青少年特发性脊柱侧凸与肠道菌群有什么关联？如何改善？

摘要：青少年特发性脊柱侧凸（Adolescent idiopathic scoliosis, AIS）是一种以脊柱三维结构改变为主要临床表现的疾病，其发病率为1-3%，多见于10-16岁青少年女性。目前我国约有300万AIS患者，该病严重影响青少年的身心健康，重者可

青少年特发性脊柱侧凸（Adolescent idiopathic scoliosis, AIS）是一种以脊柱三维结构改变为主要临床表现的疾病，其发病率为1-3%，多见于10-16岁青少年女性。目前我国约有300万AIS患者，该病严重影响青少年的身心健康，重者可致心肺功能异常甚至导致死亡。

AIS具体发病机制尚不明确，目前认为与遗传背景、环境、激素水平等多种因素有关，其主要的治疗方式包括随访观察、支具治疗、手术治疗。然而，由于病因学不明，临床上无法对AIS进行早期诊断、早期治疗。

仅进行随访观察无法控制侧凸的进展，佩戴支具可能给患者带来心理负担，而目前脊柱矫形手术平均住院费用高达10至20万元，同时存在创伤大，合并并发症的风险，给家庭和社会造成较大的经济负担。因此，AIS的病因学研究对于预防疾病发生、进展，避免手术具有重要意义。

此前多项研究结果表明，肠道菌群与骨代谢异常的发生紧密相关，肠道微生物对于维生素D 与钙吸收的影响得到了证实。目前有越来越多的研究生开始研究青少年特发性脊柱侧凸与肠道菌群的关系，就两者的相关关系研究进展进行综述。

青少年特发性脊柱侧凸(Adolescent Idiopathic Scoliosis，AIS)是一种脊柱的异常弯曲，出现在儿童快速生长时期。在世界范围内，AIS影响多达4%的青少年，使其成为最常见的脊柱侧凸类型。

对大多数AIS患者而言，支具治疗和采用X线检查的定期随访是主要的选择。

对于侧凸持续进展至严重畸形的患者，则需要考虑手术干预。AIS的病因目前在很大程度上仍是未知的，导致除了支具治疗或手术矫正之外，可供选择的预防和治疗手段十分有限。

既往的研究普遍认为遗传因素和生活环境因素都会导致AIS的发展，近年一系列的AIS病因学研究试图从多个角度去研究和确认AIS潜在的病因和发病机制。

目前，已经发现了几个易感基因，例如LBX1、COL11A2、CHL1和GPR126，以及几十个相关的单核苷酸多态性(SNPs)。

然而，它们中的大多数与一小部分AIS患者相关，因此这些因素它们加在一起只对AIS病因的一小部分负责。另一方面，有证据表明人体代谢的改变在AIS的发生和发展中起到了作用。

雌激素、褪黑素和瘦素等激素及其信号通路的失调已被证实与AIS的发病相关。同时，全身性骨密度低和骨内环境平衡受损是AIS的重要临床特征。因此，钙代谢异常和维生素D缺乏也被认为与AIS有关。

共生菌有助于消化功能，并产生调节宿主新陈代谢、动态平衡和免疫反应的因子。

肠道微生物群也是潜在致病代谢物的来源，并被认为与一系列疾病的发病有关，如炎症性疾病、神经系统疾病、新陈代谢疾病和心血管疾病。

在这些疾病中都有观察到肠道细菌群落的紊乱，称为菌群失调，这些失调与骨丢失存在某些关联。最近的研究已经将肠道微生物与骨骼健康联系起来，例如骨质疏松症和成骨之间的平衡。

生活在我们肠道中的所有共生、共生和致病微生物被定义为肠道微生物区系（Gut microbiota, GM）。其数量级可达1014，且在种群构成上较为稳定。肠道菌群包括约1200个细菌种类，主要代表的门是拟杆菌、微生物、放线杆菌、变形杆菌和微生物。

一些已鉴定的物种和常见的细菌门因个体而异。肠道菌群与寄主的关系是复杂的，包括寄生、共生、互惠等多种形式的共生关系，在生理过程中扮演着不可或缺的角色，包括营养吸收、免疫系统调节和体内稳态平衡。

然而，由于衰老、长期使用抗生素或饮食习惯改变引起的肠道菌群失调可导致多种疾病的发生。研究发现肠道菌群失调与骨量减少、炎症性肠道疾病、糖尿病以及肥胖症风险增加密切相关。骨质疏松症是一种多因素引起的骨骼疾病，其特征是骨密度和骨量均下降。

在临床上，骨质疏松症主要由绝经后雌激素缺乏、衰老或长期应用糖皮质激素治疗引起。骨质疏松会增加脆性骨折的发生风险，并可导致严重的疼痛和行动功能障碍，甚至可导致死亡。

最近，越来越多的证据表明，肠道菌群在骨稳态中起着重要作用，而调节肠道菌群在逆转骨丢失方面显示出良好的效果。

大量研究表明AIS患者存在全身骨密度降低及骨代谢异常。研究表明，骨微结构紊乱和骨矿化程度下降、全身骨密度（bone mineral density, BMD）降低与AIS疾病发生或进展密切相关，AIS 患者骨代谢异常的原因、风险预测与预防是目前研究的重点。

维生素D是一类脂溶性维生素。摄入人体内的维生素D首先与维生素D结合蛋白（Vitamin D binding protein, DBP）发生特异性结合，然后被转运至肝脏内，在25-羟化酶的作用下被羟化为25(OH)VD3，随后在肾脏内被羟化为1, 25(OH)2VD3，经DBP转运，与维生素D受体（Vitamin D receptor, VDR）发生特异性结合并发挥生物学功能。

维生素D可以调节钙磷吸收和重吸收，维持矿物质稳态，因此间接调节骨骼稳态，目前已有研究证实血清维生素D水平降低与AIS的发病显著相关。

目前，肠-骨代谢轴即肠道菌群与骨代谢的关联正成为新的研究热点，大量研究证实肠道微生物可通过自身代谢产物，或影响肠道内环境与营养吸收、宿主代谢、免疫系统等途径对骨代谢进行调控。

同时，有研究表明低聚果糖与低聚半乳糖可增加肠道双歧杆菌、乳酸杆菌的丰度，促进短链脂肪酸的分泌，降低肠道PH从而促进Ca2+重吸收。

研究提示肠道菌群失调可能与AIS的发病存在关联性，但未阐明肠道菌群如何通过调控骨代谢最终参与AIS的发生。

作为调控骨代谢的关键因素之一，肠道菌群失调对维生素D代谢的影响也引起了学者的广泛关注。Bora等将啮齿类柠檬酸杆菌移植入无菌鼠体内，发现肠上皮细胞炎症因子TNF-α表达增加，并通过抑制成纤维细胞生长因子FGF23 水平上调血清维生素D水平。

梭状芽孢杆菌纲Clostridia是厚壁菌门的主要部分，而厚壁菌门在人群中分布极为广泛，是肠道微生物食物链的基础。

其主要作用包括营养物质的分解、 多种维生素（包括维生素D、维生素B、维生素K）合成、肠道免疫调控以及对宿主饮食习惯变化的适应等。

瘤胃球菌属是一种革兰氏阳性厌氧细菌，在细菌学分类中属于梭菌纲，最早发现于反刍动物的瘤胃中，主要作用为将肠道纤维素降解为短链脂肪酸。同时，瘤胃球菌属也是人体肠道中含量最丰富的核心共生菌群，其主要的功能在于将多糖降解为多种营养素，合成维生素B和维生素K等。

值得注意的是，瘤胃球菌属Ruminococcus可通过细菌蛋白CYP105A1 进行两次羟基化反应中将维生素D3转化为1,25(OH)2D3，具有多种维生素D代谢关键酶（CYP2R1、CYP27A1和CYP27B1）活性，表明瘤胃球菌属的活动可直接对维生素D的合成和代谢进行调节。

最常用的干预策略是使用益生菌，包括鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus GG)，罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)，副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei），组织普雷沃菌（Prevotella histicola），植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum），保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和乳球菌。

益生菌支持包括低聚木糖（Xylooligosaccharide）、果寡糖(Fructooligosaccharide)、葡甘露聚糖(Glucomannan)、酸解高直链玉米淀粉 (Acid-hydrolysed high amylose corn starch)和丁酸钠（Sodium butyrate）。

其他补充剂包括短链脂肪酸(SCFA)、唾液酸糖蛋白(Sialoglycoprotein)、硝酸盐、鸭蛋白肽(Duck Egg White-Derived Peptide)。