作者：成都中医药大学附属第五人民医院骨科 叶永杰
骨科手术的治疗效果不仅取决于手术操作技术，更与患者全身生理状态密切相关。传统围手术期管理主要聚焦于营养支持、抗感染治疗及疼痛控制等方面。然而，肠道菌群作为一种内源性调控因素，正逐步成为骨科围手术期研究的热点。人体肠道内定植着数以万亿计的微生物，这些微生物可通过代谢交互、免疫调控及内分泌调节等多种途径与宿主形成动态作用关系。“肠-骨轴”概念正是对肠道菌群及其代谢产物影响骨骼代谢与稳态这一复杂网络的精准概括。骨科手术作为机体应激事件，常伴随广谱抗生素使用、麻醉干预、饮食结构改变等因素，而这些因素均可能诱发肠道菌群失调。这种菌群失调状态反过来又可通过“肠-骨轴”影响手术的最终结局，包括骨愈合速度、植入物长期稳定性及术后并发症的发生风险。因此，深入解析肠道菌群与骨科手术的关联，不仅可为揭示骨科术后并发症的新型病理生理机制提供理论依据，更有望为骨科围手术期管理开辟全新的干预靶点。
核心机制
免疫调节途径 肠道菌群可显著影响辅助性T细胞17（Th17）与调节性T细胞(Treg）的分化过程及比例平衡。其中，Th17细胞主要分泌白细胞介素（IL）-17、肿瘤坏死因子（TNF）-α等促炎细胞因子，此类因子可强效诱导破骨细胞的生成与活化，进而加速骨吸收进程。相反，Treg细胞可通过分泌抗炎因子（如转化生长因子-β、IL-10）抑制破骨细胞活性，同时可能促进成骨细胞功能。当肠道菌群失调时，可导致Th17细胞比例升高，打破免疫稳态，最终增加骨质流失风险。IL-17是连接肠道菌群与骨代谢的关键信号分子。大量研究证实，IL-17可通过上调核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）的表达，驱动破骨细胞介导的骨破坏过程。然而，其在骨折愈合这一特殊病理生理过程中的作用呈现复杂性。一方面，抗生素诱导的菌群失调可损害骨折愈合，其机制与IL-17产生的T细胞池功能受损相关。另一方面，一些动物实验发现，微生物诱导的肠道Th17细胞及γδ T细胞可通过分泌IL-17，在骨折愈合早期促进适度的炎症反应并增强局部血管生成，从而为后续骨再生创造有利条件。从分子机制看，IL-17可通过激活细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）信号通路或Janus激酶2（JAK2）/转录激活因子3（STAT3）信号通路促进成骨细胞分化，同时也可能通过抑制Wnt/β-catenin信号通路抑制骨形成。这种双重作用提示，IL-17的功能依赖于其细胞来源、作用时相及局部微环境特征。健康的肠道菌群可通过分泌黏液、调节紧密连接蛋白表达等方式维持肠道屏障完整性。当肠道菌群失调时，肠道通透性增加，细菌产物（如脂多糖）可通过受损的肠道屏障进入血循环，引发低度全身性慢性炎症反应。这种炎症状态会导致促炎细胞因子水平升高，不仅直接加速骨吸收，还可能增加患者术后感染的可能性。
代谢调节途径 丁酸、丙酸及乙酸是短链脂肪酸（SCFA）的主要成分，且已被证实对骨骼具有保护作用。以丁酸盐为例，其可抑制破骨细胞分化，同时促进成骨细胞的增殖与分化。作用机制可能包括抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性，调控成骨相关基因表达，以及通过G蛋白偶联受体（GPCR）调节免疫细胞功能，降低全身炎症水平。Liu等的研究发现，肠道内产生SCFA的细菌丰度与术后炎症标志物水平呈负相关。三甲胺N-氧化物（TMAO）由肠道菌群代谢三甲胺生成，其被证实与骨骼健康呈负相关。多项流行病学研究表明，绝经后女性血清TMAO水平升高与髋部骨折风险呈显著正相关。其具体机制尚未完全阐明，但现有研究推测可能与TMAO加剧氧化应激反应、促进炎症通路激活相关。
营养与内分泌途径 肠道菌群还影响多种对骨骼至关重要的营养素的吸收与合成，如钙、镁、维生素K和部分B族维生素。肠道内部分菌株可合成维生素K2，而维生素K2可促进骨钙素羧化，增强骨骼矿化能力。此外，肠道菌群还可影响血清素、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）等激素的水平。血清素可通过中枢及外周途径调控骨代谢，IGF-1则可促进成骨细胞增殖与骨基质合成，二者均在骨骼生长与重塑过程中发挥重要作用。
肠道菌群与骨科手术临床结局的关联
骨愈合与骨不连 骨折或手术截骨后的愈合过程是涉及炎症反应、软骨形成、骨形成及骨重塑的复杂生物学过程，肠道菌群可通过免疫及代谢调节功能影响该过程。动物实验研究显示，无菌小鼠或经抗生素干预诱导而致菌群失调的小鼠，其骨折愈合能力显著下降，这种功能损伤与愈合部位的炎症反应异常、Th17细胞功能受抑制及成骨相关基因表达下调相关。在临床层面，尽管直接证据仍较匮乏，但可推断，围手术期广谱抗生素的应用、手术应激等因素诱导的肠道菌群紊乱，可能是部分患者发生骨折延迟愈合或骨不连的潜在风险因素。
术后感染 手术部位感染（SSI）与假体周围感染（PJI）是骨科手术极具破坏性的并发症，其主要致病菌为金黄色葡萄球菌。肠道菌群在预防此类感染中的作用主要体现在两个维度：一是“定植抵抗”，即健康的肠道菌群可通过竞争营养、分泌抗菌物质等方式抑制外来致病菌的定植与增殖；二是维持全身免疫监视功能，确保免疫系统对病原体的快速应答。当肠道菌群失调时，一方面可能导致肠道内条件致病菌过度生长并发生肠道移位；另一方面，免疫系统功能削弱会增加患者对皮肤或环境来源病原体的易感性。已有研究显示，肠道菌群失调可能是PJI发生的潜在风险因素，其菌群特征谱可能有望作为PJI的辅助诊断标志物。
术后认知功能障碍 术后认知功能障碍（POCD）是接受骨科手术的老年患者常见的神经系统并发症，其发生与全身性炎症反应密切相关。Shrestha等证实，肠道菌群与POCD发生存在关联。该研究发现，患者术前肠道内特定菌属Alistipes属和Helicobacter属的相对丰度升高，并与术后POCD的发生风险呈正相关。这一结果提示，肠道菌群失调引发的神经炎症反应可能是骨科手术后POCD发生的重要环节。
不同手术类型的研究 当前研究主要聚焦于肠道菌群与髋部骨折发生风险的关联性分析。已有研究证实，血清TMAO水平与髋部骨折风险呈正相关。然而，肠道菌群多样性或群落组成对髋部骨折及其他骨折手术后临床结局直接预测价值的前瞻性临床研究极为匮乏，同时现有研究尚未建立肠道菌群多样性与术后并发症发生的直接关联。
靶向肠道菌群的干预策略
益生菌与合生元 多项覆盖各类外科手术的系统评价与荟萃分析研究显示，围手术期使用益生菌或合生元可降低SSI及其他手术相关感染并发症发生的风险。其机制可能与恢复肠道屏障功能、抑制病原菌生长和调节免疫反应有关。部分随机对照试验（RCT）表明，特定益生菌菌株（如罗伊氏乳杆菌）可减缓绝经后女性的骨质流失进程。同时，动物实验进一步证实，益生菌干预能有效改善骨密度与骨强度。已有学者提出针对老年骨科手术患者的RCT研究方案，旨在明确围手术期益生菌干预是否可降低POCD发生率，并探索对机体炎症反应的调节作用。
粪菌移植 研究显示，将年轻小鼠的粪菌移植至年老小鼠体内，年老小鼠的骨质疏松状况明显改善，提示粪菌移植（FMT）可能通过调节肠道菌群影响骨代谢进程。在与POCD相关的机制研究中，向术后出现认知障碍的小鼠移植健康小鼠的粪菌，可有效逆转认知功能损伤，这为FMT干预骨科手术后POCD提供了实验依据。
饮食与生活方式干预 富含膳食纤维的饮食模式、规律的体育锻炼等是调节肠道菌群结构、维持骨骼健康的基础手段。在骨科手术的围手术期，对患者进行个性化饮食指导可能是安全性最高、可行性最强的肠道菌群调控手段，但目前尚缺乏针对骨科手术患者饮食干预的临床研究。
结语
现有研究已明确，肠道菌群通过“肠-骨轴”这一复杂调控网络在骨科手术病理生理进程中发挥关键作用。其可借助免疫调节、代谢调节及内分泌调节对术后患者的骨愈合、感染风险及神经认知功能等核心临床结局产生深刻影响，而肠道菌群失调已被证实是导致骨科手术不良预后的重要潜在因素。但该领域研究仍面临以下挑战：①前瞻性队列研究匮乏，亟需大规模多中心长期随访研究明确肠道菌群对手术结局的预测价值。②干预性研究证据不足，针对益生菌、益生元预防SSI的RCT研究稀缺，FMT的临床应用亦缺乏数据支持。③机制研究有待深化，“肠-骨轴”相关的关键分子通路尚未阐明。未来，依托多组学技术的发展与临床研究的推进，靶向肠道菌群的干预策略有望改善患者的长期预后。
来源：国际骨科学杂志2026年1月第47卷第1期
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