來源：環球科學

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文章來源 | 瑞士日內瓦大學

翻譯 | 盧大山

審校 | 巢栩嘉

骨質疏鬆（Osteoporosis）是一種與衰老相關的骨骼疾病，其特徵包括骨密度降低、骨骼微結構損壞和骨折風險增加。約1/3的女性會在絕經後會患上骨質疏鬆，因此這是一個重大的公共健康問題。通過流行病學分析、實驗以及先進的宏基因組和代謝組學技術，瑞士日內瓦大學（UNIGE）的研究團隊發現，骨骼暴露在更溫暖的外界環境時，其強度會增加，骨密度增加，更不容易患骨質疏鬆。

而這種現象產生的原因，與高溫能引發腸道菌羣的組分變化有關。如果將生活在溫暖環境中的小鼠腸道菌羣，移植給患有骨質疏鬆的小鼠時，它們的骨骼會變得更加強壯且緊密。這一項發表於《細胞·代謝》的結果，或能爲預防和治療骨質疏鬆，提供了有效的新型干預方法。

很多生物學家都瞭解“艾倫法則”。19世紀的博物學家Joel Asaph Allen提出：居住在溫暖地區的動物與在較冷環境中生存的動物相比，在相等體積下，有着更大的表面積。實際上，更大的皮膚表面有助於更好地散熱。“在一次實驗中，我們把剛出生的小鼠置於34℃，將熱休克對其出生造成的影響降到最小。我們發現這些新生小鼠長出了更長、更強壯的骨骼，這說明骨骼生長受環境溫度的影響，”日內瓦大學醫學院糖尿病中心和細胞生理和代謝系的教授Mirko Trajkovski解釋道。但是，成年後又是怎樣呢？

通過將一些成年小鼠置於溫暖的環境中，科學家發現它們的骨骼大小並沒有變化，但骨骼強度和密度得到了顯著的改善。然後，他們用切除卵巢的、具有骨質疏鬆的模型小鼠重複了實驗。論文的第一作者、Trajkovski實驗室的研究員Claire Chevalier說：“研究結果非常有趣，簡單地提高生活環境的溫度後，小鼠的骨質疏鬆就減輕了。”

對人類來說也是如此嗎？該團隊分析了一組流行病學數據，關於全球的骨質疏鬆發病率與人們居住環境的平均氣溫、緯度、鈣攝入量以及維生素D水平的聯繫。他們發現，不管有沒有其他因素，氣溫越高，髖部骨折的發生率越低——這是骨質疏鬆的一個主要後果。

Mirko Trajkovski說：“我們發現地理緯度與髖部骨折明顯相關，也就意味着高緯度國家的發病率比溫度較高的低緯度國家更高。而考慮到維生素D或鈣之類等因素對疾病的影響時，並不影響這種相關性。然而，當我們把溫度這一決定性因素排除後，這種相關性就消失了。這並不是說，鈣或維生素D的單獨或聯合使用不會產生影響，只是決定性的因素還是溫度。”

作爲微生物領域的專家，這些日內瓦大學的研究人員想要了解腸道菌羣在代謝調節中的作用。因此，他們把生活在 34°C環境的小鼠的菌羣移植給患骨質疏鬆的小鼠，而後者的骨骼質量也迅速得到了改善。Mirko Trajkovski說：“這些發現或對艾倫法則進行了延伸，發現了溫度衍生的一些獨立效應，即能通過改變腸道菌羣，在成年後能顯著改善骨骼的密度和強度。”

他們通過自己研發的宏基因組工具，成功地理解了腸道菌羣在這一過程中發揮的作用。一旦細菌適應了較高的溫度，它們合成和分解多胺分子的能力會受影響，這類分子會參與機體衰老過程，特別是在骨骼方面。Claire Chevalier說：“在熱量的作用下，細菌合成多胺的量增加，從而影響成骨細胞（製造骨骼的細胞）的活性，減少破骨細胞（降解骨骼的細胞）的數量。隨着衰老和更年期的到來，成骨細胞與破骨細胞之間的微妙平衡會被打破。而熱能通過影響一部分腸道細菌形成多胺，維持這兩種細胞之間的平衡。”因此，這些數據顯示暴露在溫暖環境中，可以作爲一種預防骨質疏鬆的方法。

這一項研究幫助我們更好地瞭解腸道菌羣對代謝的影響。然而，爲了將研究轉化爲治療策略，科學家必須精確地鑑定某一種細菌對特定疾病的作用。在這項骨質疏鬆研究的背後，Trajkovski教授等人已經能鑑別出一些重要的細菌。作者總結道：“我們仍需改進我們的研究，在相對短期的目標是確定候選菌種，並研發一些“菌羣雞尾酒”方法，來治療骨質疏鬆等代謝和骨骼疾病，或許還能用於提高人體對胰島素的敏感性等。”