意想不到的副作用肠道微生物组的抗生素破坏会破坏骨骼健康

微生物通常被视为引起疾病的病原体，并且抗生素已成功用于对抗这些外来入侵者。实际上，情况更复杂。大多数时候，我们与我们的共生肠道微生物群和谐共处，微生物群是健康肠道的微生物集合。共生细菌调节宿主生物功能，包括骨骼健康。南卡罗来纳医科大学(MUSC)的研究人员研究了骨骼免疫系统的骨骼免疫学，研究了用抗生素破坏健康的肠道微生物组对青春期后骨骼发育的影响。他们的研究结果于2019年1月16日在线发表在美国病理学杂志上，表明肠道微生物群的抗生素破坏诱导了促炎反应，导致破骨细胞活性增加。

“该报告将抗生素作为青春期后骨骼发育过程中肠道微生物群体骨免疫反应的关键外源调节剂，”Chad M. Novince医学博士，DDS博士，医学和牙科医学院助理教授，研究微生物组对骨组织免疫学和骨骼发育的影响。“人们已经证明抗生素扰乱了微生物群，但这是第一个已知的研究，评估下游对调节骨细胞和整体骨骼表型的免疫细胞的影响。这项工作将整个故事融合在一起。”

青春期后的发育阶段是可塑性的关键窗口，支持我们峰值骨量的约40%的累积。Novince实验室和其他人最近的工作表明，肠道微生物群有助于骨骼健康。为确定青春期后骨骼发育中肠道微生物群的抗生素扰动的影响，Novince与MUSC的团队成员合作，并用三种抗生素混合物治疗小鼠。与微生物组科学家Alexander V. Alekseyenko博士合作，生物医学信息中心副教授和MUSC人类微生物组研究项目的创始主任，他们能够证明抗生素治疗导致肠道微生物群的重大改变。 ，导致大群细菌的特定变化。

“让Alekseyenko博士成为团队的一员是一种独特的力量，”Novince说。

在对微生物群进行抗生素破坏后，Novince实验室检查了骨骼系统的完整性。微生物群中抗生素诱导的变化对皮质骨的影响很小; 然而，骨小梁的骨质类型经历了很高的骨代谢率。虽然以前的工作研究了抗生素治疗后整个骨骼中的骨细胞密度，但这项工作主要集中在骨骼维持的细胞细节上。骨代谢通过骨再吸收(破骨细胞)和骨形成(成骨细胞)细胞的平衡来控制。有趣的是，成骨细胞没有变化，而破骨细胞数量，大小和活性增加。

为了确定导致破骨细胞活性增加的原因，Novince实验室评估了几种破骨细胞信号分子的水平。他们发现抗生素治疗动物的循环中促破骨细胞信号分子的水平增加，表明破骨细胞活性的增加是对微生物群变化的特异性免疫反应的结果。

下一个主要问题是抗生素如何影响骨髓环境中的免疫细胞。

“我们的研究实际上能够深入研究骨髓环境中特定的适应性和先天性免疫细胞机制，以显示对骨细胞有影响，”Jessica D. Hathaway-Schrader博士，博士后这项研究的学者和第一作者。

对骨髓中免疫细胞群的检查令人惊讶地揭示了抗生素治疗动物的髓源性抑制细胞(MDSCs)的显着增加。已知MDSC在各种疾病期间调节先天性和适应性免疫应答，但尚未在健康方面进行广泛研究。另外，抗生素治疗后抗原呈递和加工在骨髓中被抑制。

总之，Novince的研究小组已经证明，肠道微生物群的抗生素破坏会导致免疫细胞和骨细胞之间的通讯失调。虽然目前的研究使用了广谱抗生素混合物，旨在严重破坏肠道细菌的组成，但结果值得进一步研究。未来的研究旨在纳入一种更好地转化为人类抗生素治疗的抗生素方案。这些研究可能导致临床试验，旨在确定特定抗生素对肠道微生物组的影响。该研究将支持在微生物组中开发旨在预防和治疗骨骼恶化的非侵入性治疗干预措施。