骨質疏鬆和骨折的風險增加。這可能歸因於鈣吸收不良、血液維生素D和K水平降低或糖皮質激素治療後的骨質流失。腸道和全身性炎症與導致骨質流失的細胞因子的產生增加有關。

腸漏和骨骼健康

又是腸漏！當腸道屏障功能受損時，細菌可以從腸腔進入到血液中。免疫系統識別血液中的細菌組分將啟動全身性的免疫反應。實際上，研究發現細菌易位和類風濕性關節炎等關節疾病之間存在強烈的相關性。

最常見的細菌組分包括肽聚糖、脂多糖和鞭毛蛋白，它們刺激先天免疫細胞上的各種Toll樣受體（TLR）：肽聚糖是細菌細胞壁的主要成分，刺激TLR2；脂多糖位於革蘭氏陰性細菌的外膜，刺激TLR4；鞭毛蛋白是組成細菌鞭毛纖維的主要蛋白質，刺激TLR5。刺激先天免疫受體可以影響整個身體，這就是為什麼腸漏可以表現為許多不同的慢性疾病。在骨骼健康方面，刺激先天免疫細胞直接影響骨骼重塑。

微生物塑造全身和黏膜免疫系統，影響骨骼重塑

腸道菌群在最初的免疫系統發育以及隨後的發育中維持適當的免疫反應中扮演著重要角色。因為免疫系統參與骨骼代謝和生理機能的調節，所以這代表了微生物與骨骼健康相關聯的另一種途徑。

腸道微生物激活的免疫細胞可以遷移到骨骼，通過破骨細胞誘導因子和其它骨骼活性分子直接調節骨骼重塑。激活的免疫細胞水平升高可以增加骨髓中信號分子TNFα的表達。TNFα會刺激骨髓幹細胞分化為破骨細胞。這就打破了骨吸收和骨形成的正常平衡，導致骨吸收的水平更高，骨密度降低。

腸道細菌調節對骨骼健康至關重要的營養物質的利用率

健康的骨骼需要大量的營養物質，包括鈣、磷、維生素D、維生素K2、維生素A和鎂。也有研究表明B族維生素和維生素C與E在骨骼健康中的作用。營養缺乏的飲食餵養的動物骨骼長度會變短。

破壞腸道菌群可以明顯改變營養物質的吸收。腸道菌群失衡被證明能夠增加從食物中吸收卡路里的數量。然而，它也可以導致腸道上皮細胞的炎症，而腸道上皮是維生素和礦物質吸收的主要場所。這種矛盾導致個體出現超重或營養不良。

除了影響吸收和代謝，微生物本身也可以合成一些我們所需的維生素，包括硫胺素（B1）、煙酸（B3）、泛酸（B5）、生物素（B7）、葉酸、四氫葉酸、磷酸吡哆醛和維生素K2。

保護微生物維持骨骼健康

雖然有很多因素影響骨骼健康，包括遺傳、飲食、機械負荷和其它環境因素，而腸道健康似乎在其中發揮重要作用。

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