肠道菌群色氨酸代谢产物吲哚-3-丙酸改善炎症性肠病模型小鼠的骨质疏松症

背景：肠-骨轴是指肠道微生物及其代谢产物通过调节宿主免疫、内分泌和代谢通路，影响骨骼发育、骨代谢和骨健康的相互作用网络，已有研究表明肠道菌群紊乱与炎症性肠病相关骨质疏松症互作。目的：探讨肠道菌群色氨酸代谢产物吲哚-3-丙酸在炎症性肠病并发骨质疏松症中的保护作用及可能机制。方法：6-8周龄雄性Balb/c小鼠随机分为对照组、模型组和吲哚-3-丙酸组，后2组在小鼠的饮用水中加入1.5%葡聚糖硫酸钠，连续饮用12周以诱导慢性肠炎，然后吲哚-3-丙酸组开始腹腔注射吲哚-3-丙酸(20 mg/kg)，每周3次，共4周。通过测量结肠长度、结肠组织苏木精-伊红染色及ELISA检测肠道炎症因子水平来评估肠道炎症程度；通过Micro-CT扫描分析骨量及骨微结构；通过股骨组织抗酒石酸酸性磷酸酶染色、苏木精-伊红染色、钙黄绿素双标实验及免疫荧光染色以评估成骨细胞、破骨细胞的活性及骨代谢状态。结果与结论：(1)模型组小鼠结肠长度相比对照组缩短，吲哚-3-丙酸组小鼠结肠长度相比模型组增长；结肠苏木精-伊红染色结果显示模型组结肠结构破坏，隐窝排列紊乱并伴有大量炎症细胞浸润，吲哚-3-丙酸组肠道炎症细胞浸润显著减少，结肠结构恢复；(2)ELISA结果显示，与对照组相比，模型组小鼠肠道炎症因子水平显著升高(P <0.000 1)；与模型组相比，吲哚-3-丙酸组炎症因子水平显著降低(P <0.001);(3)Micro-CT扫描及三维重建显示，吲哚-3-丙酸显著缓解了慢性肠炎小鼠骨量流失；(4)抗酒石酸酸性磷酸酶染色及苏木精-伊红染色显示，吲哚-3-丙酸组破骨细胞数量减少、骨小梁数目增加；钙黄绿素双标实验显示，吲哚-3-丙酸组骨形成能力提高；免疫荧光分析显示，吲哚-3-丙酸组SP7表达升高。以上结果说明，吲哚-3-丙酸通过减轻肠道炎症、抑制破骨细胞活性并上调成骨细胞功能来改善骨代谢，在炎症性肠病相关骨质疏松症治疗中具有潜在应用价值。