骨质疏松（OP）、骨关节炎（OA）、痛风性关节炎（GA）、类风湿性关节炎（RA）等几种常见的骨关节疾病患病率正在逐年增加，日益成为影响患者生活质量的严重公共卫生问题［1］。对于这些疾病的防治对个人和社会产生了极大的经济压力，对国家而言意味着巨大的医疗保险负担。目前关于骨关节疾病的发病研究多从年龄、劳损、炎症、饮食、遗传等因素出发，而包括微生物的环境因素受到的关注较少，特别是肠道中大量存在的微生物［2］。研究表明，在肠道内定植的微生物，包含了大约1 000万个细菌基因，其中菌群数量比人体细胞还要多［3］。总的来说，这些微生物发挥着如保护肠道黏膜免受病原菌的侵袭，将食物成分转化为有用的营养物质并维持免疫系统的稳态等有益作用［4］。然而，肠道微生态作为近年来广大学者的研究热点及关注焦点，有越来越多的证据表明，肠道菌群的失衡和骨关节疾病的发生发展密切相关［5］。因此，了解微生物群失衡在骨关节疾病发展中的作用，对于通过微生物群制订骨关节疾病潜在的靶向预防及治疗策略至关重要。中医药应用于治疗骨关节疾病历史悠久，疗效显著，且占据重要的治疗位置［6］。研究表明，中医药通过影响和调节肠道菌群的平衡可能是其治疗骨关节疾病的作用机制之一，运用中医药调节宿主肠道菌群的组成和功能可被认为是治疗骨关节疾病的潜在新靶点［7-8］。因此，本文通过探讨肠道菌群与骨关节相关疾病的关系，综述中医药调节肠道菌群治疗骨关节相关疾病的研究成果，以期为研究肠道微生物在骨关节疾病中的作用提供新的思路，也为临床更好的应用中医药治疗骨关节疾病提供参考和依据。1 OP与肠道菌群OP是一种全身代谢性骨病，具有骨质流失和微结构变性的特点，其改变的骨微观结构易使患者发生脆性骨折［9］。最近的研究表明，肠道微生物与OP之间存在密切联系［10-12］。肠道菌群可通过介导一氧化氮（NO）、免疫和内分泌系统影响骨形成或破坏［13］。一氧化氮合酶（NOS）是一种生物合成NO的限速酶，肠平滑肌和肠毛细血管内皮细胞表达诱导型NOS［14-15］。肠道微生物可以驱动致病菌或细菌脂多糖（LPS）诱导的核转录因子（NF）-κB与NOS启动子结合，从而上调NOS的转录［16］，机械应激下NOS增加了成骨细胞的数量，但NOS也通过增加核转录因子-κB受体活化因子配体（RANKL）的水平促进破骨细胞的产生［17］。免疫系统与OP的发展有着不可分割的联系。肠道微生物失衡抑制了1型、2型T辅助细胞（Th1、Th2）和调节型T细胞（Tregs）的分化，从而诱导破骨细胞分化增殖，加剧骨丢失［18］。Th17细胞属于CD4＋ T破骨细胞群，肠道菌群失衡也诱导Th17细胞分化，Th17细胞分泌炎性因子白细胞介素-17α（IL-17α）、IL-1和IL-6，以及低水平的干扰素C，进而刺激成骨细胞释放RANKL，加速骨丢失［19］。内分泌激素可作用于身体的各个器官，其中雌激素与肠道菌群的多样性直接相关。在肠道微生物中，编码β-葡萄糖醛酸苷酶的微生物参与了雌激素的肝肠循环，雌激素通过磷酸化途径加速成骨细胞的分化和存活［20-21］。雌激素还可通过增加依赖于低密度脂蛋白受体相关蛋白5通路的骨保护素（OPG）/RANKL，减少破骨细胞分化，维持骨稳态［22］。此外，肠道微生物通过调节葡萄糖醛酸酶和硫酸盐的活性来影响甲状腺激素的肝肠循环，其中由甲状腺C细胞分泌的降钙素可抑制甲状旁腺素，从而减少骨动员，促进破骨细胞凋亡，延缓OP的发生［23］。KEREZOUDI等［24］研究灵芝提取物对OP患者肠道微生物菌群的影响，治疗结束后发现大肠埃希菌、双歧杆菌和粪肠球菌等的数量显著增加，并且灵芝提取物可明显抑制RANKL诱导的破骨细胞分化和刺激OPG分泌，进而提示灵芝提取物发挥防治OP的作用可能是通过发挥益生元效应来实现的。张广文等［25］的研究结果表明，大豆异黄酮可提高骨密度及提高血清骨形成指标水平，还可改善大鼠肠道菌群，进而促进OP大鼠骨形成。短链脂肪酸具有抗炎作用，可通过抑制炎症因子的分泌来维持肠道稳态。LI等［26］以去势大鼠为研究对象，发现葛根素治疗可通过调节肠道内短链脂肪酸水平，修复肠道黏膜完整性，改善骨微环境，从而调节OP大鼠肠道菌群紊乱，诱发其抗OP作用。谢辉等［27］探讨青娥丸抗OP的作用，发现青娥丸可增加肠道内容物短链脂肪酸的含量，进而提示减少炎症因子的产生，增加短链脂肪酸的含量可能是青娥丸通过肠道菌群改善OP的机制之一。谭张奎［28］的研究表明，补肾化痰方可通过修复肠道黏膜屏障功能及改变骨免疫环境，调节Th17/Treg平衡，进而双向调节骨形成与骨吸收，起到防治绝经后OP的作用。亦有研究发现，补肾化痰方能提高梭菌属在内的厚壁菌门的丰度，表明其可能通过发挥调节肠道免疫、抑制破骨细胞功能，进而起到防治OP的作用［29］。2 RA与肠道菌群RA是一种系统性、炎性及慢性疾病，其特征是持续的免疫反应，从而导致关节炎症和关节破坏［30］。流行病学调查结果显示，RA是基因、环境及免疫系统之间相互作用的结果［31-32］。肠道共生菌群作为有效的宿主防御病原体，已被证明在树突状细胞与抗原相互作用后可调节T细胞和Treg反应，在未成熟CD4+淋巴细胞分化为Th1、Th2及Th17细胞的过程中发挥重要作用。辅助性T细胞的分化似乎深受肠道菌群的影响［33-34］。树突状细胞在主要组织相容性复合体（MHC）Ⅱ类分子中显示带电肽来充当抗原提呈细胞（APC）后，将这些分子呈现给B细胞或T细胞受体，使这些细胞敏感，从而启动适应性免疫反应［35］。在RA中，树突状细胞通过调节抗原呈递来参与炎症过程，使关节炎抗原的呈递异常延长，进而有利于炎症的持续［36］。效应T细胞产生的免疫反应由Treg细胞亚群调节，并且Treg细胞具有保持自身抗原耐受性和消除自身免疫的能力，故肠道Treg细胞在维持对膳食抗原和肠道微生物的免疫耐受中发挥着重要作用［37］。CD4+ CD25+ Treg细胞是表达转录因子叉头框蛋白P3（FoxP3）的抑制性细胞，可通过抑制异常或过度的免疫反应来维持免疫自身耐受和稳态［38］。乳酸菌和婴儿双歧杆菌通过诱导CD4+ CD25+ FoxP3+ Treg细胞产生抗炎作用。脆弱拟杆菌多糖A作为免疫调节剂，通过IL-2依赖机制刺激CD4+Treg细胞产生IL-10，影响抗原提呈细胞Toll样受体（TLR）的表达程度，导致Th17/Treg细胞比例失衡［39］。因此，肠道失调可通过影响T细胞亚群的分化而诱发RA。刘君等［40］的研究表明，诃子水提物能改善大鼠血清中CD4+ CD25+ Treg的含量，抑制胶原诱导型关节炎（CIA）模型大鼠对效应T细胞免疫炎性反应，同时降低乳酸菌、大肠埃希菌等有害菌数目，进而发挥对肠道黏膜的保护作用。彭金娥等［41］发现白芍总苷可通过下调Th1细胞和Th17细胞的水平及上调Th2细胞和Treg细胞的水平来维持CIA大鼠中T细胞亚群的平衡，并且长期给药白芍总苷可稳定和重点调节与RA发生发展密切相关的肠道菌群。亦有研究表明，白芍总苷可通过上调肠道紧密连接蛋白-1（Claudin-1）/纤维状肌动蛋白（F-actin）蛋白表达，降低血清脂多糖结合蛋白浓度，保护肠黏膜屏障，进而降低CIA大鼠关节炎指数，起到缓解关节炎症及改善关节骨破坏的作用［42］。武子英［43］的研究表明，清热活血方可上调CIA大鼠脾脏Treg细胞水平比例，下调Th17细胞水平比例，通过上调IL-10，下调IL-17等免疫效应因子，维持Th/Treg的稳态，调节机体免疫，进而控制滑膜炎症和血管新生，缓解CIA大鼠临床症状。另有研究表明，清热活血方对肠道菌群丰富度呈正向调节，通过改善菌群的丰富程度和菌群物种的均匀度，进而恢复肠道微生态的平衡［44］。3 GA与肠道菌群GA是一种血尿酸水平慢性升高导致尿酸单钠晶体形成的晶体沉积疾病。最初的表现主要是外周关节滑膜炎的疼痛发作，但最终会出现关节畸形和皮下痛风石［45］。近年来的研究表明，高尿酸血症（HUA）患者的肠道菌群与正常人不同。与健康人群相比，HUA患者肠道菌群菌群紊乱主要表现为乳酸杆菌数量减少，芽孢杆菌、大肠埃希菌和需氧菌总数增加［46］。而大肠埃希菌、乳酸杆菌、假单胞菌等参与嘌呤和尿酸的代谢，在痛风的发作中发挥着重要作用［47］。丁酸盐是一种Ⅰ类组蛋白去乙酰化酶的有效抑制剂，可抑制痛风患者外周血单个核细胞（PBMCs）中尿酸钠（MSU）诱导的炎性细胞因子产生［48］，而痛风患者的肠道微生物群的显著特征是受损的微生物丁酸盐合成。有研究指出，普拉梭菌具有抗炎特性，可通过产生丁酸促进肠道健康［49］，其中丁酸对肠道的保护机制包括为肠道黏膜提供营养、促进肠绒毛的生长和修复、增强肠道免疫力、促进有益微生物生长、抑制致病菌等［50］。另有研究表明，黄嘌呤氧化酶（XOD）在尿酸的形成中起着重要作用，主要负责嘌呤的氧化代谢，可将嘌呤代谢分解为尿酸［51］。XOD由大肠埃希菌组的人类肠道细菌分泌，GA患者体内可将XOD富集，加之GA患者肠道内将尿酸降解为尿素的微生物（尿囊素酶）消耗殆尽［52］。因此，肠道菌群与痛风发病的另一种可能机制是肠道菌群中XOD过多和尿囊素酶相对缺乏积累了较多的尿酸，从而加重GA症状［53］。有研究表明，桑黄的有效提取物桑黄乙醇能通过抑制XOD和腺苷脱氨酶（ADA）活性来缓解血尿酸浓度的过度上升，同时上调乳酸杆菌丰度，进而达到降低血尿酸水平的目的［54］。BIAN等［55］研究菊苣改善高尿酸血症的作用，发现菊苣可修复肠黏膜的损伤，提高肠道屏障的通透性。此外，研究者利用16S rRNA测序分析发现菊苣不仅能通过增加益生菌菌群（双歧杆菌、丹毒）和减少致病菌群（螺杆菌科）来恢复肠道微生物群，还可通过下调鹌鹑肾脏中血清LPS和TLR4/NF-κB炎症通路来降低LPS/TLR4轴炎症反应，从而促进肾脏中尿酸的排泄。朱发伟等［56］的研究表明，桑叶可通过调节肠道菌群结构，降低肠源性LPS水平，抑制XOD活性，从而降低模型大鼠血尿酸水平。有研究显示，祛浊痛痹方具有改善肠道菌群结构和丰度的作用，其成分如茯苓和泽泻等许多中药可通过抑制尿酸合成关键酶XOD的活性来发挥功效，进而对HUA小鼠血清尿酸产生较好的降低，其作用机制可能与其调节肠道菌群有关［57］。 CHEN等［58］发现铁皮石斛六方通过调节肠道菌群，减少LPS的分泌及降低其进入循环数量，并且通过促进肠道XOD分泌和降低血清UA水平，进而发挥保护肠黏膜屏障的作用。还可上调肠道闭锁蛋白（Occlaudin）、跨膜蛋白（Claudin）和ZO-1蛋白的表达，改善肠道病理变化。此外，铁皮石斛六方可通过抑制LPS/TLR4/NF-κB信号通路，减少炎症细胞因子的分泌，进而减轻炎症损伤。4 OA与肠道菌群OA是一种表现为软骨降解、骨重塑、骨赘形成、关节炎症和关节正常功能丧失的退行性疾病［59］。研究发现，肠道微生物能产生包括酶、短链脂肪酸等广泛的分子［60］。这些分子产生的促炎代谢产物主要包括LPS，LPS作为细菌内毒素的主要成分，能从“渗漏的肠道”进入体循环，引发系统性炎症［61-62］。由于LPS水平的升高与OA的风险因素肥胖和代谢综合征相关，因此有研究推测肠道微生物群至少通过LPS诱导的低级别炎症、代谢内毒素血症、巨噬细胞激活等参与OA的病理过程［63］。也有研究表明，OA软骨变性炎症主要是细菌LPS相关的炎症细胞因子引起，包括IL-1、IL-6和RANKL［64］。然而，LPS如何通过软骨介导这些因子的产生还不清楚。HUANG等［65］发现LPS和脂多糖结合蛋白水平的升高与膝关节骨赘的严重程度和滑膜中活化巨噬细胞的丰富度有关。研究发现，肠道菌群紊乱与TLRs密切相关［66］。TLRs能够识别肠道细菌的LPS，从而诱导促炎细胞因子的分泌，进而激活相应的信号通路，诱导OA的发生发展［67］。最近的一项研究表明运动能够改善肠道菌群结构，从而降低LPS的含量，减少LPS引发的炎症反应及膝骨性关节炎（KOA）的危险因素，从而起到治疗KOA的作用［68］。此外，有研究发现，LPS通过TLR4的依赖性方式抑制碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OCN）和Runt相关转录因子2（Runx2，影响成骨细胞分化的必需因子）的表达来抑制成骨细胞分化，同时LPS诱导巨噬细胞产生多种细胞因子和介导因子来影响破骨细胞的生成［69］。综上所述，肠道菌群影响OA的可能机制可概括为一方面肠道微生物和细菌分子代谢物通过内皮屏障转运进入体循环，另一方面肠道菌群抑制成骨细胞成骨分化、促进破骨细胞的发育，进而影响OA软骨的生成与破坏［70］。谢坤铭［71］研究桂皮的有效成分桂皮醛对兔KOA模型肠道菌群的影响，发现桂皮醛可通过稳定兔肠道中的韦荣氏球菌科、考拉杆菌属、消化球菌科，使KOA兔模型肠道菌群接近正常状态，进而缓解关节滑膜组织的炎症。郑洁等［72］的研究发现，青藤碱可通过调控TLR/髓样分化因子88（MyD88）信号通路，下调TLR2、TLR4、MyD88关键分子表达，抑制兔膝骨性关节炎软骨免疫反应，进而延缓OA进展。值得注意的是，目前中医药调节肠道菌群治疗OA的相关研究较少，期待更多的研究出现，从而为中医药治疗OA提供更加有力的证据。单位中药及有效成分对骨关节疾病肠道菌群调节作用见表1，中复方对骨关节疾病肠道菌群调节作用见表2。10.13422/j.cnki.syfjx.20220792.T001表1单位中药及有效成分对骨关节疾病肠道菌群调节作用Table 1Unit of Chinese medicine and effective components on bone and joint diseases intestinal flora regulation疾病名称中药单体或提取物研究对象作用及机制参考文献OP灵芝提取物OP患者增加大肠埃希菌、双歧杆菌和粪肠球菌数量，进而发挥益生元效应［22］大黄异豆脂OP大鼠改善大鼠肠道菌群，进而促进骨形成［23］葛根素OP大鼠调节肠道内短链脂肪酸水平，修复肠道黏膜完整性，从而调节肠道菌群紊乱［24］RA诃子水提物RA大鼠降低乳酸菌、大肠埃希菌等有害菌数目，进而发挥对肠道黏膜保护作用［38］白芍总苷RA大鼠稳定和重点调节的与RA发生发展密切相关的肠道菌群［39］白芍总苷RA大鼠降低血清脂多糖结合蛋白浓度，保护肠黏膜屏障［40］GA桑黄乙醇GA大鼠抑制XOD和ADA活性，上调乳酸杆菌丰度，进而降低血尿酸水平［52］菊苣GA鹌鹑修复肠黏膜的损伤，提高肠道屏障的通透性，同时增加益生菌菌群和减少致病菌群来恢复肠道微生物群［53］桑叶GA大鼠调节肠道菌群结构，降低肠源性LPS水平，抑制XOD活性［54］OA桂皮醛KOA兔稳定兔肠道中的韦荣氏球菌科、考拉杆菌属、消化球菌科，恢复兔KOA模型肠道菌群接近正常状态［69］青藤碱KOA兔调控TLR/MyD88信号通路，下调TLR2、TLR4、MyD88关键分子表达［70］10.13422/j.cnki.syfjx.20220792.T002表2中药复方对骨关节疾病肠道菌群调节作用Table 2Effect of Chinese herbal compound on intestinal microflora of bone and joint diseases疾病名称中药复方研究对象作用及机制参考文献OP青娥丸OP大鼠增加肠道内容物短链脂肪酸的含量，减少炎症因子的产生［25］补肾化痰方OP大鼠修复肠道黏膜屏障功能及改变骨免疫环境，调节Th17/Treg平衡［26］补肾化痰方OP大鼠提高梭菌属在内的厚壁菌门的丰度，进而调节肠道免疫［27］RA清热活血方RA大鼠上调CIA大鼠脾脏Treg细胞水平比例，下调Th17细胞水平比例，维持Th/Treg的稳态，调节机体免疫［41］清热活血方RA大鼠正向调节肠道菌群丰富度和改善菌群物种的均匀度，进而恢复肠道微生态的平衡［42］GA祛浊通痹方GA小鼠稳定兔肠道中的韦荣氏球菌科、考拉杆菌属、消化球菌科，恢复KOA兔模型肠道菌群接近正常状态［55］铁皮石斛六方GA大鼠调控TLR/MyD88信号通路，下调TLR2、TLR4、MyD88关键分子表达，抑制兔膝骨性关节炎软骨免疫反应［56］5 小结肠道菌群与宿主之间的共生需要一个微妙的平衡，而平衡被打破则可能对人体健康产生不利影响。随着现代医学研究的深入，研究人员发现肠道菌群与骨关节疾病的发生发展关系密切。肠道菌群失衡在骨关节疾病发病中的作用已被越来越多的人认识到。通过综述肠道菌群对骨关节疾病的影响，总结中医药调节肠道菌群治疗骨关节疾病的研究现状，对于后续进一步探讨肠道菌群在中医药治疗骨关节疾病的潜在靶点作用很有必要。随着我国老龄化社会的加速到来，骨关节常见疾病患病率升高导致的经济成本和医疗负担也相应大幅增加。在骨关节疾病的发病过程中早期进行中医药干预，对减轻家庭及社会负担和提高患者的生活质量具有重要意义。因此，应用中医药调节肠道菌群治疗骨关节疾病这一防治策略具有广阔的应用前景。然而，肠道微生物种类复杂，加之其和骨关节疾病的关系尚未完全阐明，今后的研究应侧重于探讨是否有特定肠道微生物介导骨关节疾病的发病，无疑中医药提供了一个很好的桥梁。未来的策略可以尝试利用中医药精确定位肠道微生物，通过中医药调控特定微生物来治疗骨关节疾病，进而为中医药进一步应用于骨关节疾病的防治提供新的治疗思路。