骨骼是一个动态活性组织，它通过持续的重塑来维持其矿化平衡及自身的结构完整，其中具有骨形成功能的成骨细胞和具有骨吸收功能的破骨细胞在骨重塑的过程中起着关键的作用。在骨重塑过程中，破骨细胞粘附在旧骨区域，分泌酸性物质溶解矿物质，分泌蛋白酶消化骨基质，形成骨吸收陷窝；然后，成骨细胞移动到被吸收部位，分泌骨基质，骨基质经矿化而形成新骨。正常情况下，破骨与成骨过程有条不紊的进行，它们的平衡是维持正常骨量的关键。骨重塑过程的失衡则会导致骨质疏松的发生。
骨质疏松是由于骨密度和骨质量下降，骨微结构破坏，造成骨脆性增加，从而容易发生骨折的全身性骨病。骨质疏松已经成为困扰老年人群的主要疾病，其最大的危害是易导致骨折，与骨质疏松相关的骨折在老年人中发病率高达30%以上，许多患者因此而致残。我国目前已是世界上骨质疏松患者最多的国家，约有9000万，占总人口的7%。
如今，肠道菌群与人体健康关系的研究简直要逆天了。骨骼与肠道菌群似乎八竿子打不着，可肠道菌群研究的火热让骨骼学研究人员也坐不住了。免疫系统的改变与骨代谢密切相关，在一些自身免疫性疾病比如类风湿性关节炎等发病过程中，T细胞释放的炎症因子增加会导致骨量的丢失；而女性绝经后雌激素的缺乏也会引起机体炎症因子的增加，而加大破骨细胞的形成以及延长破骨细胞的存活，造成骨量丢失。肠道菌群在塑造宿主的免疫系统中发挥了重要作用，鉴于此，研究人员推测肠道菌群可能通过调控宿主的免疫系统来调节骨代谢。近年来的研究就发现，肠道菌群所引起的炎症反应，自身免疫状态的改变与机体的骨量降低有关。
无菌小鼠与正常小鼠相比，其骨量明显增加，破骨细胞数量明显减少，骨髓产生的CD4+T细胞与破骨细胞前体细胞明显减少，而在3周龄时重建无菌小鼠的肠道菌群，骨量和破骨细胞数目以及骨髓产生CD4+T细胞与破骨细胞前体细胞都恢复正常。同时，无菌小鼠骨骼中的一些炎症细胞因子的表达也明显减少。所以肠道菌群可能通过改变骨骼中的免疫状态，进而影响破骨细胞的生成，参与调节骨代谢。
女性绝经后雌激素的缺乏也容易到会骨量流失，引起骨质疏松。给正常小鼠注射抑制性激素产生的促性腺激素释放激素亮丙瑞林，会出现明显骨量丢失，骨密度下降，可以模拟女性绝经后雌激素缺乏导致的骨量流失。但是给无菌小鼠注射亮丙瑞林，骨量丢失和骨密度下降则不明显。这说明肠道菌群可能也在性激素缺乏引起的骨量丢失中起到重要作用。
肠道菌群容易受到抗生素、益生菌和益生元的调节。小鼠去卵巢后，其体内的雌激素分泌减少，使其对破骨细胞的抑制减弱，骨吸收大于骨形成，导致骨量丢失增加，采用卵巢切除小鼠复制骨质疏松模型，也是WHO和美国FDA推荐的研究绝经后骨质疏松症的最佳模型。研究发现米诺环素（一种四环素类抗生素）能够通过降低骨吸收而抑制卵巢切除小鼠的骨密度下降。强力霉素能够提高卵巢切除小鼠的骨生物力学指标。益生菌能够刺激肠道免疫系统以提高机体的健康状况，有研究证明在鸡饲料中添加益生菌能够明显提高鸡胫骨骨密度，一些益生菌也能通过降低骨吸收而抑制卵巢切除小鼠的骨量流失，以上益生菌干预都能够增加骨髓中的CD4+T细胞数量。另有研究表明，口服益生菌能够减轻正常雄性小鼠肠道炎症并提高其松质骨骨量，说明益生菌干预能够调节骨免疫系统而降低骨量流失。一些益生元的使用也能够通过调节肠道微生物的组成进而影响骨代谢，低聚半乳糖的使用能够增加大鼠肠道菌群中双歧杆菌的比例并能提高大鼠的骨量，同时低聚半乳糖干预三周也能增加青少年女性体内的钙吸收以及肠道菌群中双歧杆菌的比例，另有研究也表明益生元能够增加青春期成长过程中的骨盐沉积。
这些研究都表明了肠道菌群对骨量具有很好的调节作用，尤其在骨量丢失较明显的女性更年期以及骨量需求较大的青春期。研究人员提出了一个跨学科的“肠道菌群-骨骼”研究新领域。在未来，肠道菌群的组成或许能够预测骨质疏松和骨折风险，调节肠道菌群或许将成为治疗骨质疏松的一个新的靶点。
