FSHW | 短双歧杆菌CCFM1078通过肠道微生物群和代谢物调节生长期BALB/c小鼠的骨发育，平衡骨形成和吸收

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文章简介

骨骼作为人体的基本结构支撑，随着骨质疏松症等骨疾病的日益流行，近年来人们对骨骼健康和发育的关注日益增加。生长期是骨骼发育和生长的关键阶段。关注儿童和青少年时期的骨骼发育对于建立强健的骨骼系统和降低未来患骨质疏松症和骨折等骨骼疾病的风险至关重要。肠道菌群是一个复杂而完整的系统，在维持机体稳态方面发挥着重要作用。它与其他器官和身体系统的动态相互作用对骨骼生长和健康具有重大影响。这种肠道-骨骼轴依赖于微生物代谢物与人体骨骼稳态之间的相互作用。其中，肠道微生物可直接或间接影响维生素（如维生素D、维生素K、维生素B）和矿物质（如钙、镁、铁）的吸收，调节骨密度，影响骨基质中骨钙素的含量。短双歧杆菌CCFM1078是一种益生菌，在作者之前的研究中已显示出缓解类风湿性关节炎的潜力。作者最近数据表明短双歧杆菌CCFM1078可能调节关节炎大鼠的骨钙素。基于这一发现，假设短双歧杆菌CCFM1078可能能够调节生长中小鼠的骨骼发育。本研究探究了短双歧杆菌CCFM1078对不同年龄和性别小鼠骨骼发育的影响。除了测量胫骨和股骨的长度并检查组织切片之外，本文还探讨了短双歧杆菌 CCFM1078对骨骼生长和发育因素、肠道微生物组、粪便代谢组的变化以及相关基因蛋白表达水平的影响。作者的目的是阐明短双歧杆菌CCFM1078 在生长期骨骼生长发育调控中的作用和机制。

图1 实验流程图

研究结果表明，短双歧杆菌 CCFM1078可以通过调节肠道微生物群及其代谢物的组成、GH/IGF-1轴和 Gs/PKA/CREB 信号通路相关的基因和蛋白质的表达、以及下游成骨和破骨细胞分化因子的含量来影响生长期小鼠的骨形成和吸收平衡。尽管短双歧杆菌CCFM1078的作用在不同年龄和性别中略有不同，但这表明短双歧杆菌CCFM1078作为益生菌，在调节生长期人群的骨代谢方面可能具有潜在的应用。

图2 CCFM1078对三周龄小鼠肠道菌群的调控作用

图3 CCFM1078对四周龄小鼠肠道菌群的调控作用

图4 CCFM1078对五周龄小鼠肠道菌群的调控作用

图5 CCFM1078对不同周龄和不同性别小鼠股骨和胫骨的调控作用

第一作者简介

李博文，江南大学食品学院博士，研究方向为食品营养与代谢调控，肠道微生物与免疫调控。参与发表SCI论文20余篇，其中以第一作者/通信作者在Comprehensive reviews in food science and food safety，Cellular and molecular life sciences，Journal of agricultural and food chemistry等高水平SCI期刊发表论文8篇。

通信作者简介

杨波，博士，江南大学食品学院教授，博士生导师，无锡市预防医学会食品营养专业委员会副主任委员。主要从事益生菌的理论与技术研究，围绕益生菌种质资源与多样性、母婴微生态与健康、功能性乳制品、乳酸菌及其活性代谢物的功能及应用展开。以第一/通信作者在Trends in Microbiology、Trends in Food Science and Technology、Progress in Lipid Research、Gut Microbes、Journal of Agricultural and Food Chemistry等期刊发表SCI论文50余篇，获中国授权发明专利43项。主持国家自然科学基金青年项目、面上项目，国家十四五重点研发计划子课题等科研项目18项，获教育部高等学校科学技术进步奖二等奖等省部级奖励3项。担任《Frontiers in Microbiology》副编辑、《Annual Review of Food Science and Technology》客座编委等职务。

Bifidobacterium breveCCFM1078 regulates bone development in growing BALB/c mice via gut microbiota and metabolites to balance bone formation and resorption

Bowen Lia,b, Mengfan Dinga,b, Xiaoming Liua,b, Haiqin Chena,b, Jianxin Zhaoa,b,c, Ross R. Paulc,d, Catherine Stantonc,d,e, Shilong Jiangf,g, Wei Chena,b,h, Bo Yanga,b,c,*

a State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

b School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

c International Joint Research Center for Probiotics & Gut Health, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

d APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork T12 K8AF, Ireland

e Teagasc Food Research Centre, Cork P61 C996, Ireland

f Nutrition and Metabolism Research Division, Innovation Center, Heilongjiang Feihe Dairy Co., Ltd., Beijing 100015, China

g PKUHSC-China Feihe Joint Research Institute of Nutrition and Healthy Lifespan Development, Beijing 100083, China

h National Engineering Research Center for Functional Food, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

*Corresponding author.

Abstract

This study endeavors to investigate the effects of Bifidobacterium breve CCFM1078 on bone formation and resorption balance in growing BALB/c mice. Newborn BALB/c mice were assigned to the control group (administration saline) and the CCFM1078 group (administration B. breve CCFM1078, 3 × 109 CFU/day) in 3-, 4-, and 5-week tests. All the groups have male and female distinctions. Our findings demonstrate that B. breve CCFM1078 exerts on the dynamic equilibrium between bone formation and resorption during the critical period of growth in mice by modulating the composition of gut microbiota and metabolites (hexadecanamide, linoleoyl ethanolamide, and palmitoyl ethanolamide), the genes and proteins expression related to the growth hormone (GH)/insulin-like growth factors-1 (IGF-1) axis and Gs/PKA/CREB signaling pathways, as well as downstream osteogenic and osteoclastic differentiation factors. The effects of B. breve CCFM1078 were different with age and gender dependent. This finding suggests B. breve CCFM1078 may have potential applications in regulating bone metabolism in the growth period population.

Reference:

LI B W, DING M F, LIU X M, et al.

Bifidobacterium breve

via

文章翻译由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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