Ziele: Colitis und der damit verbundene Knochenschwund sind weltweit ein großes Gesundheitsproblem mit begrenzten therapeutischen Möglichkeiten. Es wird vermutet, dass Portulaca oleracea L. Polysaccharid (POP) beide Erkrankungen über eine Modulation der Mikrobiota verbessern kann. Ziel der Studie war es zu untersuchen, ob POP den mit Colitis verbundenen Knochenschwund lindern kann und welcher Mechanismus dahinter steckt.

Methoden: Ein Mausmodell für Dextran-Natriumsulfat (DSS)-induzierte Kolitis mit Knochenverlust wurde verwendet, um die Auswirkungen von POP zu bewerten. Die 16S rRNA-Sequenzierung und die ex vivo fäkale Mikrobiota-Transplantation (ex-FMT) wurden eingesetzt, um bakterielle Taxa zu identifizieren, die potenziell mit den schützenden Wirkungen von POP in Verbindung stehen. Die funktionelle Auswirkung mikrobieller Metaboliten wurde durch die Behandlung von Zellen mit fäkalen Überständen (FS) bewertet, und ihre Zusammensetzungsprofile wurden mittels fäkaler Metabolomik analysiert.

Ergebnisse: POP milderte die DSS-induzierte Kolitis und den Knochenverlust und veränderte die mikrobielle Zusammensetzung des Darms, wobei eine Anreicherung von Muribaculaceae zu beobachten war. Die Transplantation von POP-modulierter Mikrobiota (POPFMT) wiederholte die therapeutischen Vorteile, die nach einer Gentamicin-Behandlung (GENFMT) erhalten blieben, aber durch Vancomycin (VANFMT) aufgehoben wurden. Im Vergleich zur DSSFMT-Gruppe war die Abundanz von Muribaculaceae in der POPFMT-Gruppe deutlich höher. Dieser Anstieg wurde in der GENFMT-Gruppe beibehalten, in der VANFMT-Gruppe jedoch deutlich reduziert. Die FS aus der POP-Gruppe hielten die Barrierefunktion des Darms aufrecht, indem sie die Expression von ZO-1 und Occludin erhöhten und gleichzeitig die Apoptose in HT-29-Zellen unterdrückten. FS aus der POPFMT-Gruppe unterdrückte die entzündliche Osteoklastogenese von RAW 264.7-Zellen über die TRAF6/p65-NFATc1-Signalachse. Die Metabolomik ergab unterschiedliche Tryptophan-bezogene Profile, wobei POPFMT und GENFMT durch eine erhöhte Melatoninmenge, DSSFMT durch eine erhöhte Indolmenge und VANFMT durch erhöhte Indolderivate gekennzeichnet waren. Die Melatoninwerte im Dickdarm waren in den mit POP behandelten Gruppen, in der POPFMT und in der GENFMT-Gruppe durchweg höher. Exogenes Melatonin verbesserte die DSS-induzierte Kolitis und den Knochenverlust, während 4P-PDOT seine schützende Wirkung abschwächte.

Schlussfolgerung: POP verbessert die DSS-induzierte Kolitis und den Knochenverlust durch Modulation der Darmmikrobiota. Die durch POP modulierte Darmmikrobiota ist durch eine Anreicherung von Muribaculaceae gekennzeichnet und wird mit erhöhten Melatoninspiegeln im Dickdarm in Verbindung gebracht, was zur beobachteten Abschwächung von Colitis und Knochenschwund beiträgt.