Sci Adv | 肠道菌群竟能影响关节？科学家用器官芯片找到了新线索|关节|微环境|炎症|益生菌|肠道菌群

骨关节炎（OA）是最常见的退行性关节疾病。越来越多证据表明，肠道菌群在关节健康及OA的发生与进展中扮演关键角色。然而，肠道微生物究竟如何影响软骨稳态与炎症进程，一直缺乏可直接验证的人源模型。

现有研究工具存在明显局限：动物模型无法重现人类特有的宿主-微生物相互作用，也难以实时监测多组织间的动态串扰；传统体外实验则不支持厌氧菌与哺乳动物细胞的共培养，培养微环境过度简化：缺乏氧梯度、流体剪切应力及肠道蠕动，更难以实现可控的组织间相互作用。针对这一瓶颈，香港中文大学李中教授团队首次构建了微生物-肠-软骨轴芯片（microbe-gut-cartilage axis-on-a-chip,MGCAoC）。该平台为研究肠道菌群与关节之间的串扰提供了新型人源体外模型，也为OA的益生菌干预筛选提供了新工具。该工作以题为Effects of Probiotics on Joint Homeostasis and Osteoarthritis: Development of Microbe-gut-cartilage Axis-on-a-chip的研究论文，于2026年10月9日发表于Science Advances。

该芯片在微流控系统中同时重建了肠上皮屏障、肠道菌群与人软骨类器官之间的功能连接，并提供了益生菌生长所需的氧梯度、组织灌流和生理性剪切力，从而在体外再现了“肠—软骨”跨器官通讯的关键生理条件。基于该平台，团队以两歧双歧杆菌与植物乳杆菌为例，发现特定益生菌组合及其代谢物可促进软骨形成、减轻炎症损伤，并可能通过 PI3K/AKT 和 MAPK/ERK 等关键信号通路发挥软骨保护作用。通过靶向分析，研究进一步筛选了益生菌代谢产物中的潜在有效成分，并利用OA患者关节软骨来源的软骨类器官验证了5种可有效缓解炎症、抑制降解并促进基质再生的化合物。

论文第一作者为港中大生物医学工程学系三年级博士生刘鋆，共同通讯作者为港中大工程学院生医工系李中教授、医学院Rocky S. Tuan 教授及南方医科大学第三附属医院谢登辉教授。