在国家自然科学基金项目（批准号：81670807，81871822，81522012，82072504）等资助下，中南大学谢辉教授团队发现儿童肠道菌群或其中的益生菌Akkermansia muciniphila通过释放胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）到骨组织中发挥促进骨形成和抑制骨吸收的作用，可改善绝经后骨质疏松症小鼠的骨丢失。研究成果以“胞外囊泡介导儿童肠道菌群的护骨功效（Extracellular vesicles from child gut microbiota enter into bone to preserve bone mass and strength）”为题，于2021年2月17日在线发表在《先进科学》（Advanced Science）。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202004831。
骨质疏松症是由于多种原因导致的骨密度和骨质量下降，骨微结构破坏，造成骨脆性增加，从而容易引发骨折的全身性骨病，对人体健康损害极大。目前，我国骨质疏松症患者已超过8000万，居全球之首，其中大多数为绝经后女性。由于它早期没有明显症状，很容易被人们忽视，因此也被称为“隐形杀手”。人体肠道内寄居着比人体自身细胞数量还多的数百种细菌，它们对机体的许多生理功能和病理进程都发挥着重要的调控作用。
谢辉研究团队发现，将处于快速生长期儿童的肠道菌群移植到双侧卵巢切除小鼠（绝经后骨质疏松症动物模型）体内，可有效减轻骨丢失、改善骨微结构、提高骨的力学性能，而移植老年人的肠道菌群则没有以上效果。16S rRNA基因高通量测序研究显示，儿童肠道菌群中富含Akkermansia muciniphila，老年人的肠道菌群中该菌的含量则显著下降；相对于对照组（假手术组）小鼠，去卵巢小鼠粪便中的益生菌Akkermansia muciniphila也显著减少。他们还证实，移植了儿童肠道菌群的去卵巢小鼠粪便中Akkermansia muciniphila的含量明显回升，单纯移植该益生菌也能显著缓解去卵巢小鼠骨代谢失衡，改善骨微结构并提高小鼠的骨量和骨强度。进一步的机制研究表明，儿童肠道菌群及Akkermansia muciniphila所释放的胞外囊泡可以进入骨组织，并直接促进骨髓间充质干细胞的成骨分化和抑制骨髓单核/巨噬细胞的破骨分化，从而发挥促成骨形成、抑破骨吸收的作用，减轻雌激素缺乏引起的骨微结构退变及骨量和骨强度下降。
该研究阐明了儿童肠道菌群及其富含益生菌Akkermansia muciniphila的骨保护作用，并揭示了一种由肠道菌功能性胞外囊泡介导的新型“肠-骨轴”骨代谢调控模式，为未来应用益生菌或其功能性胞外囊泡防治骨质疏松症及其并发症奠定了前期基础。
图1：肠道菌功能性胞外囊泡介导的“肠-骨轴”骨代谢调控模式