秦田雨，劉銅華，秦靈靈，潘雅婧，宋紫臨，李梅，田芃，吳麗麗

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)教育部中醫(yī)養(yǎng)生學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

糖尿病并發(fā)全身性微血管病變導(dǎo)致腎小球硬化，即糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)，是糖尿病并發(fā)癥中危害最大的一種。我國(guó)成人糖尿病發(fā)病率已上升至11.6%，糖尿病患者中，有25%～40%將進(jìn)展為DN，DN的患病率隨著糖尿病發(fā)病率的增加而逐年增加[1]。糖尿病腎病發(fā)展成臨床腎病期時(shí)伴有蛋白尿、漸進(jìn)性腎功能損害(腎小體血管球?yàn)V過(guò)率降低)、水腫和高血壓，晚期出現(xiàn)嚴(yán)重腎功能衰竭。目前還沒(méi)有治療糖尿病腎病的有效方法，主要以早期控制血糖水平，進(jìn)入臨床腎病期后予以血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(Angiotensin Converting Enzyme Inhibitor, ACEI)、血管緊張素受體阻滯劑(Angiotensin receptor blocker, ARB)類藥物控制血壓保護(hù)腎臟，腎衰竭期血液濾過(guò)等方法為主。其主要的負(fù)擔(dān)不僅在于透析治療的巨大成本、腎源缺乏，而且也來(lái)源于DN患者心血管疾病的發(fā)病率和死亡率的增加，嚴(yán)重影響了患者生存質(zhì)量[2]。

腸-腎軸理論提出之后[3]，已經(jīng)有較多研究開(kāi)始關(guān)注腸道菌群、糖尿病和腎臟病的關(guān)系，并尋求有效的干預(yù)方法。正常狀況下人類腸道有百萬(wàn)億數(shù)的細(xì)菌。腸道菌群的生理作用有：1)維持胃腸道的完整性和功能，包括維持緊密連接蛋白的結(jié)構(gòu)、與病原菌競(jìng)爭(zhēng)性地與腸上皮細(xì)胞結(jié)合；2)免疫作用，包括促進(jìn)腸道免疫系統(tǒng)的成熟、減少對(duì)食物和環(huán)境抗原的過(guò)敏反應(yīng)、促進(jìn)免疫調(diào)節(jié)和細(xì)胞分化；3)代謝作用，包括分解難消化的植物多糖和抗性淀粉，產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short chain fatty acid, SCFAS)(包括乙酸、丙酸、丁酸等)、促進(jìn)吸收復(fù)雜碳水化合物、合成維生素K和B、合成蘇氨酸和賴氨酸等[4]。

腸道菌群在糖尿病腎病中的改變通常表現(xiàn)為多種致病菌比例增加，而益生菌(產(chǎn)生有益代謝物)的數(shù)量減少，形成了以真性厭氧菌為主的異常菌落結(jié)構(gòu)。如變形桿菌門、擬桿菌門含量降低，而厚壁菌門、疣微菌門等含量增多[5-6]。這種不平衡首先出現(xiàn)在低豐度細(xì)菌類群中[7]。腸-腎軸理論闡明了無(wú)論是胃腸道還是腎臟的改變都可以通過(guò)腸道黏膜、腸道菌群及免疫炎癥等多方面影響另一方，產(chǎn)生不良后果，并互為因果[8]。這可能是由于后期腎臟功能嚴(yán)重受損，很多含氮廢物通過(guò)腸道釋放, 使得利用這些廢棄物的腸道菌群大量增殖[9-10]。另外，患者小腸微絨毛變短，隱窩增多，上皮細(xì)胞之間的緊密連接遭到破壞[11]，控制纖維攝入、抗生素濫用以及腸道炎癥狀態(tài)，都可能造成腸道菌群移位[12-13]，腎臟損傷與腸道菌群失調(diào)互為因果。

腸道菌群可以分別通過(guò)影響血流動(dòng)力、糖脂代謝、內(nèi)毒素積累和炎癥等方面影響DN，下面將分別對(duì)這幾種機(jī)制，以及目前針對(duì)腸道菌群的主要治療方法(中醫(yī)內(nèi)外治法、益生菌和益生元等)，通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群進(jìn)而干預(yù)糖尿病腎病的研究進(jìn)行綜述。

1 血流動(dòng)力改變與腸道菌群

糖尿病微血管病變所致的血流動(dòng)力學(xué)改變被認(rèn)為是引起DN的關(guān)鍵因素。糖尿病腎病早期表現(xiàn)為腎小球內(nèi)高壓、高灌注、高濾過(guò)，隨后腎血管球毛細(xì)血管基底膜增厚，最終出現(xiàn)腎小體硬化，腎功能衰竭[2]。

腸道微生物的發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAS，可以與位于腎臟的受體結(jié)合并發(fā)揮調(diào)節(jié)血管相關(guān)功能作用。隨著DN加重，腎臟腎素血管緊張素系統(tǒng)(Renin-Aangiotensin System,RAS)的ACE和ACE2軸之間的平衡可能因腸道菌群和RAS之間的一系列聯(lián)系受到破壞，通過(guò)一系列級(jí)聯(lián)繼而加重腎損傷和促進(jìn)DN進(jìn)展[14]。

動(dòng)脈粥樣硬化是多種血管性疾病的來(lái)源，食物中的磷酸卵磷酯經(jīng)腸道菌群代謝膽堿生成三甲胺(Trimethylamine,TMO)，黃素單氧化酶在肝臟內(nèi)將TMO氧化生成氧化三甲胺(trimethylamine oxide, TMAO), TMAO可上調(diào)腹膜巨噬細(xì)胞的兩種巨噬細(xì)胞清除受體水平，低密度脂蛋白經(jīng)氧化修飾后被巨噬細(xì)胞吞噬，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化[15]；使用廣譜抗生素抑制了腸道菌群后，血漿TMAO水平降低，進(jìn)而減少動(dòng)脈斑塊的面積[16]。

2 高血糖與腸道菌群

血糖過(guò)高導(dǎo)致腎組織局部糖代謝紊亂進(jìn)而加重腎損害，可通過(guò)非酶糖基化形成晚期糖基化終末產(chǎn)物(Advanced Glycation End Products, AEGs)，以及多條通路激活導(dǎo)致早期高濾過(guò)，促進(jìn)腎小球基底膜增厚以及細(xì)胞外基質(zhì)蓄積。目前認(rèn)為2型糖尿病高血糖的主要原因是胰島素抵抗，后期表現(xiàn)為胰島素分泌不足。

腸道緊密連接(包括閉合小環(huán)蛋白ZO-1、閉合蛋白o(hù)ccludin)表達(dá)減少、腸道細(xì)胞滲透性增加，是導(dǎo)致菌群異位的原因。而緊密連接的降解會(huì)引起腸源性脂多糖和細(xì)菌入血，是發(fā)生胰島素抵抗的重要因素[17]。腸源性脂多糖，通過(guò)Toll-like receptor 4(TLR4)激活炎癥通路，誘導(dǎo)一氧化氮合酶(iNOS)產(chǎn)生增加，也會(huì)降低胰島素敏感性[18]。而乳酸桿菌的比例增高可增加胰島素分泌[19]。

腸道菌群分解產(chǎn)物SCFA還通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體41(G-protein-coupled receptors, GPR41)相關(guān)機(jī)制促進(jìn)L細(xì)胞肽yy(Pyy)表達(dá)，促進(jìn)小腸結(jié)腸L細(xì)胞分泌胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide，GLP-1)。Pyy可作用于下丘腦引起飽感，減少飲食攝入，GLP-1可以發(fā)揮促進(jìn)胰島素分泌的作用，進(jìn)而控制血糖[20]，影響DN的進(jìn)程。

脂代謝異常和肥胖也是胰島素抵抗的重要環(huán)節(jié)，門麗慧等[21]運(yùn)用代謝組學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)肥胖和DN多種潛在生物標(biāo)記物存在相同的變化趨勢(shì)，并且這些相同趨勢(shì)的標(biāo)志物大多都是腸道菌群相關(guān)的內(nèi)源代謝物。這些代謝物的變化反應(yīng)了腸內(nèi)菌群的結(jié)構(gòu)變化，推測(cè)腸道菌群可能是肥胖和腎臟疾病之間的潛在鏈接環(huán)節(jié)。

3 內(nèi)毒素與腸道菌群

隨著病程進(jìn)展，菌群紊亂通過(guò)直接阻斷腸屏障，使得腸黏膜通透性增加，由此引發(fā)的細(xì)菌易位及腸源性內(nèi)毒素血癥，使得大量毒素在體內(nèi)蓄積，直接或間接地對(duì)腎臟以及心血管系統(tǒng)造成了損害，是導(dǎo)致DN微炎癥狀態(tài)的重要原因。尿毒癥毒素根據(jù)分子大小及物理化學(xué)性質(zhì)可分為3種：一是小分子水溶性毒素，包括尿素氮，肌酐等，容易在透析時(shí)清除；二是中分子毒素，包括β2-微球蛋白，瘦素等，可部分在高通量血液透析和腹膜透析條件下被清除；三是蛋白結(jié)合毒素，主要是與蛋白結(jié)合的小分子毒素，如硫酸對(duì)甲酚(p-cresyl sulfate，PCS)、硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate，IS)等，因?yàn)楹偷鞍捉Y(jié)合率高故難以在透析下被清除。DN患者蛋白質(zhì)消化和吸收受到損害，因此，增加了可用于結(jié)腸中細(xì)菌水解的完整蛋白質(zhì)的量[22],是造成血管內(nèi)皮功能障礙的重要因素[23]。研究發(fā)現(xiàn)，腎病患者腸道中合成吲哚的菌群主要包括梭桿菌科，腸桿菌科等。相關(guān)的腸道菌群改變?cè)谀I功能改變的早期可以被檢測(cè)到[24]。

4 炎癥與腸道菌群

高血糖狀態(tài)下的腸道菌群失調(diào)引發(fā)的細(xì)菌異位和腸道內(nèi)毒素是導(dǎo)致DN患者微炎癥的原因之一，且腸道菌群易位先于DN發(fā)生。同時(shí)患者因?yàn)轱嬍晨刂?、抗生素等藥物使用更加重腸道菌群失調(diào)，進(jìn)一步導(dǎo)致毒素蓄積以及微炎癥加重[25]。細(xì)菌持續(xù)感染、氧化應(yīng)激、透析階段的生物膜相容性也成為微炎癥產(chǎn)生的原因[26]。

腸道有益菌產(chǎn)生高濃度SCFA以通過(guò)保護(hù)腎小管細(xì)胞，增強(qiáng)線粒體生物合成，減輕小鼠腎臟缺血再灌注損傷和炎癥反應(yīng)[27-28]。炎癥因子是參與糖尿病發(fā)病的重要因素，短鏈脂肪酸乙酸、丙酸及丁酸通過(guò)結(jié)合到GPCR41及GPCR43上阻斷核因子κB(NF-κB)的活化，使炎癥反應(yīng)被抑制，從而減少TNF-α、IL-6分泌；丁酸則能使IL-10增加、IL-12表達(dá)減少[29]。

此外，腸道有益菌的產(chǎn)物丁酸鹽可以增加小腸L上皮細(xì)胞分泌的GLP-1，已證明GLP-1和GLP-1/GLP-1受體復(fù)合物的激活能通過(guò)減輕近端腎小管過(guò)度重吸收，部分改善早期糖尿病對(duì)腎臟的影響[30]。

5 中藥及活性成分調(diào)節(jié)腸道菌群干預(yù)糖尿病腎病

王利民等[31]報(bào)道基礎(chǔ)治療聯(lián)合阿魏酸鈉有調(diào)節(jié)腸道菌群，增加腎小球?yàn)V過(guò)，改善腎功能的作用。

蔡紅蝶[32]采用16s RNA技術(shù)，分析發(fā)現(xiàn)丹參水提物與醇提物能在一定程度上改善慢性腎衰竭大鼠糞便菌群多樣性。而腸道菌群對(duì)丹參中不同的活性成分分別通過(guò)不同的代謝途徑進(jìn)行代謝。說(shuō)明大鼠糞便中含有使丹參中成分結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的菌群，這為中藥復(fù)雜成分發(fā)揮整體治療作用的機(jī)制提供了新思路。

曾玉群[33]報(bào)道，大黃及活性成分大黃素灌腸能調(diào)節(jié)腸道菌群，增加雙歧桿菌益生菌的數(shù)量，恢復(fù)固有黏膜蛋白claudin-1，occludin W及減少內(nèi)毒素脂多糖水平，減少CKD狀態(tài)的尿毒素IS生成，改善腎功能、腎臟氧化應(yīng)激及腎纖維化。

6 中醫(yī)外治法調(diào)節(jié)腸道菌群干預(yù)糖尿病腎病

中藥灌腸療法是一種傳統(tǒng)的中藥腸透析法，奠基于“開(kāi)鬼門，潔凈腑，去宛陳莝”的理論基礎(chǔ)，通過(guò)藥物的結(jié)腸吸收直接促進(jìn)血肌酐、尿素氮等代謝廢物的腸道排泄，調(diào)節(jié)腸道菌群，改善腎功能。與血液透析、腹膜透析等一般透析法相比更經(jīng)濟(jì)便捷，而且可以多靶點(diǎn)地調(diào)節(jié)腸道菌群，患者容易接受和堅(jiān)持，有助于糖尿病腎病的早期、有效控制[34-37]。

陳茜等[38]報(bào)道通腑泄?jié)岱ㄖ委烡N的機(jī)制可能與其增加腸道代謝廢物及毒素的排泄，改善腸道屏障功能，調(diào)節(jié)腸道菌群，減少內(nèi)毒素吸收等作用有關(guān)。

7 益生元與益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群干預(yù)糖尿病腎病

益生菌(Probiotics)是一類有益于宿主健康的活的微生物；益生元(Prebiotics)是一類被宿主腸道微生物選擇性利用，有益于宿主健康的物質(zhì)，包括低聚糖類、多酚類、不飽和脂肪酸等。

益生菌在腸道繁殖產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低腸道pH值，抑制需氧菌過(guò)度繁殖。益生菌繁殖的同時(shí)可以修復(fù)腸道上皮間緊密連接的損傷，改善腸道微炎癥，在腸黏膜表面形成保護(hù)膜，降低毒素通過(guò)腸道入血的可能性[39]，同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)性抑制合成蛋白結(jié)合毒素前體的細(xì)菌生長(zhǎng)[40]。臨床研究表明，益生元運(yùn)用于血液透析患者可顯著降低PCS產(chǎn)生速率，從而降低血PCS濃度[41]。Hashimoto等[42]研究發(fā)現(xiàn)，攝入乳酸菌后，乳酸菌上被酶切產(chǎn)生的活性片段，能與ACE2上的活性中心結(jié)合，抑制ACE2的活性，從而降低血管緊張素Ⅱ的生成量、下調(diào)血壓。在一項(xiàng)60例的平行隨機(jī)雙盲對(duì)照研究中，對(duì)糖尿病血液透析患者進(jìn)行12周的益生菌補(bǔ)充，患者的血糖穩(wěn)態(tài)參數(shù)、炎癥、氧化應(yīng)激有關(guān)的生物標(biāo)志物均有一定程度改善[43]。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，羅伊乳桿菌對(duì)高血糖引起的大鼠腎纖維化有保護(hù)作用[44]。肖曉芬等[45]對(duì)96例維持性血液透析病例予以益生菌顆粒2個(gè)月，結(jié)果顯示治療前后，治療組與對(duì)照組的C反應(yīng)蛋白(CRP)、白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)均有顯著差異，說(shuō)明補(bǔ)充益生菌可改善維持性血液透析患者微炎癥程度，使腸道益生菌增多[46]。類似的Natarajan等[47]研究也發(fā)現(xiàn)血液透析患者攝入益生菌可降低血清炎癥因子和總酚酸水平。有研究指出，除了炎癥因子和小分子毒素，補(bǔ)充合生元(益生菌和益生元)還可以使CKD患者體內(nèi)的蛋白結(jié)合毒素降低[48]。

任錦麗等[49]報(bào)道，燕麥β-葡聚糖可以作為益生元改善腸道菌群狀態(tài)，進(jìn)而減輕腎臟組織結(jié)構(gòu)病理改變。Zhu等[50]應(yīng)用代謝組學(xué)方法，認(rèn)為麥冬多糖通過(guò)在腸道發(fā)酵產(chǎn)生單體和丁二酸，抑制腸道葡萄糖吸收，增強(qiáng)肝糖原生成，抑制糖原分解，促進(jìn)GLP-1分泌，下調(diào)7H-嘌呤和20-脫氧肌苷，減輕糖尿病和糖尿病腎病。

代謝綜合征與DN關(guān)系密切。一篇通過(guò)回顧2013—2017年關(guān)于益生元和益生菌干預(yù)代謝綜合征臨床試驗(yàn)的綜述得出的結(jié)論是每天補(bǔ)充10 g菊粉，抗性淀粉或低聚果糖豐富的菊粉可對(duì)2型糖尿病患者的代謝綜合征指征恢復(fù)產(chǎn)生有益的影響[51]。

然而，高脂飲食、不同疾病狀態(tài)，以及菌群多樣性變化會(huì)導(dǎo)致對(duì)益生菌的反應(yīng)不同。

8 展望

一方面調(diào)節(jié)腸道菌群的新療法已經(jīng)被證明有效，但證據(jù)仍然不夠有力，我們亟需高質(zhì)量隨機(jī)對(duì)照大樣本的臨床試驗(yàn)來(lái)界定益生菌和益生元療法的作用。

另一方面，有研究指出CKD患者腸道菌群紊亂由腸道不利的環(huán)境介導(dǎo)，只通過(guò)單純引入益生菌可能難以恢復(fù)腸道正常微環(huán)境[52]，而這正是中醫(yī)藥療法的多靶點(diǎn)整體治療的優(yōu)勢(shì)所在。未來(lái)可以探索聯(lián)合中醫(yī)內(nèi)外治法及益生元益生菌，輔助或者代替西藥作用于治療糖尿病。在疾病進(jìn)展早期，針對(duì)不同的菌群變化特征分階段干預(yù)是未來(lái)可以考慮的研究方向。這對(duì)每一種干預(yù)方法在糖尿病腎病進(jìn)展過(guò)程中的具體針對(duì)環(huán)節(jié)提出了明確的要求，重點(diǎn)在于恢復(fù)腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)[53]。

由于糖尿病并發(fā)癥病程長(zhǎng)，使用功能性食品和生物活性化合物等互補(bǔ)替代方法是必須的，因此有人提出借助傳統(tǒng)地中海飲食產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)管理的新概念“食物矩陣”，將含有抗氧化劑、纖維、蛋白質(zhì)及維生素等的物質(zhì)用于輔助DN的治療、提高患者生活質(zhì)量，也是未來(lái)的趨勢(shì)[54]。菌群移植也已經(jīng)在2013年被美國(guó)納入復(fù)發(fā)性腹瀉的臨床指南[55]，在考慮安全性、可行性、規(guī)范操作的條件下，也可望在恢復(fù)DN菌群生態(tài)中發(fā)揮作用。