骨骼是一個動態活性組織，它通過持續的重塑來維持其礦化平衡及自身的結構完整，其中具有骨形成功能的成骨細胞和具有骨吸收功能的破骨細胞在骨重塑的過程中起着關鍵的作用。在骨重塑過程中，破骨細胞粘附在舊骨區域，分泌酸性物質溶解礦物質，分泌蛋白酶消化骨基質，形成骨吸收陷窩；然後，成骨細胞移動到被吸收部位，分泌骨基質，骨基質經礦化而形成新骨。正常情況下，破骨與成骨過程有條不紊的進行，它們的平衡是維持正常骨量的關鍵。骨重塑過程的失衡則會導致骨質疏鬆的發生。
骨質疏鬆是由於骨密度和骨質量下降，骨微結構破壞，造成骨脆性增加，從而容易發生骨折的全身性骨病。骨質疏鬆已經成爲困擾老年人羣的主要疾病，其最大的危害是易導致骨折，與骨質疏鬆相關的骨折在老年人中發病率高達30%以上，許多患者因此而致殘。我國目前已是世界上骨質疏鬆患者最多的國家，約有9000萬，佔總人口的7%。
如今，腸道菌羣與人體健康關係的研究簡直要逆天了。骨骼與腸道菌羣似乎八竿子打不着，可腸道菌羣研究的火熱讓骨骼學研究人員也坐不住了。免疫系統的改變與骨代謝密切相關，在一些自身免疫性疾病比如類風溼性關節炎等發病過程中，T細胞釋放的炎症因子增加會導致骨量的丟失；而女性絕經後雌激素的缺乏也會引起機體炎症因子的增加，而加大破骨細胞的形成以及延長破骨細胞的存活，造成骨量丟失。腸道菌羣在塑造宿主的免疫系統中發揮了重要作用，鑑於此，研究人員推測腸道菌羣可能通過調控宿主的免疫系統來調節骨代謝。近年來的研究就發現，腸道菌羣所引起的炎症反應，自身免疫狀態的改變與機體的骨量降低有關。
無菌小鼠與正常小鼠相比，其骨量明顯增加，破骨細胞數量明顯減少，骨髓產生的CD4+T細胞與破骨細胞前體細胞明顯減少，而在3周齡時重建無菌小鼠的腸道菌羣，骨量和破骨細胞數目以及骨髓產生CD4+T細胞與破骨細胞前體細胞都恢復正常。同時，無菌小鼠骨骼中的一些炎症細胞因子的表達也明顯減少。所以腸道菌羣可能通過改變骨骼中的免疫狀態，進而影響破骨細胞的生成，參與調節骨代謝。
女性絕經後雌激素的缺乏也容易到會骨量流失，引起骨質疏鬆。給正常小鼠注射抑制性激素產生的促性腺激素釋放激素亮丙瑞林，會出現明顯骨量丟失，骨密度下降，可以模擬女性絕經後雌激素缺乏導致的骨量流失。但是給無菌小鼠注射亮丙瑞林，骨量丟失和骨密度下降則不明顯。這說明腸道菌羣可能也在性激素缺乏引起的骨量丟失中起到重要作用。
腸道菌羣容易受到抗生素、益生菌和益生元的調節。小鼠去卵巢後，其體內的雌激素分泌減少，使其對破骨細胞的抑制減弱，骨吸收大於骨形成，導致骨量丟失增加，採用卵巢切除小鼠複製骨質疏鬆模型，也是WHO和美國FDA推薦的研究絕經後骨質疏鬆症的最佳模型。研究發現米諾環素（一種四環素類抗生素）能夠通過降低骨吸收而抑制卵巢切除小鼠的骨密度下降。強力黴素能夠提高卵巢切除小鼠的骨生物力學指標。益生菌能夠刺激腸道免疫系統以提高機體的健康狀況，有研究證明在雞飼料中添加益生菌能夠明顯提高雞脛骨骨密度，一些益生菌也能通過降低骨吸收而抑制卵巢切除小鼠的骨量流失，以上益生菌干預都能夠增加骨髓中的CD4+T細胞數量。另有研究表明，口服益生菌能夠減輕正常雄性小鼠腸道炎症並提高其鬆質骨骨量，說明益生菌干預能夠調節骨免疫系統而降低骨量流失。一些益生元的使用也能夠通過調節腸道微生物的組成進而影響骨代謝，低聚半乳糖的使用能夠增加大鼠腸道菌羣中雙歧桿菌的比例並能提高大鼠的骨量，同時低聚半乳糖干預三週也能增加青少年女性體內的鈣吸收以及腸道菌羣中雙歧桿菌的比例，另有研究也表明益生元能夠增加青春期成長過程中的骨鹽沉積。
這些研究都表明了腸道菌羣對骨量具有很好的調節作用，尤其在骨量丟失較明顯的女性更年期以及骨量需求較大的青春期。研究人員提出了一個跨學科的“腸道菌羣-骨骼”研究新領域。在未來，腸道菌羣的組成或許能夠預測骨質疏鬆和骨折風險，調節腸道菌羣或許將成爲治療骨質疏鬆的一個新的靶點。
