ルミノコッカス属（Genus_Ruminococcus）とバークホルデリアレス目（Oder_Burkholderiales）は、微生物叢-腸-骨軸を制御することによって骨粗鬆症に影響を与える。

哉百名

2024年5月22日 09:21

本文へスキップ
トップバーナビゲーション

微生物学のフロンティア
セクション
論文
研究トピックス
編集委員会
ジャーナルについて
私たちについて
すべてのジャーナル
すべての記事
研究を投稿する

論文ダウンロード
補足データ

共有する

26
総閲覧数

記事のインパクトを見る
記事のaltmetricスコアは1

補足資料

表1.xlsx

表2.xlsx

表3.xlsx

表4.xlsx

表5.xlsx

表6.xlsx

原著論文
Front. 微生物学、2024年5月21日
Sec.脊椎動物の消化器系における微生物
第15巻 - 2024年｜https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1373013
ルミノコッカス属（Genus_Ruminococcus）とバークホルデリアレス目（Oder_Burkholderiales）は、微生物叢-腸-骨軸を制御することによって骨粗鬆症に影響を与える。

https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2024.1373013/full?utm_source=S-TWT&utm_medium=SNET&utm_campaign=ECO_FCIMB_XXXXXXXX_auto-dlvrit

Ning Li,&#x;Ning Li1,2†Haiyang Wang&#x;Haiyang Wang1†Huan Pei&#x;Huan Pei2†Yueying WuYueying Wu2Lei LiLei Li2Yu RenYu Ren2Si Wang,Si Wang1,2Yuan MaYuan Ma3Miao LuoMiao Luo4Jiali Yuan
嘉里源2李立奎
Lvyu Li4秦東東、
秦東東2,5*（チン・ドンドン
1雲南中医薬大学第一臨床医学院、昆明、中国
2中国雲南省昆明市雲南中医薬大学中西医統合慢性病予防管理重点実験室
3中国昆明市雲南省第三人民病院
4雲南中医薬大学第三付属中医薬病院（中国・昆明市
5中国昆明市雲南中医薬大学精神神経疾患の予防と治療のための中医薬重点実験室
背景本研究は、メンデルランダム化（MR）解析と動物実験を組み合わせて、腸内細菌叢と骨粗鬆症の関係を明らかにすることを目的とした。

方法公開データベースから入手した腸内細菌と骨粗鬆症に関するオープンアクセスのゲノムワイド関連研究（GWAS）データを用いて、差菌と骨粗鬆症の関係に関する解析を行った。解析は2標本MR解析を用い、逆分散重み付け法（IVW）、MRエッガー法、重み付け中央値法、重み付け最頻値法により因果関係を検討した。マウスの骨粗鬆症モデルを再現するために、両側卵巣摘出術が採用され、マイクロCT（コンピュータ断層撮影）、病理学的検査、骨変形指数によって評価された。さらに、糞便サンプルで16S rDNA配列決定が行われ、大腸サンプルではSIgAとIL-6、IL-1β、TNF-α炎症因子の指標が調べられた。免疫蛍光検査と病理組織検査により、クローディン-1、ZO-1、オクルディンなどのタイトジャンクションタンパク質の発現レベルを評価し、差菌と関連する環境因子との相関解析を行った。

結果 g_Ruminococcus1と骨粗鬆症リスクとの間に正の相関が認められたが、O_Burkholderialesは骨粗鬆症リスクと負の相関を示した。さらに、不均一性やpleiotropyの証拠はなかった。マウス骨粗鬆症モデルの再現性を評価したところ、卵巣摘出（OVX）マウスでは、O_バークホルディアレス属の存在量が有意に減少し、g_ルミノコッカス属の存在量が有意に増加していた。OVXマウスの腸管SIgAレベルは低下し、炎症性因子の発現レベルは上昇し、バリアー損傷が生じ、大腸および血清中のLPS含量は有意に増加した。O_Burkholderialesの存在量は、骨形成因子、腸管バリア指標、骨密度、骨体積率、海綿骨量と強い正の相関を示し、骨吸収因子および腸管炎症因子と強い負の相関を示した。g_Ruminococcusの存在量は、骨形成因子、腸管バリア指標、骨体積率と強い負の相関を示し、骨吸収因子および腸管炎症因子と強い正の相関を示した。

結論 O_Burkholderialesとg_Ruminococcusは、微生物叢-腸-骨軸を介して骨粗鬆症の発症を制御している可能性がある。

1 はじめに
慢性変性骨疾患として、骨粗鬆症は世界的に重要な健康問題となっている。骨粗鬆症の発症率は近年劇的に増加しており、世界中で数百万人に大きな被害をもたらしている（Domazetovicら、2017；Yu and Xia、2019；Salariら、2021；Willersら、2022）。骨粗鬆症の病因と病態は複雑で、エストロゲンや副甲状腺ホルモンなどの様々なホルモンの刺激や、環境因子や遺伝因子が関与している（Marini et al.）

腸内微小生態系は人体で最も重要かつ複雑な微小生態系であり、消化、栄養、代謝免疫などに重要な役割を果たしている。近年、腸内微生物とその代謝産物が骨の健康に及ぼす影響が広く注目されている。腸内細菌叢は骨粗鬆症の発症に重要な役割を果たしており、腸内細菌叢を標的とすることで、細菌のコロニー形成、プロバイオティクスの補充、運動介入などさまざまな方法で骨粗鬆症の発症を遅らせることができ（Inchingoloら、2023）、骨粗鬆症の診断と治療の新たな標的となっている（Yuanら、2022）。しかし、腸内細菌叢と骨粗鬆症の作用機序は複雑で入り組んでいる。例えば、乳酸菌は一次性および二次性骨粗鬆症を緩和することができる（Liuら、2020；Leeら、2021；Rastogi and Singh、2022；Guoら、2023）。しかし、世界のいくつかの国と地域の骨粗鬆症患者の腸内における微生物遺伝子配列決定の結果を系統的に評価したところ、骨粗鬆症患者の腸内では、健常対照群と比較して乳酸菌の相対的存在量が高いことが判明した（Huangら、2022）。さらに、糖尿病および骨粗鬆症患者の腸内細菌叢における乳酸桿菌の存在量は、健常対照群と比較して有意に高く、腸管バリア機能障害と細菌の転移している（Knudsenら、2021）。腸内微生物の多さは、疾患における細菌叢の役割を完全には示していないかもしれないが、基礎研究と臨床研究間の結果のばらつきは、腸内細菌叢と骨粗鬆症の関連を検証するためのより科学的なアプローチの必要性を示している。

ランダム化比較試験によるエビデンスが不足しているため、腸内細菌叢と骨粗鬆症との間に明確な因果関係があるかどうかは不明である。ランダム化比較試験は、医学研究における因果関係を推論するためのゴールドスタンダードであり、ランダム化群分けによって交絡バイアスを最小限に抑えることができる。しかし、大規模サンプル対照試験は、コストが高く、試験期間が長いなどの難点がある。そこで、観察された相関の間に因果関係があるかどうかを証明するために、メンデルランダム化（MR）分析を行うことができる（Evangelou et al.） MRは、遺伝データ中のランダムに分布する一塩基多型（SNP）を道具変数（IV）として使用することで、ランダムなグループ化のプロセスをシミュレートする（Smith and Ebrahim, 2003; Didelez and Sheehan, 2007; Davey and Hemani, 2014）。メンデルの第二法則によれば、対立遺伝子は個体にランダムに割り当てられ、卵子の受精時に固定される。MRを用いることで、従来の疫学的手法に特有の逆因果や交絡する環境因子の影響を回避することができる。腸内細菌叢と骨粗鬆症との関連をさらに調べるために、我々はOVX複製骨量減少モデルマウスを用いた動物実験を同時に行った。さらに、骨量減少マウスにおける腸管バリア指標および腸管炎症因子の変動を解析し、特定の細菌と腸-骨関係の相関を確立することで、微生物叢-腸-骨軸が骨粗鬆症に及ぼす影響を確認することを目的とした。

2 材料と方法
2.1 MR分析
すなわち、(1)道具変数として使用されるSNPsは、研究のリスク因子と強い関連を持つべきである（相関仮説）、(2)使用される遺伝子変異は、潜在的な交絡因子と関連してはならない（独立性仮説）、(3)遺伝子変異は、リスク因子を通じてのみ転帰のリスクに影響を及ぼし、他の経路を通じては影響を及ぼさないべきである（排除制限仮説）。我々の研究は、ブリストル大学のMRC統合疫学ユニット（IEU）が運営するIEUオープンGWASプロジェクトのゲノムワイド関連研究（GWAS）要約レベルデータに依存している。このプロジェクトでは、GWASデータがUK Biobank、FinnGen Biobank、発表論文など様々な情報源から収集され、解析されている。この研究で使用されたデータは一般に公開され、匿名化され、非特定化されているため、倫理審査委員会の承認は必要なかった。図1に本研究の研究デザインの概要を示す。

図1
www.frontiersin.org
図1. メンデルランダム化解析と16S rDNA配列決定の検証により、ルミノコッカス属（Ruminococcus）とバークホルダー亜目（Oder_Burkholderiales）が微生物叢-腸-骨軸を制御することで骨粗鬆症に影響を及ぼすことが明らかになった。

2.1.1 データソース
腸内細菌叢に関するプール統計は、MiBioGenコンソーシアムによって実施された包括的GWASから得られた。このデータセットには、合計122,110の変異遺伝子座が含まれている。MiBioGenコンソーシアムの公式ウェブサイト1には、この研究の詳細が掲載されている（Kurilshikovら、2021年）。GWASに基づき、5つのレベル（門、綱、目、科、属）で腸内細菌分類群のIVをスクリーニングし、種特異的な名称を持たない15の細菌分類群を除外し、2023年に公開されたFinn Gen Biobank2から骨粗鬆症（症例として3,203例、対照として209,575例）のアウトカムのGWASデータを選択した。

2.1.2 IVの選択
MR 解析では、IV は曝露因子と結果との間の仲介役となり、因果関係の調査を容易にする。IVs は一般的に遺伝子変異で構成され、SNPs が最も頻繁に使用される。腸内細菌叢に関連するSNPは、IEUオープンGWASプロジェクトから入手した3。私たちは特に、ゲノムワイドの有意水準（p＜5×10-8）で曝露と強い関連を示すSNPに焦点を当てたが、残念ながらこの条件でスクリーニングされたSNPの数は非常に少なかった。より多くのSNPを得るために、10,000kbの凝集ウィンドウ内でIVスクリーニングを行い、低い連鎖不平衡（R2 < 0.001）を示すp < 1 × 10-5の閾値を用いた。独立性と排他性の仮定を満たすために、腸内フローラ因子（喫煙行動や肥満指数など）と強く関連するSNPsとアウトカム変数（骨粗鬆症）と関連するSNPsについてPhenoScannerV2データベース4を検索し、関連する交絡因子SNPsは見つからなかった（Kamatら、2019）。さらなる詳細は、補足表S1に掲載されている。p＜5×10-5の有意水準でアウトカムとの関連を示したSNPは解析から除外した。次に、独立変数（IV）と曝露の間の強い関連を検証するためにF統計量を利用した。一般に、F統計量が10を超える関連は、強い関連の基準を満たしているとみなされた（Pierce et al.）

2.2 動物と材料
C57BL/6J雌マウス（10週齢）は、SPF（Beijing）Biotechnology Co. [北京、中国、証明書番号：SCXK（Jing）2019-0010］から入手し、雲南中医薬大学実験動物センター［SYXK（Dian）K2022-0004］で飼育した。動物は、25±2℃、湿度50±5％、12時間の明暗サイクルのSPFグレードの標準実験室条件で飼育された。1週間の順化期間の後、マウスを無作為に2群（各群n = 5）に分けた：偽手術群と両側卵巣摘出術を行ったOVX群である。手術後、マウスには滅菌蒸留水とSPFグレードの飼料が与えられた。

9週間後、マウスをイソフルランで麻酔し、糞便サンプルを採取して液体窒素で凍結した。その後、サンプルを-80℃の超低温冷蔵庫に移し、さらなる分析のために大腿骨、大腸、血清サンプルを採取した。この動物実験は、雲南中医薬大学実験動物倫理審査委員会（No.R-062023004）の承認を得た。

オクルディン一次抗体、ZO-1一次抗体、クローディン-1一次抗体（武漢服装生物科技有限公司、中国、GB111401、GB111402、GB12032）、CY3標識ヤギ抗ウサギigg二次抗体（武漢服装生物科技有限公司、中国、GB21302、GB12032）を用いた、 Ltd.、中国、GB21303）、マイクロCT（Bruker、ドイツ、BrukerSkyScan 1,276）、小動物用麻酔器（Reward Life Science and Technology Co. Ltd.、深圳、中国、R500）を用いた。

2.3 マイクロCTによる骨分析パラメータの検出
固定された大腿骨組織をマイクロCTキャリアステージ上に配置し、以下のパラメータでスキャンした：分解能6.5μm、露光時間350ms、スキャン角度180°。スキャン後、原画像を得た。初期画像は、3D再構成ソフトウェアNReconを用いて特定の領域で再構成された。成長板下200層の領域はCTアナライザーを用いて解析した。均一なパラメータを設定し、全組織体積(TV)、骨体積(BV)、体積比(BV/TV)、海綿骨密度(Tb. BMD)、海綿骨数(Tb. N)、海綿骨分離(Tb. sp)を算出した。

2.4 ヘマトキシリン・エオジン染色による骨および結腸組織の微細構造変化の観察
大腿骨と大腸組織の組織学的分析にはパラフィン切片を用い、すべての大腿骨を4％パラホルムアルデヒドで固定し、10％エチレンジアミン四酢酸（EDTA、pH7.0、Servicebio社、中国）で脱灰した。パラフィン包埋後、サンプルを4μm厚の切片に切り出した。その後、HE染色を行い、CaseViewer 2.3を用いてスライドをスキャンし、骨粗鬆症の程度を評価した。

2.5 骨のターンオーバーと炎症指標
キットの説明書に従い、マウス血清中のLPS、ALP、BGP、TRACP-5b、CTX-1の発現量を酵素結合免疫吸着測定法を用いて検出し、マウス結腸組織ホモジネートの上清を抽出してIL-6、IL-1β、TNF-α、LPS、SIgAの発現量を検出した。

2.6 腸管バリアの免疫蛍光検出
大腸サンプル固定後、脱水、透明化、包埋、切片化、脱脂、抗原修復、血清封入、オクルディン、ZO-1、クローディン-1一次抗体および対応する二次抗体の添加を順次行った。細胞核を再染色するために4′,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール（DAPI）を添加し、組織の自家蛍光を消光するために自家蛍光消光剤を添加した。抗蛍光消光シーラーでスライドを密封し、画像取得（励起波長330-380 nm、発光波長420 nm；CY3 励起波長510-560 nm、発光波長590 nm）を行った。

2.7 マウス腸内細菌叢の16S rRNA測定
マウス糞便サンプルからの全DNAの抽出にはセチルトリメチルアンモニウムブロマイド（CTAB）法を選択し、超微量分光光度計を用いてDNAを定量した。DNAの品質は、ポリメラーゼ連鎖反応増幅用のプライマー341F（5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′）805R（5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′）を用いて、アガロースゲル電気泳動により検出し、増幅産物を回収し、2％アガロースゲル電気泳動により検出した後、精製した。シークエンシングライブラリーを構築し、NovaSeq 6000シークエンサーを用いて2×250bpのダブルエンドシークエンシングを行い、細菌16S rDNAのV3-V4可変領域を増幅した。シーケンシングはShanghai Biotree Biomedical Biotechnology Co.

2.8 統計解析
2.8.1 MR解析
2標本のMR分析では、逆分散重み付け（IVW）モデルが因果関係を検出する能力が最も高いので、因果効果を決定するためにこの方法を使用した（Hartwig et al.） IVW法の結果は、加重中央値法、加重モデル法、MRエッガー法の結果とも比較された。4つのモデルすべてが一貫性を示すことで、所見の説得力が増す。IVWモデルの異質性は、CochranのQ検定を用いて評価した（p値＜0.05は異質性の存在を示す）。異質性の存在が必ずしもIVWモデルを無効にするわけではないことを認識することが重要である；MR Eggerのアプローチは、ゼロでない切片に対応し、複数の妥当性を識別することができる。さらに、個々のSNPの除外が結果に実質的な影響を与えるかどうかを決定するために、leave-one-out分析を実施した。MR-PRESSO法を用いて外れ値を検出し、外れ値が存在する場合は、これを除去して再度MRで解析した。最後に、2標本MR（TSMR）解析で発見されたポジティブな結果に関するデータを、骨粗鬆症と腸内細菌叢の逆TSMR解析のために照合し、逆因果をチェックした。すべての解析は、TwoSampleMR（バージョン0.5.8）、MendelianRandomization（バージョン0.8.0）、MRPRESSOパッケージ（1.0）を用いてRソフトウェア（バージョン4.2.1）で実施した（Hemani et al.）

2.8.2 バイオインフォマティクスと統計解析
シークエンシングで得られた二分割データを分割、スプライスし、フィルターをかけて高品質のクリーンラベルを得た。DADA2を用いてノイズ除去を行い、特徴テーブルと特徴配列を得た。多様性は同じランダム配列に正規化することで計算した。次に、SILVA (release 138)分類器に従って、各サンプルの相対的な存在量を用いて、特徴の存在量を正規化した。α対βの多様性はQIIME2によって計算され、Rパッケージがプロットされた。その他の実験結果データはGraphPad Prism 9ソフトウェアを用いて解析し、複数グループ間の比較には一元配置分散分析を、2グループ間の比較には2標本平均のt検定を用いた。データは平均値±SD（標準偏差）で表し、差はp<0.05で統計的に有意とみなした。

3 結果
3.1 MRの結果
3.1.1 対象としたIVの説明
腸内細菌叢と骨粗鬆症の遺伝学的研究において、196の細菌分類群に関連するIVとして合計2,037のSNPが選択された。これらのSNPは、9系統（103SNP）、16クラス（179SNP）、20目（217SNP）、35科（339SNP）、131属（1,199SNP）をカバーしている。すべてのIVはF統計量が10を超えており、弱い道具変数によるバイアスがないことが示唆された（詳細は補足表S1を参照）。その後の多方向性の評価にはMRPRESSO法を採用し、外れ値のSNPsであるrs66710942、rs894996、rs112893842を同定し、除去した。

3.1.2 骨粗鬆症における腸内細菌叢のTSMR解析
TSMRの結果を図2A-Cおよび補足表S2にまとめた。2つの分類学的フローラが骨粗鬆症のMR解析において統計的に有意であり、1つは目レベル、もう1つは属レベルであった。g_Ruminococcus1は骨粗鬆症の危険因子であり、O_Burkholderialesは骨粗鬆症の予防因子であった。

図2
www.frontiersin.org
図2. 腸内細菌叢と骨粗鬆症の関連についてのTSMR解析結果の最初の図（A）。異なるMR法におけるRuminococcus1属の骨粗鬆症に対する因果効果（B）。Burkholderiales目の骨粗鬆症に対する因果関係。(C）散布図。Ruminococcus1属の骨粗鬆症に対するMRのleave-one-out感度解析（D）。Burkholderiales目の骨粗鬆症に対するMRのleave-one-out感度解析（E）。

IVWの結果、g_Ruminococcus1[OR = 1.375；95％信頼区間（CI）：1.041-1.818]は骨粗鬆症リスクと正の相関を示し、O_Burkholderiales（OR = 0.723；95％CI：0.533-0.980）は負の相関を示した。これらの細菌叢の異質性解析では、異質性は生じなかった（p＞0.05）。MR Egger解析では、g_Ruminococcus1（p = 0.194）、O_Burkholderiales（p = 0.259）、および転帰（p > 0.05）の間に水平的なpleiotropyは認められなかった。MRPRESSO法を用いたpleiotropyのさらなる評価でも異常値は認められず、IVW法の知見が信頼できることが示された（補足表S3）。

MRの結果とゲノムワイドの有意差を用いた感度分析は、補足表S4, S5に記載されている。また、leave-one-out法の感度解析でも、IVの除外にかかわらず、g_Ruminococcus1とO_Burkholderialesの骨粗鬆症に対する病原性効果の推定に有意差は認められず、MR解析の頑健性が示された（図2D,E）。

3.1.3 逆 MR 解析
逆因果が上記の知見に影響することを避けるため、骨粗鬆症を曝露、腸内細菌叢の陽性結果をアウトカムとして逆MR分析を行った。(p<5×10-8)の条件で機器変数を抽出した結果、適格なSNPはなく、g_Ruminococcus1とO_Burkholderialesに対する骨粗鬆症の因果関係は示唆されなかった。

3.2 マウスでの骨粗鬆症モデルの再現に成功
マイクロCTデータ（図3A-G）から、大腿骨Tb. BMD、BV/TV、Tb. N、およびTb.spは、偽薬群と比較してOVXマウス群で有意に低かった（p < 0.05）ことから、OVXマウスでは有意な骨量減少が起こったことが示唆された。骨の微細構造の変化は、2群のマウスの大腿骨で明らかであった（図3H）。偽薬群と比較して、OVX群のマウスの大腿骨の海綿体の網目は破壊され、海綿体の厚さは薄くなり、海綿体の一部は壊れているように見え、脂肪空胞の形成が増加しており、OVXマウスの骨微細構造の悪化が示唆された。両群のマウスの骨形質転換レベルについて（図3I-L）、偽薬群と比較して、OVX群のマウスの血清中の骨形成因子（ALP、BGP）の発現レベルは低下し（p＜0.001）、骨吸収因子（TRACP-5b、CTX-1）の発現レベルは上昇し（p＜0.001）、骨形成よりも骨吸収が大きく、その結果、骨量が著しく減少した。したがって、骨粗鬆症モデルマウスの再現は成功した。

図3
www.frontiersin.org
図3. 骨粗鬆症モデルマウスの再現に成功。大腿骨遠位部の矢状縦断3D図（A）；骨梁の3D図（B）；大腿骨遠位部の冠状縦断平面図（C）；骨梁密度（D）；骨体積率（E）；骨梁数（F）；骨梁分離（G）。大腿骨遠位部組織をヘマトキシリン・エオジン100倍、200倍で染色したもの（H）。血清中のアルカリホスファターゼの発現レベル（ALP、I）；血清中の骨保護タンパク質の発現レベル（BGP、J）；血清中のI型コラーゲンC末端ペプチドの発現レベル（CTX-1、K）；血清中の抗酒石酸酸性ホスファターゼ-5bの発現レベル（TRACP-5b、L）。データは平均値±SDで表した（n = 5）。統計的有意性の評価には、一元配置分散分析（One-way ANOVA）とTukey検定を用いた。

3.3 16S rDNAのハイスループットシークエンシング
3.3.1 腸内細菌叢のベン分析とα多様性分析
ベン分析では、2群合計で679の操作的分類単位（OTU）が示され（図4A）、そのうち各群は固有のOTUを有しており、OVX群のOTUは偽薬群と比較して減少傾向を示した。Chao1 indexと観察された菌種は、OVX群では偽薬群に比べ糞便中の総菌種数が減少傾向を示し、骨粗鬆症マウスの腸内細菌叢のサンプルでは、減菌後の菌種数が減少していることが示された。検出された種の総数は減少傾向を示した（図4B,C）。また、Shannon indexとSimpsonは偽薬群と比較してOVX群で高い傾向を示し、OVX群では群集種がより均等に分布していることが示された（図4D,E）。

図4
www.frontiersin.org
図4. 微生物の多様性と存在量の分析。2群のOTUのベン図（A）；α-多様性のチャオ1指数（B）；α-多様性の観察種指数（C）；α-多様性のシャノン指数（D）；α-多様性のシンプソン指数（E）；2群のβ-多様性のPCoAプロット（F）；2群のβ-多様性のNMDSプロット（G）。門レベルでの腸内細菌叢の種分布のヒストグラム（H）；属レベルでの腸内細菌叢の種分布のヒストグラム（I）。データは平均値±SDで表した（n = 5）。

3.3.2 腸内細菌叢のβ多様性解析
主成分分析の結果（図4F）、第1主成分は群間差の24.37％を説明でき、第2主成分は群間差の17.63％を説明できた。ノン・メトリック多次元尺度構成法分析の結果（図4G）、ストレス値は0.110であり、このモデルは元のデータとの差が少なく、許容できるものであることが示された。グループ間の類似性分析（ANOSIM）では、グループを2つずつ比較した場合、R＞0、p＜0.05となり、グループ間の差異は明らかであり、差異の結果は有意であることが示された。このことは、群集構造がグループ間でより異なっており、グループ分けが効果的かつ科学的であることを示している。

3.3.3 腸内細菌叢の構造存在量分析
各群のサンプルの門レベルでの優占細菌はほぼ同じであり（図4H）、主にバクテロイデーテス門、ファーミキューテス門、ベルーコミキューテス門、プロテオバクテリア門の4大門に集中しているが、相対的な存在量には差があった。OVX群では偽薬群に比べ、糞便中のBacteroidetes属、Firmicutes属、Campylobacter属が増加し、Verrucomycota属、Proteobacteria属、Actinobacteria属は減少した。属レベルでは（図4I）、各群のサンプルは主にアカマンサク属、パラバクテロイデス属、ラクトバチルス属、プレボテラ属、アリスティペス属、ルミナロコッカス属などで占められていた。OVX群のマウスの糞便は偽薬群と比較して、g_Bacteroidetes属、g_Lactobacillus属、g_Ruminalococcus属が増加し、g_Akkermansia属、g_Prevotella属、g_Parabacteroides属、g_Alistipes属が減少した。

3.3.4 LEfSeマルチレベル種差判別分析
LEfSe分析（図5）を用いて、線形判別分析値が4以上のマウス各群の属レベルで有意に異なる細菌群をスクリーニングした。統計解析の結果、偽薬群ではO_Burkholderiales属、g_Akkermansia属、g_Alistipes属、g_Parabacteroides属、g_Parasutterella属、g_Muribaculum属（*p < 0.05および**p < 0.01）が、OVX群ではg_Ruminococcus属（*p < 0.05）が、それぞれ異なっていた。データベースの更新と菌属名の変更により、現在のバージョンのSILVAデータベースではg_Ruminococcus 1を見つけることができない。元データをたどり、文献に注釈を付け、SILVAデータベースの様々なバージョンを比較することにより（補足表S6およびwww.arb-silva.de/treeviewer）、現在のg_Ruminococcusとg_Ruminococcus 1は属レベルで一致していることがわかり、これはg_Ruminococcusがg_Ruminococcus 1を表すことができることを検証した；その存在量発現レベルはg_Ruminococcus 1の検証結果を反映することができる（Hendersonら、2019；Kurilshikovら、2021）。

図5
www.frontiersin.org
図5. 種差のLEfSeマルチレベル判別分析。LEfSe分析ヒストグラム（A）；LEfSe分析進化分岐図（B）；O_Burkjolderiales（C）；g_Ruminococcus（D）；g_Akkermansia（E）；g_Alistipes（F）；g_Parabacteroides（G）；g_Parasutterella（H）；g_Muribaculum（I）。データは平均値±SDで表した（n = 5）。統計的有意性の評価には、一元配置分散分析（One-way ANOVA）手順とTukey検定を用いた。

3.4 大腸損傷の検出
3.4.1 大腸のHE染色と炎症因子の検出
偽薬群と比較して、OVX群では大腸粘膜の表層上皮障害、カップ細胞の減少、浅く不規則に配列した腸陰窩、局所に浸潤した多数の炎症細胞が認められた（図6A）。偽薬群と比較して、OVX群の結腸におけるSIgA、IL-6、IL-1β、TNF-αの発現レベルは有意に低く（p＜0.001）、血清および結腸組織中のLPSは有意に高かった（p＜0. 001）。このことは、OVX後、大腸組織の粘膜免疫力が低下し、炎症因子の発現レベルが上昇していること、損傷した腸管バリアからLPSが血流に入り込み、全身性の炎症を引き起こしていることを示していた（図6B-G）。

図6
www.frontiersin.org
図6. 結腸組織における炎症因子とバリア指標の検出。2群のマウスの大腸HE染色（A）；大腸SIgAの発現レベル（B）；大腸中のLPSの発現レベル（C）；血清中のLPSの発現レベル（D）；大腸組織中のTNF-α、IL-6、IL-1βの発現レベル（E-G）；大腸バリア指標ZO-1、クローディン-1、オクルディンの免疫蛍光検出とそれらの相対蛍光発現レベル（H-K）。

3.4.2 腸管バリア指標の免疫蛍光検出
偽薬群と比較して、OVX群では腸管タイトジャンクションタンパク質ZO-1、クローディン-1、オクルディンの発現が有意に低下しており（p＜0.01）（図6H-K）、OVXによって誘導された骨粗鬆症マウスの腸管バリアの完全性が損なわれていることが示された。

3.5 微生物群集と環境因子との相関分析
O_Burkholderialesと上位30属のランク付けされた細菌と環境因子とのヒートマップ相関解析を用いた（図7）。データが正規分布に従うかどうかに基づいて、スピアマン相関分析を選択し、骨分析パラメータ、骨形成因子、骨吸収因子、大腸炎因子、大腸バリアタンパク質で有意差のある7つの細菌をマンテル検定でスクリーニングした（図8）。r＞0.6、p＜0.05に従い、O_Burkholderialesとg_Ruminococcusの相関散布図（図9）を行ったところ、g_Ruminococcusの存在量はIL-6、TNF-α、LPS、TRACP-5bの発現量と強い正の相関があり、BV/TV、BGP、ZO-1、オクルジンと強い負の相関があった。O_Burkholderialesの存在量は、炎症因子および骨吸収因子の発現レベルと強い負の相関を示し、骨分析パラメータ、骨形成因子および腸管バリア指標と強い正の相関を示した。

図7
www.frontiersin.org
図7. 微生物叢の差とサイトカインとの相関のヒートマップ（*p < 0.05、**p < 0.01、***p < 0.001）。

図8
www.frontiersin.org
図8. 7種類の差次細菌と骨分析パラメータ、骨形成因子、骨吸収因子、炎症因子、腸管バリア指標との間のマンテル検定。

図9
www.frontiersin.org
図9. g_RuminococcusおよびO_Burkjoldrialesと環境因子との相関の散布図。スピアマンの相関分析、r > 0.6、p < 0.05。

4 考察
我々の研究は、腸内細菌叢と骨粗鬆症との間に因果関係があることを示す証拠を提供するものである。MR解析により、g_Ruminococcusは骨粗鬆症リスク増加の危険因子であり、O_Burkholderialesは骨粗鬆症リスク減少の予防因子であることがわかった。しかし、MR解析の限界として、本研究はヨーロッパ人集団で行われた。このため、他の人種や民族集団に対する本研究結果の一般化には限界がある。集団の異なるサブグループ（年齢、性別、出生地、食事など）における腸内細菌叢の骨粗鬆症への影響は解析できず、暴露と転帰を決定するために使用したコホートには重複が少しあるかもしれないが、IVのF統計量は弱い道具変数によるバイアスを防ぐのに十分である。

動物実験の検証では、骨粗鬆症マウスでは腸内微生物の存在量と多様性が低い傾向が見られた。骨粗鬆症モデルマウスではg_Ruminococcusが統計学的に有意に高発現し、偽手術対照群ではO_Burkholderialesが有意に上昇した。さらに、骨粗鬆症モデルマウスでは、SIgAの発現低下、腸管組織におけるLPS、IL-6、IL-1β、TNF-αの発現上昇、血清中のLPS濃度の上昇など、明らかな腸管バリア障害が認められ、骨粗鬆症モデルマウスでは腸管微小環境が障害され、腸管バリア障害が引き起こされていることが示唆された。これにより腸の炎症が誘発され、LPSが血中に移行し、全身性の慢性炎症が引き起こされた。

ルミノコッカス（g_Ruminococcus）は嫌気性細菌で、様々な疾患において様々な役割を果たしている。g_Ruminococcus菌は複雑な糖を発酵させ、短鎖脂肪酸（SCFA）を産生することができるが、すべてのg_Ruminococcus菌が健康に有益というわけではなく、特定の菌株が過剰に存在すると病気を引き起こす可能性がある（Crost et al.） g_ルミノコッカス菌の発現は脳性麻痺や乳児アレルギー患者で減少している（Zheng et al., 2016; Huang et al., 2019）が、その存在量は一部の消化器疾患（クローン病、炎症性腸疾患、過敏性腸症候群など）、脊椎関節炎、喘息で有意に増加している（Henke et al., 2019）。炎症性腸疾患の患者は、疾患と正の相関がある一過性の激しいg_ルミノコッカスブルームを経験する（Hallら、2017）。炎症性腸疾患は骨塩量減少を悪化させ、骨芽細胞と破骨細胞間の不均衡を引き起こし、炎症性腸疾患患者における骨粗鬆症の発症率上昇につながるのに対し（Adriani et al、 2023）、変形性脊椎症患者の腸管内のg_ルミノコッカス菌は炎症性腸疾患の活動歴と正の相関があることも示されており（Vereecke and Elewaut, 2017）、骨代謝異常と腸炎症におけるg_ルミノコッカス菌の役割は相関していることが示唆される。我々は、g_Ruminococcus菌がcolon-LPS、TNF、TRACP-5bの発現レベルと強い正の相関を示す一方、BV/TV、BGP、ZO-1、オクルジンと強い負の相関を示すことを見出した。しかし、グラム陽性菌であるg_RuminococcusはLPSを産生しないため、他の細菌と協力してLPSの増加を促進し、腸管バリア障害を悪化させる可能性がある。

ヒトの腸内におけるブルクホルデリアレスの存在量は比較的少ないにもかかわらず、その存在量レベルとTb.spおよびCTX-1との間には強い負の相関が認められ、Tb.N、ALP、クラウディンとの間には強い正の相関が認められた。N、ALP、クローディン-1、オクルディンとは強い正の相関があった。このことは、ブルクホルデリアレスが腸管バリアの損傷を修復し、骨形成を促進し、骨密度を増加させることができること、またブルクホルデリアレス自体が様々な化合物（外因性物質を含む）を分解するユニークな能力を持っていることを示唆しており、骨に対するその効果は、腸内の潜在的な病原性サイトカインを排除し、他の細菌叢と連携して腸内細菌叢の多様性を豊かにすることによって、間接的に骨保護的な役割を果たしている可能性がある（Wicaksono et al、 2023）、腸管の完全性を維持する（Luo et al.）一方、本研究では、BMDに影響を及ぼす可能性のある差属として、Akkermansia属、Parabacteroides属、Alistipes属、Parasutterella属、およびMuribaculum属を同定した。このうち、B. Akkermansiaは腸の粘液層に位置する潜在的なプロバイオティクスであり、様々なムチン分解バイオ酵素を産生し、発酵してSCFAを産生する（Collado et al.）これは炎症性腸疾患の緩和、肥満、糖尿病、心血管代謝疾患の予防に重要である（Caniら、2022）。Liuら（2021）は、アッカーマンシア・ムチニフィラが、閉経後骨粗鬆症マウスの骨損失を緩和するために、細胞外小胞を骨組織に放出することによって、骨形成を促進し、骨吸収を抑制する役割を果たしうることを発見した。この実験により、アカマンシアの存在量は骨形成因子およびTb. BMDと強い正の相関があり、骨形成を促進する保護因子である可能性が示された。アリスティペスはバクテロイデス門に属するグラム陰性菌で、主代謝産物はコハク酸、酢酸、プロピオン酸である（Parkerら、2020）。腸内細菌叢と骨密度（BMD）の因果関係に関するMR研究では、アリスティペスにはBMDを保護する効果があることが示された（Wangら、2023）。さらに、骨粗鬆症患者ではアリスティペスの相対量が減少している（Huangら、2022）が、OVXマウスではアリスティペスの発現量が有意に減少しており、腸管バリア指標と強い正の相関を示していることから、アリスティペスも微生物叢-腸-骨軸を制御する潜在的なメディエーターである可能性が示された。

Parasutterellaは、ヒトの消化管における健康な糞便のコア微生物叢のメンバーであり、腸内のβプロテオバクテリアクラスで最も多く報告されている分類群のひとつである。この細菌は、免疫反応や腸内細菌叢組成の変動を引き起こすことなく、マウス腸内に安定的にコロニー形成することができる（Ju et al.）いくつかの動物モデルやヒトの研究から、パラシュテレラの相対的な存在量が、炎症性腸疾患、肥満、糖尿病など、さまざまな宿主の健康転帰と密接に関連していることが示されている（Henneke et al.）我々の実験では、その発現量と血清骨形成因子（ALP、BGP）の間に強い正の相関があり、その発現量の変化が骨形成に正の調節効果を持つ可能性が示された。

パラバクテロイデス（Parabacteroides）はグラム陰性の嫌気性細菌で、多くの種の消化管に一般的に定着しており、ヒトやマウスの腸内細菌叢の中心的な構成要素となっている。パラバクテロイデスは様々な健康転帰と強く関連しており、コハク酸を合成し、胆汁酸ホメオスタシスとコレステロール代謝の維持に関与し、そのレベルは肥満、NAFLD、糖尿病などの疾患状態と有意かつ負の相関を示す。さらに、グルコース-脂質代謝において正の調節的役割を果たす（Ezejiら、2021；Cuiら、2022）。我々は、その発現量とTb. BMDおよびTb. Nとの間に強い正の相関が認められたことから、その発現量の変化が骨形成に正の調節効果を持つ可能性が示された。

Muribaculumは、従来飼育されているC57BL/6Jマウスの糞便ペレットから抽出できる嫌気性菌株であり、免疫調節効果のためにT細胞集団に影響を与えることができる代謝産物である（Bangら、2023）。我々は、g_Muribaculumの存在量が腸管炎症因子および骨吸収因子と強い負の相関を示し、腸管バリアタンパク質および骨形成因子と強い正の相関を示すことから、g_Muribaculumも微生物叢-腸-骨軸に作用して骨粗鬆症を緩和する可能性のある細菌であることを明らかにした。骨代謝に直接作用するg_Akkermansiaを除き、上記の細菌叢のいくつかは、骨の健康に対する直接的な作用を示す研究はまだ行われておらず、今後の実験で検証されることが期待される。

マウスの腸内細菌とBMDの関連性が見つかっている（Chenら、2023年）。無菌マウスは、従来の条件下で飼育されたマウスに比べて骨量が多い傾向にある。さらに、従来のマウスの糞便を移植すると、無菌マウスの骨量は減少する（Sjogrenら、2012年）。この傾向は薬物去勢後の無菌マウスでも観察され、腸内細菌があるメカニズムを通じて骨の成長と発達に関与している可能性が示唆されている（Li et al., 2016; Tyagi, 2023）。しかし、この調節の違いは、マウスの性別、マウスの種類、ケージの条件、使用する飼料の違いと密接に関係している可能性がある。このような腸内微生物と骨代謝の関係は、微生物叢-腸-骨軸あるいは腸-骨軸として知られている（Tuら、2021）。その作用機序は、生体内のホルモンレベルや宿主免疫系を調節することにより、骨代謝の制御に直接関与することができる。また、様々な内因性代謝産物（短鎖脂肪酸、腸由来のセロトニン、生理活性ペプチドなど）を介したり、腸粘膜バリアに影響を与えることによって、間接的に骨代謝の調節に関与することも可能であり、腸粘膜バリアの完全性は微生物腸骨軸を媒介する重要な架け橋となる（Cooneyら、2020；Tuら、2023；Zhangら、2024）。腸管バリアは、腸内細菌と宿主との間の均衡を維持するために極めて重要であり、有害微生物に対する防御機構としての役割を果たしている（Allaireら、2019）。腸内細菌叢が破壊されると腸関門が損なわれ、微生物、LPS、炎症性サイトカインが血流に放出され、細菌の転移して全身性の慢性炎症が引き起こされる。その結果、遠位骨組織の骨微小環境と骨代謝に影響を及ぼす（Ohlsson and Sjogren, 2015; Shieh et al.）したがって、腸管バリアの障害は、微生物叢-腸-骨軸における重要な因子である。我々の研究から、骨粗鬆症の発症過程において、g_Ruminococcusの発現量は、骨量減少や腸管バリア障害と強い正の相関があることが示された。また、O_Burkholderialesの発現量は、骨量減少および腸管バリア傷害と強い負の相関があり、微生物叢-腸-骨軸説の根拠となる。このことは、微生物叢-腸-骨軸の理論や、腸内細菌叢と骨粗鬆症の関連性に関するこれまでの系統的評価の結果も支持している。ルミノコッカス属（g_Ruminococcus）およびバークホルデリアレス属（O_Burkholderiales）の存在量を阻害することは、骨密度または腸バリアの完全性に影響を及ぼす可能性があり、骨粗鬆症の診断のためのバイオマーカーとなる可能性がある。

データの利用可能性に関する声明
本研究で発表された原著論文は一般に公開されている。このデータは、https://submit.ncbi.nlm.nih.gov/subs/sra/SUB14154051/overview; PRJNA1065495。

倫理声明
この動物実験は、雲南中医薬大学および雲南中医薬大学の実験動物倫理審査委員会の承認を得た。本研究は、現地の法律および施設要件に従って実施された。

著者貢献
NL：概念化、データキュレーション、形式分析、検証、視覚化、執筆（原案）。HW：データキュレーション、ソフトウェア、可視化、原案執筆。HP：データキュレーション、検証、可視化、執筆 - 原案。YW：データキュレーション、バリデーション、ライティング - 原案。LeL：データキュレーション、検証、執筆 - 原案。YR: データキュレーション、検証、執筆 - 原案。SW: データキュレーション、バリデーション、ライティング - 原案。YM: 検証、執筆 - レビューと編集。ML: バリデーション、執筆-原案。JY: 構想立案、資金獲得、プロジェクト管理、リソース、監督、執筆 - 査読・編集。LvL: 構想立案、資金獲得、プロジェクト管理、資源、監督、執筆-レビューと編集。DQ: プロジェクト管理、リソース、監督、執筆（レビューと編集）、概念化、資金獲得。

資金調達
著者は、本論文の研究、執筆、および／または出版のために財政的支援を受けたことを表明する。本研究は、雲南省科学技術計画プロジェクト-主要科学技術特別プロジェクト-生物種子産業および農産物の深層加工（No. 202102AE090031）、中国国家自然科学基金（82160923、82374425）、雲南省科学技術委員会基金会応用基礎研究プログラム（202301AS070053）、雲南省教育庁精神神経疾患の予防と治療のための中国伝統医学重点実験室；雲南中医薬大学ハイレベル人材科学研究プロジェクト（2019YZG01）、雲南省1万人人材プログラムの若手一流人材（YNWR-QNBJ-2019-235）、雲南省教育部科学研究基金プロジェクト（No. 2022Y354）、雲南省科学技術部人材・プラットフォーム計画-雲南省中医薬分子生物学重点実験室（No.2019DG016）、雲南省科学技術部-中医薬共同特別総合プログラム（No.202101AG070053）、雲南省「一万人計画」名医特別プロジェクト［（2019）No. ].

謝辞
著者らは、16S rDNA解析に協力いただいた上海美杜生物医学生物技術有限公司に感謝したい。

利益相反
著者らは、本研究が利益相反の可能性があると解釈される商業的または金銭的関係がない状態で実施されたことを宣言する。

発行者注
本論文で表明された主張はすべて著者個人のものであり、必ずしも所属団体や出版社、編集者、査読者の主張を代表するものではない。本論文で評価される可能性のあるいかなる製品、またはその製造元が主張する可能性のある主張も、出版社によって保証または支持されるものではない。

補足資料
本論文の補足資料は、https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2024.1373013/full#supplementary-material。

脚注

参考文献
Adriani、A.、Pantaleoni、S.、Luchino、M.、Ribaldone、D. G.、Reggiani、S.、Sapone、N.ら（2014）。炎症性腸疾患の新規診断患者における骨減少症と骨粗鬆症。Panminerva Med. 56, 145-149

PubMedアブストラクト｜Google Scholar

Allaire, J. M., Crowley, S. M., Law, H. T., Chang, S. Y., Ko, H. J., and Vallance, B. A. (2019). The intestinal epithelium: central coordinator of mucosal immunity: (trends in immunology 39, 677-696, 2018). Trends Immunol. 40:174. doi: 10.1016/j.it.2018.12.008

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Bang, S., Shin, Y. H., Ma, X., Park, S. M., Graham, D. B., Xavier, R. J., et al. 抗原特異的なサイトカイン応答を誘導するMuribaculum intestinale由来カルジオリピン。J. Am. Chem. (2023)抗原特異的サイトカイン応答を誘導するムリバクラム由来カルジオリピン。

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Cani, P. D., Depommier, C., Derrien, M., Everard, A., and de Vos, W. M. (2022). アッカーマンシア・ムチニフィラ：次世代有益微生物のパラダイム。Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 19, 625-637.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Chen, S., Zhou, G., Han, H., Jin, J., and Li, Z. (2023). 骨密度に対する特定の腸内細菌叢の因果効果：2標本メンデルランダム化研究。Front. Endocrinol. 14:1178831。

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Collado, M. C., Derrien, M., Isolauri, E., de Vos, W. M., and Salminen, S. (2007). 乳児、成人、高齢者に存在する腸内細菌叢のムチン分解メンバーであるAkkermansia muciniphilaと腸の完全性。Appl. Environ. Microbiol. 73, 7767-7770.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Cooney, O. D., Nagareddy, P. R., Murphy, A. J., and Lee, M. (2020). 健康な腸、健康な骨：骨の健康を促進するために腸内細菌叢を標的とする。Front. Endocrinol. 11:620466. doi: 10.3389/fendo.2020.620466.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Crost, E. H., Coletto, E., Bell, A., and Juge, N. (2023). Ruminococcus gnavus：ヒトの健康にとって敵か味方か。FEMS Microbiol. Doi: 10.1093/femsre/fuad014.

パブコメ要旨｜全文｜Google Scholar

Cui, Y., Zhang, L., Wang, X., Yi, Y., Shan, Y., Liu, B., et al. ヒトの健康と疾患における腸内パラバクテロイデスの役割。FEMS Microbiol. Lett. 369:fnac072. doi: 10.1093/femsle/fnac072

Google Scholar

Dai,Z.、Xu,W.、Ding,R.、Peng,X.、Shen,X.、Song,J.、他（2023）。2標本メンデルランダム化解析により、炎症性腸疾患と骨粗鬆症の因果関係を評価。Front. doi: 10.3389/fpubh.2023.1151837.

PubMedアブストラクト｜全文｜Google Scholar

Davey, S. G., and Hemani, G. (2014). Mendelian randomization: Genetic anchors for causal inference in epidemiological studies. Hum. Mol. Genet. 23, R89-R98.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Didelez, V., and Sheehan, N. (2007). 因果推論への道具変数アプローチとしてのメンデルランダム化。Stat. Methods Med. doi: 10.1177/0962280206077743.

全文｜Google Scholar

Domazetovic, V., Marcucci, G., Iantomasi, T., Brandi, M. L., and Vincenzini, M. T. (2017). 骨リモデリングにおける酸化ストレス：抗酸化物質の役割。Clin. Cases Miner. Bone Metab. 14, 209-216. doi: 10.11138/ccmbm/2017.14.1.209

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Evangelou, E., Warren, H. R., Mosen-Ansorena, D., Mifsud, B., Pazoki, R., Gao, H., et al. 100万人以上の遺伝子解析により、血圧形質に関連する535の新しい遺伝子座が同定された。Nat. Genet. 50, 1412-1425. doi: 10.1038/s41588-018-0205-x

全文｜Google Scholar

Ezeji, J. C., Sarikonda, D. K., Hopperton, A., Erkkila, H. L., Cohen, D. E., Martinez, S. P., et al. パラバクテロイデスジスタソニス：抗菌薬耐性が出現し、ヒトの健康において病原性およびプロバイオティクス的役割を果たす、興味深い好気性腸内嫌気性細菌。(1)腸内細菌(2)腸内細菌(3)腸内細菌(4)腸内細菌(5)腸内細菌(6)腸内細菌(7)

パブコメ抄録｜全文｜Google Scholar

Guo, M., Liu, H., Yu, Y., Zhu, X., Xie, H., Wei, C., et al. Lactobacillus rhamnosus GGは、Th17/Tregバランスと腸内細菌叢構造を制御することにより、卵巣摘出ラットの骨粗鬆症を改善する。腸内細菌15:2190304.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Hall, A. B., Yassour, M., Sauk, J., Garner, A., Jiang, X., Arthur, T., et al. 炎症性腸疾患患者に濃縮された新規Ruminococcus gnavusクレード。Genome Med. 9:103. doi: 10.1186/s13073-017-0490-5

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Hartwig, F. P., Davey, S. G., and Bowden, J. (2017). Hartwig, F. P., Davey, S. G., and Bowden, J. 2017. ゼロモーダルpleiotropy仮定を用いた要約データメンデルランダム化における頑健な推論。Int. J. Epidemiol. 46, 1985-1998.

PubMedアブストラクト｜全文｜Google Scholar

Hemani, G., Zheng, J., Elsworth, B., Wade, K. H., Haberland, V., Baird, D., et al. MR-baseプラットフォームは、ヒトフェノーム全体の系統的な因果推論をサポートする。

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Henderson, G., Yilmaz, P., Kumar, S., Forster, R. J., Kelly, W. J., Leahy, S. C., et al. 改訂版SILVA分類学的枠組みを用いたルーメン細菌16S rRNA配列の改良された分類学的割り当て。ピアジェイ 7:e6496.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Henke, M. T., Kenny, D. J., Cassilly, C. D., Vlamakis, H., Xavier, R. J., and Clardy, J. (2019). クローン病に関連するヒト腸内細菌叢のメンバーであるRuminococcus gnavusは、炎症性多糖を産生する。Proc. Natl. Acad. 米国） 116, 12672-12677.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Henneke, L., Schlicht, K., Andreani, N. A., Hollstein, T., Demetrowitsch, T., Knappe, C., et al. 肥満と2型糖尿病における食事性炭水化物-腸内寄生虫-ヒト脂肪酸生合成代謝軸。腸内細菌14:2057778.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Huang, C., Li, Y., Feng, X., Li, D., Li, X., Ouyang, Q., et al. 脳性麻痺とてんかんの小児における特徴的な腸内細菌叢組成と機能的カテゴリー。Front. doi: 10.3389/fped.2019.00394.

全文｜Google Scholar

Huang, R., Liu, P., Bai, Y., Huang, J., Pan, R., Li, H., et al. 16S rRNA遺伝子配列決定に基づく骨粗鬆症患者の腸内細菌叢の変化：系統的レビューとメタ解析。浙江大学理学B 23, 1002-1013.

パブコメ抄録｜全文｜Google Scholar

Inchingolo, A. M., Gargiulo, I. C., Inchingolo, A. D., Nguyen, K., Cantore, S., Santacroce, L., et al. 骨代謝活性におけるヒト微生物叢の重要な役割。Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci.27,2659-2670。doi: 10.26355/eurrev_202303_31803

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Ju, T., Kong, J. Y., Stothard, P., and Willing, B. P. (2019). コア腸内細菌叢の未解明メンバーであるParasutterellaの役割の定義。ISME J. 13, 1520-1534.

全文｜Google Scholar

Kamat, M. A., Blackshaw, J. A., Young, R., Surendran, P., Burgess, S., Danesh, J., et al. PhenoScanner v2：ヒトの遺伝子型と表現型の関連を検索するための拡張ツール。バイオインフォマティクス 35, 4851-4853.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Knudsen, J. K., Leutscher, P., and Sorensen, S. (2021). 骨の健康と糖尿病における腸内細菌叢。Curr. Osteoporos. 19,462-479.doi:10.1007/s11914-020-00629-9。

Google Scholar

Kurilshikov、A.、Medina-Gomez、C.、Bacigalupe、R.、Radjabzadeh、D.、Wang、J.、Demirkan、A.、他（2021）。大規模関連解析により、ヒト腸内細菌叢の構成に影響を及ぼす宿主因子が同定された。Nat. Genet. 53, 156-165. doi: 10.1038/s41588-020-00763-1

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Lee, C. S., Kim, J. Y., Kim, B. K., Lee, I. O., Park, N. H., and Kim, S. H. (2021). 乳酸菌発酵乳製品は、卵巣摘出術誘発閉経後原発性骨粗鬆症の実験的ラットモデルにおいて骨損失を減衰させる。J. Appl. Microbiol. 130, 2041-2062.

パブコメ抄録｜全文｜Google Scholar

Li, J. Y., Chassaing, B., Tyagi, A. M., Vaccaro, C., Luo, T., Adams, J., et al. 性ステロイド欠乏症に伴う骨喪失は微生物叢に依存し、プロバイオティクスによって予防される。J. Clin. Invest. 126, 2049-2063.

Google Scholar

Liu, J. H., Chen, C. Y., Liu, Z. Z., Luo, Z. W., Rao, S. S., Jin, L., et al. 腸内細菌叢の細胞外小胞は骨に入り込み、骨量と骨強度を維持する。論文要旨集:8:2004831.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Liu, X., Fan, J. B., Hu, J., Li, F., Yi, R., Tan, F., et al. Lactobacillus fermentum ZS40はウィスターラットの二次性骨粗鬆症を予防する。食品科学栄養学 8, 5182-5191.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Luo, S., Chen, Z., Deng, L., Chen, Y., Zhou, W., Canavese, F., et al. 腸内細菌叢、神経生理学的状態、骨疾患の因果関係：包括的メンデルランダム化研究。doi: 10.3390/nu15183934.

Google Scholar

Marini, F., Cianferotti, L., and Brandi, M. L. (2016). 骨生物学と骨粗鬆症におけるエピジェネティックメカニズム：それらは治療選択の原動力となり得るか？Int. J. Mol. Doi: 10.3390/ijms17081329.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Ohlsson, C., and Sjogren, K. (2015). 骨量に対する腸内細菌叢の影響。Trends Endocrinol. Metab. 26, 69-74. doi: 10.1016/j.tem.2014.11.004

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

パーカー、B.J.、ワーシュ、P.A.、ヴェルー、A.、ロドリゲス-パラシオス、A.（2020）。アリスティペス属：炎症、がん、メンタルヘルスに新たな意味を持つ腸内細菌。Front. Immunol. 11:906. doi: 10.3389/fimmu.2020.00906

Google Scholar

Pierce, B. L., Ahsan, H., and Vanderweele, T. J. (2011). Mendelian randomization study for multiple genetic variants. Int. J. Epidemiol. 40, 740-752. doi: 10.1093/ije/dyq151.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Rastogi, S., and Singh, A. (2022). 腸内マイクロバイオームとヒトの健康：プロバイオティクス乳酸菌属が免疫応答をどのように調節するかを探る。Front. Pharmacol. 13:1042189.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Salari, N., Ghasemi, H., Mohammadi, L., Behzadi, M. H., Rabieenia, E., Shohaimi, S., et al. 世界における骨粗鬆症の有病率：包括的システマティックレビューとメタアナリシス。J. Orthop. Surg. Doi:10.1186/s13018-021-02772-0。

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Shieh, A., Epeldegui, M., Karlamangla, A. S., and Greendale, G. A. (2020). 更年期移行期における腸管透過性、炎症、骨密度。JCI Insight 5:e134092. doi: 10.1172/jci.insight.134092.

PubMed Abstract｜フルテキスト｜Google Scholar

Sjogren, K., Engdahl, C., Henning, P., Lerner, U. H., Tremaroli, V., Lagerquist, M. K., et al. 腸内細菌叢はマウスの骨量を制御する。J. Bone Miner. Res.27,1357-1367.doi:10.1002/jbmr.1588。

パブコメ抄録｜全文｜Google Scholar

Smith, G. D., and Ebrahim, S. (2003). メンデルのランダム化」：遺伝疫学は疾患の環境決定要因の理解に貢献できるか？Int. J. Epidemiol. 32, 1-22. doi: 10.1093/ije/dyg070.

Google Scholar

Tu, Y., Kuang, X., Zhang, L., and Xu, X. (2023). 腸内細菌叢、内分泌系、骨代謝の関連性。Front. Microbiol. 14:1124945。

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Tu, Y., Yang, R., Xu, X., and Zhou, X. (2021). 微生物叢-腸-骨軸と骨の健康。J. Leukoc. doi: 10.1002/JLB.3MR0321-755R

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Tyagi, A. M. (2023). マウスの骨格リモデリングに対する腸内細菌叢とプロバイオティクスLactobacillus rhamnosus ggの作用機序。Endocrinol. Diabetes Metab. 7:e440. doi: 10.1002/edm2.440

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Vereecke, L., and Elewaut, D. (2017). Spondyloarthropathies: Ruminococcus on the horizon in arthritic disease. Nat. Rev. Rheumatol. 13, 574-576. doi: 10.1038/nrheum.2017.130

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Wang, Y., Zhang, X., Tang, G., Deng, P., Qin, Y., Han, J., et al. 腸内細菌叢と骨密度の因果関係：メンデルランダム化研究。Front. Microbiol. 14:1268935。

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Wicaksono, W. A., Cernava, T., Wassermann, B., Abdelfattah, A., Soto-Giron, M. J., Toledo, G. V., et al. 食用植物マイクロバイオーム：ヒト腸内に果物や野菜の細菌が存在する証拠。Gut Microbes 15:2258565.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Willers, C., Norton, N., Harvey, N. C., Jacobson, T., Johansson, H., Lorentzon, M., et al. ヨーロッパにおける骨粗鬆症：国別報告大要。Arch. Osteoporos. 17:23. doi: 10.1007/s11657-021-00969-8

PubMed Abstract｜フルテキスト｜Google Scholar

Yu, F., and Xia, W. (2019). 中国における骨粗鬆症の疫学、関連する脆弱性骨折、および管理のギャップ。Arch. Osteoporos. 14:32. doi: 10.1007/s11657-018-0549-y

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Yuan, Y., Yang, J., Zhuge, A., Li, L., and Ni, S. (2022). 腸内細菌叢は、卵巣摘出マウスにおける破骨細胞のグルタチオン合成とミトコンドリア生合成を調節する。Cell Prolif. 55:e13194。

パブコメ要旨｜全文｜Google Scholar

Zhang, Y. W., Wu, Y., Liu, X. F., Chen, X., and Su, J. C. (2024). 骨粗鬆症に対する腸内細菌関連代謝産物の標的化：腸-骨軸の切っても切れない関係。Ageing Res. Rev.94:102196.doi:10.1016/j.arr.2024.102196.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

Zheng, H., Liang, H., Wang, Y., Miao, M., Shi, T., Yang, F., et al. 乳児湿疹に関連する腸内細菌叢組成の変化。PLoS One 11:e0166026. doi: 10.1371/journal.pone.0166026.

PubMedアブストラクト｜フルテキスト｜Google Scholar

キーワード：骨粗鬆症、メンデルランダム化、16S rDNA、g_Ruminococcus、o_Burkjolderiales、微生物叢-腸-骨軸、動物モデル検証

引用李娜（Li N）、王赫（Wang H）、培浩（Pei H）、呉毅（Wu Y）、李玲（Li L）、任毅（Ren Y）、王斯（Wang S）、馬毅（Ma Y）、羅茂（Luo M）、袁術（Yuan J）、李玲（Li L）、秦迪（Qin D）（2024）Genus_Ruminococcus and order_Burkholderiales affects osteoporosis by regulating the microbiota-gut-bone axis. Front. Microbiol. 15:1373013. doi: 10.3389/fmicb.2024.1373013

受理された： 2024年1月19日；受理された： 2024年05月07日；
発行：2024年5月21日

編集者

エドアルド・パゾッリ、ナポリ・フェデリコ2世大学、イタリア
査読者

Dongsheng Di, 華中科技大学, 中国
Xishuai Tong, 揚州大学, 中国
Copyright © 2024 Li, Wang, Pei, Wu, Li, Ren, Wang, Ma, Luo, Yuan, Li and Qin. これはクリエイティブ・コモンズ表示ライセンス（CC BY）の条件の下で配布されるオープンアクセス論文です。原著者および著作権者のクレジットを明記し、学術的に認められている慣行に従って本誌の原著を引用することを条件に、他のフォーラムでの使用、配布、複製を許可する。これらの条件に従わない使用、配布、複製は許可されない。

*文責 Jiali Yuan, 85044@ynutcm.edu.cn; Lvyu Li, lilvyu@qq.com; Dongdong Qin, qindong108@163.com.

これらの著者は、本研究に等しく貢献している。

免責事項：本論文で表明されたすべての主張は、あくまでも著者らのものであり、必ずしも所属団体、出版社、編集者、査読者の主張を代表するものではない。本記事で評価される可能性のあるいかなる製品も、またその製造元が主張する可能性のあるいかなる主張も、出版社によって保証または支持されるものではない。

フッター

ガイドライン

探る

アウトリーチ

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？