微生物通常被視為引起疾病的病原體，而抗生素已被成功地用于對抗這些外來入侵者。但事實上，情況要更為復(fù)雜。

在大多數(shù)時間里，生長在健康腸道中的微生物菌落，即與我們共生的腸道菌群，都能和我們和諧相處。這些共生菌群能調(diào)節(jié)宿主的生理學(xué)功能，包括骨骼健康。

南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)研究骨骼免疫的研究人員，嘗試探究抗生素是否會破壞健康腸道菌群從而對青春期后骨骼發(fā)育產(chǎn)生影響。他們的研究結(jié)果于 2019 年 1 月 16 日發(fā)表在 American Journal of Pathology（美國病理學(xué)雜志）上，研究顯示抗生素對腸道菌群的破壞引起了促炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致破骨細(xì)胞活性增加。

“這份報告將抗生素視為一種重要外源調(diào)節(jié)劑，用于調(diào)節(jié)青春期后骨骼發(fā)育過程中的腸道菌群-骨骼免疫反應(yīng)，”研究微生物組對骨骼免疫學(xué)和骨骼發(fā)育影響的南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)院的助理教授 Chad M. Novince 博士說道，“人們已經(jīng)證明了抗生素會對微生物群產(chǎn)生影響，但這是已知的第一個研究，評估抗生素究竟會對調(diào)節(jié)骨細(xì)胞和整體骨骼表型的免疫細(xì)胞有怎樣的下游影響。這一研究將整個事件串起來了?！?/p>

圖 | 和對照組相比（左圖），用抗生素治療的小鼠（右圖）骨髓中的髓源抑制性細(xì)胞（MDSCs）增加。來源：南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)的 Chad Novince 博士

青春期后的發(fā)育階段是骨骼成形的關(guān)鍵時期，我們骨量峰值中大約有 40% 都是在這一時期累積的。最近，Novince 實驗室和其他研究已經(jīng)表明，腸道菌群有助于骨骼健康。為了確定抗生素對腸道菌群的干擾，會對青春期后骨骼發(fā)育產(chǎn)生影響，Novince 和南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊合作，對小鼠給予了三種抗生素的混合物。他們也和南卡羅萊納醫(yī)科大學(xué)人類微生物組研究項目的創(chuàng)辦負(fù)責(zé)人，生物醫(yī)學(xué)信息中心的助理教授，微生物組科學(xué)家 Alexander V. Aleksevenko 博士合作，證明抗生素治療導(dǎo)致腸道菌群的重大改變，導(dǎo)致大量細(xì)菌發(fā)生了特定變化。

在用抗生素破壞小鼠的微生物群后，Novince 實驗室檢查了其骨骼系統(tǒng)的完整性?？股卣T導(dǎo)的菌群改變對骨密質(zhì)的影響很小；然而，松質(zhì)骨則發(fā)生了顯著的變化，其表現(xiàn)出了很高的骨代謝率。盡管此前的研究在抗生素治療后研究了整個骨骼中的骨細(xì)胞密度，但這項工作關(guān)注的是骨骼維持水平下的細(xì)胞水平的細(xì)節(jié)。骨骼代謝是由骨吸收（破骨細(xì)胞）和骨形成（成骨細(xì)胞）的平衡來控制。有趣的是，成骨細(xì)胞沒有發(fā)生改變，而破骨細(xì)胞的數(shù)量、大小和活性卻均有所增加。

為了確定導(dǎo)致破骨細(xì)胞活性增加的原因，Novince 實驗室評估了幾種破骨細(xì)胞信號分子的水平。他們發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)抗生素治療的動物的循環(huán)中，促破骨細(xì)胞信號分子增加，表明破骨細(xì)胞活性增加是對微生物群改變產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)的結(jié)果。

下一個主要問題是抗生素是如何影響骨髓環(huán)境中的免疫細(xì)胞的?！皩嶋H上，我們的研究能深入到骨髓環(huán)境中特定的適應(yīng)性和先天性免疫細(xì)胞機制，顯示其對骨細(xì)胞的影響。”這項研究論文的第一作者，博士后 Jessica D. Hathaway-Schrader 說。

對經(jīng)抗生素治療的動物的骨髓中免疫細(xì)胞群進(jìn)行研究，其結(jié)果驚人地顯示了髓源性抑制細(xì)胞（MDSCs）的增加。髓源性抑制細(xì)胞已知能調(diào)節(jié)先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，但其在健康方面的作用尚未有廣泛研究。另外，抗生素治療后，骨髓中的抗原呈遞和處理受到了抑制。

總的來說，Novince 的研究團(tuán)隊已經(jīng)證明，抗生素對腸道菌群的破壞會導(dǎo)致免疫細(xì)胞和骨細(xì)胞之間的調(diào)節(jié)失調(diào)。不過目前的研究利用的是廣譜抗生素混合物用以破壞腸道菌群的組成，其結(jié)果還值得進(jìn)一步研究。未來的研究旨在納入一種能更好地用于轉(zhuǎn)化為人類抗生素治療的抗生素方案。

這項研究可能帶來一些旨在確定特定抗生素對腸道菌群影響的臨床實驗，也會成為在微生物組中研發(fā)用于預(yù)防和治療骨骼惡化的非侵入性治療干預(yù)措施的研究基礎(chǔ)。

來源：麻省理工deep