肠道菌群代谢产物短链脂肪酸对磨损颗粒诱导炎症性骨溶解的影响

背景介绍:

磨损颗粒诱导的炎症性骨溶解是人工关节置换术后一个主要的长期并发症。目前为止，除了翻修手术外，还缺乏有效的针对性治疗方法。虽然翻修手术的疗效明确，但它的手术难度较初次关节置换手术更高，而且给患者带来巨大的经济及心理负担。短链脂肪酸（short chain fatty acids, SCFAs）作为肠道菌群的一种常见代谢物，在骨代谢及炎症调控方面具有巨大潜力。因此，本研究旨在探讨短链脂肪酸对炎症性骨溶解的影响。

研究成果：

图1 丙酸（Propionate，C3）和丁酸（Butyrate，C4）通过抑制巨噬细胞NLRP3炎症小体激活和破骨细胞活化缓解磨损颗粒诱导的炎症性骨溶解。

本研究发现：短链脂肪酸中的丙酸（Propionate，C3）和丁酸（Butyrate，C4）可以浓度依赖性地抑制钴铬钼（CoCrMo）合金颗粒引起的巨噬细胞NLRP3炎症小体激活，而乙酸（Acetate，C2）并没有相应的作用。随后，针对丙酸与丁酸抑制NLRP3炎症小体激活潜在机制的挖掘中发现，两者的机制并不相同。丁酸的抑制作用部分通过GPR109A受体介导，而丙酸则不依赖于抑制组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）的活性或激动相应的GPR受体。

此外，NLRP3炎症小体激活后引起的炎症微环境可引起破骨细胞异常激活，进而加重假体周围的骨溶解。因此，本研究还探索了炎症状态下，丙酸与丁酸对破骨细胞异常激活的影响。实验结果表明，丙酸与丁酸对破骨细胞的分化成熟有显著的抑制作用。同时，丙酸与丁酸还影响破骨细胞伪足小体带（Podosome belt）的形成抑制其骨吸收能力。与NLRP3炎症小体不同的是，丙酸与丁酸对破骨细胞分化和功能的负面作用主要依赖抑制组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）。

本研究的结果证实，作为天然肠道菌群代谢产物的丙酸与丁酸具有作为磨损颗粒诱导炎症性骨溶解的保守治疗措施。

苏州大学医学中心、苏州大学附属独墅湖医院林俊教授为本文通讯作者。

引用：

Yang-Lin Wu, Chen-Hui Zhang, Yun Teng, Ying Pan, Nai-Cheng Liu, Pei-Xin Liu, Xu Zhu, Xin-Lin Su, Jun Lin. Propionate and butyrate attenuate macrophage pyroptosis and osteoclastogenesis induced by CoCrMo alloy particles. Mil Med Res. 2022, 9:46. doi: 10.1186/s40779-022-00404-0.

原文详见：

https://mmrjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40779-022-00404-0

转自：“解说科研项目”微信公众号

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