益生菌能改善骨质疏松吗

食与心

2024-12-31 07:00发布于北京行为生物学博士

上期说到，在NS乳酸菌动物养殖过程中的改变都让养殖户和消费者满意，比如肉质颜色和所谓的大理石纹更好看，瘦肉更多，质地更嫩，闻上去和吃进去感觉更好，内脏更健康，连猪下水和鸡杂都成了抢手货。一家专门熬制骨汤做面条配料的老板闻讯而来，在屠宰场买走了大骨头，想着一定能加工出更加美味的猪骨汤。
出乎我们意外的是猪骨汤加工厂的工人来了抱怨，原来剁骨的工人不太重的一击就能断骨，但是NS乳酸菌动物的骨头太硬了，太难剁！接着消费者抱怨NS乳酸菌羊肉、鸡肉骨头也太硬，刀剁会损坏菜刀。这些话题引起了我们的巨大兴趣，难道是NS乳酸菌可以增加骨密度，增强骨韧性吗？
经过比对研究，我们兴奋地发现，表面上看是NS乳酸菌养殖的动物骨头太硬，实际上是这些骨骼的刚性和韧性更强，骨密度更高，也就是这些骨骼更健康。而用抗生素养殖的猪、羊和鸡，实际上都是患有心脑血管病和骨质疏松的畜禽。
对骨汤加工企业而言，骨头太硬这种在肉制品中不受欢迎的特性，对我们人类来说一定是非常需要的，没有人想得软骨病，也没有人不担心骨质疏松。由于软骨病目前比较少见，而骨质疏松在中老年人中非常常见，本期重点关注骨质疏松。

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多年以来都知道NS乳酸菌养殖的动物骨头非常硬，很多朋友更关心的是：NS乳酸菌改善骨质疏松的现象是一种偶然吗？有没有饲料本身的原因？对人有没有效果？我们先来看看在这方面其他人的科研发现。
1. 益生菌改善骨质疏松症
2021年的一项荟萃分析最终纳入了10项随机对照研究，涉及的主要是老年骨质疏松、糖尿病骨质疏松和绝经后骨密度降低的参与者。分析发现：【1】
  • 与安慰剂对照组相比，老年性骨质疏松症补充益生菌组的腰椎骨密度绝对值显著升高。而糖尿病骨质疏松和绝经后骨密度降低者补充益生菌的改善效果未达显著水平。
  • 与安慰剂对照组相比，益生菌干预组的腰椎骨密度改善百分比都显著增加。
  • 有随机对照研究发现，对于绝经后骨密度降低者，益生菌干预后股骨颈和大转子骨密度绝对值显著增加；对于糖尿病骨质疏松者，益生菌干预后髋骨骨密度显著增加。

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2024年的一项荟萃分析，最终纳入了12项研究，参与者为绝经后骨质流失或骨质疏松的女性，结果发现：【2】
  • 与安慰剂对照组相比，接受益生菌补充剂的绝经后女性在腰椎和髋关节的骨密度显著增加。轻度骨质流失者的改善比骨质疏松患者更明显。
  • 益生菌补充剂组的1型胶原交联C端肽 (CTX)和核因子-κB 受体激活剂配体 (RANKL)水平显著降低。CTX 是临床上广泛认可的骨转换标志物，是骨吸收的指标，降低CTX意味着骨吸收减少，即对骨密度的破坏减少。RANKL也是骨代谢中关键的调节因子，可激活破骨细胞活动，降低骨密度。
  • 研究中益生菌干预时间在三个月以上，时间越长，效果越好。益生菌补充一年以上对腰椎骨密度的增益显著高于六个月或更短。

那么，为什么补充益生菌能增强骨密度呢？我们需要先了解下为什么会发生骨质疏松。
2. 发病率和发病年龄不断提前的骨质疏松症
骨质疏松症（osteoporosis）是一种全身性骨骼疾病，其特征是其特征是骨密度 （BMD） 降低、骨强度受损和脆性骨折风险增加。
骨质疏松症是老年人骨折的最常见原因。易于因骨质疏松而骨折的部位主要包括脊椎、前臂骨、髋关节骨。通常骨折前都不会有任何症状，一直到骨骼变得松软易折，稍微受压就会断裂；发生慢性疼痛及机能衰退后，就连日常活动都有可能导致再度骨折。

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骨质疏松者的最高骨质密度低于平均值，而骨质流失高于一般平均值，导致骨密度不断下降。
——年龄和性别对骨密度的影响
在儿童期和青春期，人类的骨密度随着骨骼生长快速增长，20岁左右达到顶峰。骨密度在20-30岁间相对稳定，30-50岁间开始流失，50岁以后快速降低。
男性的骨密度峰值通常高于女性，骨骼较粗壮，体积和质量较大。女性的骨密度峰值较低，绝经后随着雌激素水平降低下降更快。在绝经后5-10年内，骨密度年均下降可达2-3%，导致骨折风险显著上升。男性的骨密度下降速度较为缓慢，通常在老年期雄激素水平逐渐降低后才开始显著流失。

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世界卫生组织认为骨质疏松症是全球第二大健康问题（仅次于心血管疾病）。2019 年，全球骨质疏松症病例为4150万例，预计2030年至2034 年期间总数将达到2.632亿例。在50岁以上人群中，大约每2名女性中就有1名，每3名男性中约有1人会在余生中发生骨折。
——越来越年轻化的骨质疏松
根据2018年国家卫健委的调查，全国50岁以上人群的骨质疏松症患病率为19.2%，其中女性为32.1%，男性为6.9%；60岁以上人群的患病率更高，女性为51.6%，男性为20.7%。
髋部骨折的发生率也显著上升。1990-1992年间，50岁以上人群中，男性髋部骨折发生率为83/10万，女性为80/10万；而在2002-2006年间，男性上升至191/10万，女性为177/10万。
近年来，骨质疏松症有向年轻人群发展的趋势，特别是在年轻的都市女性中。
3. 为什么骨质疏松者越来越多
有没有人质疑过，为什么生活水平越来越高，人群的骨质疏松问题却越来越严重呢？虽然可以简单理解老龄化人口增加是全球骨质疏松症患病率增加的主要原因之一。但发病年龄的不断提前提示我们还存在其他关键因素，这就是被现代生活方式篡改了人们的肠道微生物。
近几十年来，人们的生活水平不断提升。如果说一些农村老人是因为低蛋白高盐的饮食升高了骨质疏松风险，一些城市女性过于防晒引起维生素D不足导致了骨质疏松风险，那么营养摄入备受重视的孩子，为什么骨密度也会降低呢？

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——体力活动不足升高骨质疏松风险
随着工业化和信息时代到来，大部分的体力劳动被机器取代，纯粹依靠人力的工作越来越少，出行越来越便利，获取信息越来越方便，人们足不出户也能了解国内外正在发生的事情。而工作之外，很多人不愿意活动更不要说锻炼，身体活动不足的人越来越多。
而除了营养，身体锻炼一直是最受推荐的骨质疏松预防方法。大量研究发现，无论男女，不管是孩子成人还是老人，体育锻炼不仅能促进肌肉健康，也能提升骨骼健康。

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2020年的一项荟萃分析发现，身体活跃的老年人（≥60 岁）患全因和心血管死亡、乳腺癌和前列腺癌、骨折、复发性跌倒、以及认知能力下降、痴呆、阿尔茨海默病和抑郁症的风险降低。【3】
身体锻炼是提高骨密度、延缓骨质流失的有效方法，适用于各个年龄段。除了增强骨骼的抗压抗弯能力，运动还能通过强化肌肉来促进骨骼健康。
除了锻炼、保证钙、蛋白质和维生素D等营养含量，日常生活中还有很多因素也能破坏肠道菌群，降低骨密度。
——甜饮料喝得越多，骨质疏松风险越高
2021年的一项荟萃分析最终纳入了26项研究，涉及超过12万名参与者。发现：【4】
  • 不管是儿童还是成人，甜饮料和碳酸饮料与骨密度存在显著负相关，即甜饮料或碳酸饮料喝得越多，越可能骨密度降低。
  • 不管是儿童还是成人，甜饮料和碳酸饮料喝得越多，骨折风险越高。
——加工食品吃得越多，骨质疏松风险越高
2024年8月的一项横向研究对美国全国健康与营养检查调查 （NHANES） 数据库中的符合条件的10,678 名成人参与者进行了深入分析，结果发现：【5】
  • 加工食品摄入量升高与股骨颈和股骨总骨密度降低相关。
  • 较高的加工食品摄入量水平与较高的骨质疏松症几率有关。
  • 体力活动对加工食品与骨质疏松症的相关性具有潜在中介作用。体力活动可能减轻加工食品对于骨密度的损害，高加工食品摄入而低体力活动者的骨质疏松风险最高。

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——抗生素使用越多，骨质疏松风险越高
2024年韩国的一项全国代表性的回顾性队列研究涉及超过16万名成年人（≥50岁），分析了参与者7年内累积抗生素处方天数和处方抗生素类别与骨质疏松性骨折的关联。结果发现：【6】
  • 与抗生素非使用者组相比，7年内累计使用抗生素91天或以上的人发生骨质疏松性骨折的风险更高，上升了17%。与使用抗生素1-14天的患者相比，暴露于抗生素91天或更长时间的人发生骨质疏松性骨折的风险更高，上升了7%。
  • 与非使用者组相比，7年内累计使用四种以上不同抗生素类别的患者发生骨质疏松性骨折的风险更高，上升了10%。

这项研究与食与心研究室的发现相互印证，抗生素喂养的动物骨骼确实更脆，刚度更低，猪骨汤加工厂的工人更是深有体会，他们用刀背砍骨头的感觉完全不同。
实际上，人们体内的抗生素并不一定来自于使用的抗生素药物，也可能来自于吃的肉。家养动物养殖过程中饲喂来增肥的抗生素可能通过食物链进入人类体内。
目前有多项研究发现儿童尿液中检出兽用抗生素，比如2014年江浙沪儿童，2017年的上海儿童和香港儿童的报告。当年的这些儿童今后会不会有更多的骨质疏松问题我们暂时不得而知，但是这些常识值得所有人知道。

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4. 肠道细菌影响骨密度的途径
大量研究发现，骨质疏松患者的肠道菌群紊乱，骨质疏松动物模型的肠道菌群也不同与正常对照，肠道微生物能调节宿主的骨密度。
已有的证据显示，肠道微生物主要通过直接和间接途径调节骨代谢，影响骨形成和骨吸收的平衡。
负责骨形成的主要是成骨细胞，来源于骨髓基质干细胞。成骨细胞可分泌胶原蛋白（主要是I型胶原）和非胶原性基质蛋白（如骨桥蛋白和骨钙素），构成骨基质的有机部分；成骨细胞也能通过促进钙盐和磷酸盐的沉积，使骨基质矿化，形成新的骨组织。活跃期后，有些成骨细胞转变为骨细胞，嵌入骨基质中，起到维持骨稳态的作用。
负责骨吸收的主要是破骨细胞，来源于单核/巨噬细胞系前体细胞，与免疫系统密切相关。破骨细胞通过释放酸性物质（如氢离子）溶解骨矿物质，并分泌蛋白酶（如组织蛋白酶K）降解骨基质中的胶原蛋白和其他有机物。
正常情况下，骨组织不断进行“骨重建”，包括旧骨吸收和新骨形成。破骨细胞分解老化或损伤的骨组织，成骨细胞填补被破骨细胞吸收的区域，生成新骨，骨吸收和骨形成处于动态平衡。
但如果破骨细胞活性过强或成骨细胞活性不足，骨形成减少而骨吸收增加就会出现骨密度降低。
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——间接作用
通过与免疫细胞的相互作用间接调节骨骼重塑，例如T辅助细胞 17（Th17 细胞）和T调节细胞（Treg 细胞）；通过调节宿主激素水平，如雌激素和甲状旁腺激素 （PTH） 等激素。
有些细菌比如分节丝状菌可促进T细胞向Th17分化增殖，而Th17不仅能分泌促炎因子，还会刺激RANKL分泌，引起骨吸收增加。研究已经证实，分节丝状菌可通过母婴传播和同居传播破坏骨密度。
Treg则能对骨密度产生有益影响。多种益生菌，比如瑞士乳杆菌NS8，能促进T细胞向Treg分化增殖，分泌抗炎因子IL-10和TGF-β，抑制RANKL分泌，提高骨保护素分泌，从而抑制骨吸收，促进骨形成。
肠道微生物还能通过调节雌激素和甲状旁腺素等激素水平来影响骨骼健康。雌激素能抑制骨吸收，而甲状旁腺素负责调节钙平衡，影响骨骼中的钙含量。
——直接作用
通过释放细胞外囊泡 （EV） 或微生物代谢物（如短链脂肪酸 （SCFA）、和多胺。
肠道微生物产生的SCFA（特别是丁酸）和多胺能促进骨生成，抑制骨吸收。甚至一些细菌释放的胞外囊泡，也可能保护骨密度。
食与心温馨总结：研究证实，肠道微生物在人类骨骼健康比如骨密度调节中发挥重要作用。
补充益生菌、益生元或者膳食纤维等不仅能调节肠道菌群，增加短链脂肪酸等对人体有益的物质，还能提升骨密度。运动也能调节菌群同时增肌并保护骨密度。
肠道菌群提高我们的骨密度，这是很多年前英国的科学家做的一项研究概括，<你不知道肠道菌群为你做的7件事>。

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而食用甜饮料、加工食品、使用抗生素或者食用含抗生素的肉食不仅会破坏肠道菌群，还会升高骨质疏松和骨折风险。
保护菌群的因素如益生菌和运动能抵消一部分破坏因素（如加工食品）对骨密度的破坏。
但在现实生活中能让保护因素和破坏因素保持平衡，让骨密度处于平均水平的人并不多。更多的是只会破坏的人，比如爱喝甜饮料，爱吃垃圾食用，爱吃肉的人往往并不爱运动，免疫力低更容易生病，从而更可能使用抗生素，从而陷入骨质疏松的恶性循环。
当然，也有一些人更注重饮食健康，爱吃富含活性益生菌的食物，爱吃杂豆杂谷等富含膳食纤维的食物，对垃圾食品抵抗力更强，更注重通过运动保持健康和美丽。
看了上面的内容，你的选择一定是后者吧？

参考材料

  1.  The Improving Effect and Safety of Probiotic Supplements on Patients with Osteoporosis and Osteopenia: A Systematic Review and Meta‐Analysis of 10 Randomized Controlled Trials - Zeng - 2021 - Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine - Wiley Online Library

  2. Effects of probiotic supplementation on bone health in postmenopausal women: a systematic review and meta-analysis - PMC

  3. Consequences of physical inactivity in older adults: A systematic review of reviews and meta‐analyses - Cunningham - 2020 - Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports - Wiley Online Library

  4. Sugar-sweetened beverage consumption and bone health: a systematic review and meta-analysis | Nutrition Journal

  5. Association between ultra-processed food and osteoporosis: a cross-sectional study based on the NHANES database | Nutrition & Metabolism

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