目的:绝经后骨质疏松症（PMOP）是由卵巢功能下降导致的骨代谢性疾病,主要表现为骨量减少及骨微结构紊乱。近期研究发现肠道菌群与骨代谢之间存在显著相关性。但影响骨代谢的菌种及其调控方式仍然未知。研究发现,人体肠道是除松果体外褪黑素产生的主要场所,胃肠道内褪黑素及其受体表达量是松果体的400倍。肠道内存在一个肠道细菌生态系统,也有自身的生物钟节律,并与宿主节律互相影响。肠道菌群平衡可以促进宿主的机体健康,而肠道菌群失调则可能引发肥胖、糖尿病、肿瘤等多种代谢性疾病。褪黑素作为影响生物钟节律的主要因素,我们的前期研究证实褪黑素可以恢复绝经后骨质疏松症的骨量减低。但是绝经是否会引起肠道菌群变化,褪黑素是否通过肠道菌群治疗骨质疏松症仍需进一步研究。因此,本课题拟在我们前期证实褪黑素对骨质疏松症有治疗作用的基础上,采用动物水平至细胞水平逐级论证的方法,探讨肠道菌群与绝经后骨质疏松症的关系,及褪黑素在其中的调控作用。以褪黑素——肠道菌群——骨代谢轴为切入点,通过基因组学、代谢组学、生物信息学及离体和在体水平实验,探讨肠道菌群、代谢产物、褪黑素及骨组织四者之间的新型调控网络与机制,为临床应用褪黑素治疗骨质疏松症提供新靶点。研究方法:提取卵巢切除小鼠及假手术组小鼠的血液及粪便样本。使用16Sr RNA高通量测序技术检测两组小鼠肠道菌群组成及丰度差异。使用UHPLC-MS技术检测两组小鼠血清及粪便代谢物水平,并对上述结果进行关联分析。使用LC-MS对两组小鼠体内33种胆汁酸进行定量检测。CCK-8实验检测差异胆汁酸对成骨细胞增殖影响。小鼠卵巢切除造模,褪黑素灌胃及腹腔注射褪黑素受体拮抗剂后进行micro-CT检测。使用16Sr RNA高通量测序技术检测褪黑素对卵巢切除小鼠肠道菌群组成及丰度差异的影响。使用UHPLC-MS技术检测三组小鼠血清及粪便代谢物水平,并对上述结果进行关联分析。Westernbolt及免疫荧光染色分析褪黑素作用后的卵巢切除小鼠骨组织Bmal1/Rev-erbα表达水平。结果:实验结果表明:1.卵巢切除小鼠在肠道菌群组成、丰度与假手术组有显著差异,拟杆菌厚壁菌比例显著升高。2.卵巢切除小鼠肠道代谢产物、血清代谢产物与假手术小鼠有显著差异,其中包括多种胆汁酸。3.对上述结果进行关联分析发现绝经后骨质疏松症可能与胆汁酸代谢失衡具有明显相关性,且差异胆汁酸与一相同菌科Eggerthellaceae具有明显相关性。4.对两组小鼠33种胆汁酸定量检测发现血液差异胆汁酸8种。粪便差异胆汁酸9种,所有差异胆汁酸均显著上调。5.Hydrodeoxycholic acid对成骨细胞增殖具有显著影响。6.口服褪黑素对卵巢切除小鼠骨量减低具有逆转作用,褪黑素受体拮抗剂不能完全阻断其效果。7.口服褪黑素可以显著逆转卵巢切除后肠道菌群失衡。8.口服褪黑素显著逆转血清及肠道胆汁酸代谢水平。9.口服褪黑素可以逆转卵巢切除造成的Bmal-1/Rev-erbα表达降低。结论:本研究表明骨质疏松症的发生发展与肠道菌群失衡及胆汁酸代谢紊乱具有显著相关性。口服褪黑素通过逆转肠道菌群失衡恢复胆汁酸表达水平,恢复骨生物节律基因Bmal-1转录异常从而影响成骨细胞的增殖。