《JCI Insight》：重磅！肥胖相關性腸道菌群才是骨關節炎的真正原因！

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骨關節炎（OA）為一種退行性病變，系由於增齡、肥胖、勞損、創傷、關節先天性異常、關節畸形等諸多因素引起的關節軟骨退化損傷、關節邊緣和軟骨下骨反應性增生。最新數據指出其全球疾病流行率已超過2.5億。目前臨床上的治療策略以姑息治療為主，暫時沒有批准用於OA治療的藥物。因此，制定有效的OA治療策略至關重要。

有調查顯示，肥胖者易得骨關節炎，生活中有接近一半以上的骨關節炎患者都是因為肥胖患上的。過往我們普遍認為肥胖患者為保持重心，很容易發生膝部內翻畸形，使膝關節兩側間隙負重不平衡，導致退行性病變，而最新的臨床和動物研究結果表明，骨關節炎與肥胖的深層關聯或是與肥胖患者全身和局部炎症增加有關。另一方面，研究已證實，肥胖症炎症反應的激活多是由腸道菌群的移位引起。那麼，骨關節炎與肥胖相關性腸道菌群是否有關呢？近期，羅徹斯特大學醫學中心（URMC）的科學家們闡明了肥胖相關性腸道菌群與骨關節炎的炎症性聯繫，並指出一些常見益生元的補充有助於逆轉骨關節炎癥狀。該研究以《Targeting the gut microbiome to treat the osteoarthritis of obesity》為題發表在4月19日的《JCI Insight》上。

由Michael Zuscik博士領導的URMC團隊給實驗小鼠餵食與西方「芝士漢堡」飲食相似的高脂飲食，對照小鼠餵食低脂健康飲食。12周後，實驗小鼠出現明顯肥胖，同時患上糖尿病，與對照小鼠相比，其體脂肪百分比幾乎翻了一番。他們發現肥胖小鼠的結腸菌群以促炎細菌為主，幾乎找不到重要的益生菌-雙歧桿菌的蹤跡。

同時，研究人員還發現小鼠腸道微生物群的變化與全身炎症發生軌跡相一致，其中就包括半月板撕裂誘發的膝關節炎。研究顯示，與瘦小鼠相比，肥胖小鼠的OA進展更快，幾乎所有的軟骨在發生撕裂後的12周內都消失。而軟骨對關節來說既是緩衝墊又是潤滑劑，一旦完全失去軟骨，患者就不得不置換整個關節，這意味著骨關節炎已經發展至終末期。

令人驚奇的是，當往肥胖小鼠的高脂飲食中補充了低聚果糖補充劑時，除肥胖外所有的炎症反應均被終止，包括骨關節炎。低聚果糖除具有一般功能性低聚糖的物理化學性質外，最引人注目的生理特性是它能明顯改善腸道內微生物種群比例，它是腸內雙歧桿菌的活化增殖因子，可減少和抑制腸內腐敗物質的產生，抑制有害細菌的生長，調節腸道內平衡，給予低聚果糖的肥胖小鼠仍然保持肥胖，在關節上承受相同的負荷，但其關節更加健康。僅僅減輕炎症就足以保護關節軟骨免於退化，這就支持炎症而非生物力學驅動骨關節炎和關節退化的論點。

低聚果糖逆轉肥胖對腸道菌群的影響

研究發現，低聚果糖逆轉了肥胖對腸道菌群的影響，將肥胖者的腸道菌群轉化為健康腸道菌群。pseudolongum是肥胖小鼠腸道中缺失的一種關鍵菌群，使用低聚果糖後其丰度提高了1000倍以上。RNA測序發現在用補充低聚果糖的肥胖小鼠中有140個差異表達基因，其中123個基因上調，17個基因下調，有效維護了各種腸上皮功能，包括腸屏障完整性。

補充低聚果糖後pseudolongum丰度提高了1000倍以上

同時，低聚果糖有效減輕了高脂飲食誘導的肥胖引起的全身性炎症，多種炎症相關因子在補充低聚果糖後顯著降低。而且其對創傷誘導的肥胖性OA提供幾乎完全的保護，表明其在這種情況下作為疾病調節劑的潛力，其在肥胖症OA中的聯合保護作用與抑制MCP-1 / Tnf炎症特徵和早期關節變化一致。

低聚果糖減輕了小鼠全身和滑膜炎症

這些結果不僅表明腸道菌群移位可以影響關節炎症和變性，同時提出低聚果糖可通過逆轉肥胖對腸道菌群的影響進而控制炎症，有效逆轉骨關節炎。因此有必要深入研究肥胖和低聚果糖影響下微生物丰度之間的相互關係，尤其要特別關注的是可能影響宿主免疫系統功能和整體生理學的優勢物種的代謝和轉錄組特徵，這是未來腸道菌群和骨關節炎研究的重要的方向。最重要的是，有朝一日可以將這項研究應用於人類，造福更多骨關節炎患者。

參考資料：

Targeting the gut microbiome to treat the osteoarthritis of obesity

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