李蕓蕓，徐璐，黃保霞，李新建

(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，山東 濟(jì)寧272000)

1 腸道菌群的組成

健康人群胃腸道含有超過(guò)100萬(wàn)億細(xì)菌[1]，在腸道微生物群中90%以上的細(xì)菌屬于擬桿菌門和厚壁菌門，包括擬桿菌屬、擬桿菌屬、普雷沃氏菌屬、紫菜單胞菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、多雷氏菌屬、糞桿菌屬、真細(xì)菌屬、乳球菌屬和乳桿菌屬[2]。胃腸道的每一段都有一個(gè)獨(dú)特的微生物種群。胃腸道菌群遍布消化的全程，并且濃度逐漸增加，糞便中超過(guò)65%的重量是腸道微生物[3]。飲食成分的改變將會(huì)改變腸道菌群的組成。在飲食不變的情況下，腸道微生物群的組成是穩(wěn)定的。在一項(xiàng)對(duì)健康人的研究中，5天的飲食改變顯著改變了腸道微生物群的組成[4]。

2 腸道菌群的作用

第一，腸道菌群參與合成維生素、降解食物中難以消化吸收的成分、降解草酸的功能。第二，腸道菌群對(duì)免疫系統(tǒng)的組成與功能有重要的作用，能夠抵御致病菌的侵襲，促進(jìn)免疫系統(tǒng)的發(fā)育。免疫系統(tǒng)的發(fā)育是通過(guò)脆弱桿菌促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞和腸相關(guān)淋巴組織(GALT)向淋巴器官遷移，從而促使Th1系分化，進(jìn)而提高有益的T輔助細(xì)胞比率(Th1/Th2)，影響腸相關(guān)淋巴組織(GALT)功能發(fā)育，促進(jìn)免疫系統(tǒng)的成熟[5]。

3 慢性腎臟病患者的腸道菌群變化機(jī)制

在慢性腎臟病患者中，有以下機(jī)制改變腸道菌群：(1)慢性腎臟病患者細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外液中尿素濃度的升高，會(huì)導(dǎo)致尿素通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散的形式結(jié)合到腺體中而大量流入胃腸道。尿素在微生物尿素酶作用下水解導(dǎo)致大量氨氣的形成。這種現(xiàn)象導(dǎo)致管腔pH值改變，并引起尿毒癥小腸結(jié)腸炎[6,7]。 (2)尿酸是人體正常生理過(guò)程的終產(chǎn)物，由嘌呤代謝途徑產(chǎn)生，通常通過(guò)腎小球?yàn)V過(guò)、腎小管重吸收和分泌過(guò)程的復(fù)雜相互作用而排入尿液。但是，在終末期腎功能衰竭中，結(jié)腸取代腎臟成為尿酸排泄的主要部位，導(dǎo)致血漿尿酸濃度增高。該過(guò)程是由尿酸分泌通量的適應(yīng)性上升介導(dǎo)的[8,9]。(3)在腎衰竭患者草酸鹽的排泄中，結(jié)腸起主要作用[10]。(4)飲食成分能夠很大程度改變腸道菌群的組成，為了防止CKD患者出現(xiàn)嚴(yán)重的高鉀血癥和草酸鹽負(fù)荷，需減少富含鉀和草酸鹽的水果、蔬菜和高纖維食品攝入。這些食品通常包含大多數(shù)難消化的復(fù)合碳水化合物，而它們是腸道菌群營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源。因此，這些飲食的限制可能對(duì)腸道菌群的組成和功能產(chǎn)生一定的影響[11]。(5)CKD的患者為通過(guò)限制磷酸鹽的吸收來(lái)預(yù)防高磷酸鹽血癥，每餐需服用大量磷酸鹽結(jié)合劑(含鋁結(jié)合劑、含鈣結(jié)合劑和非鈣型結(jié)合劑)，然而長(zhǎng)期服用這些藥物可改變腸腔環(huán)境，并影響微生物菌群。(6)CKD患者往往需要使用抗生素來(lái)治療血管通路感染和其他感染，而抗生素的使用也可以改變腸道菌群的組成。綜上原因共同作用會(huì)改變CKD患者的腸道微生物菌群的組成及功能。

CKD患者腸道菌群的組成與數(shù)量與健康人群有明顯差異。CKD 患者腸道內(nèi)有益菌種類及數(shù)量顯著減少，如雙歧桿菌、乳酸桿菌等；而潛在致病菌種類及數(shù)量增多，如腸桿菌屬細(xì)菌、腸球菌屬細(xì)菌等[12]。

4 腸源性尿毒癥毒素的作用

尿毒癥毒素(Uremic toxins)是指腎衰竭患者體液中濃度明顯增加并有毒性的某些物質(zhì)。這些物質(zhì)在體內(nèi)濃度上升，可引起CKD患者尿毒癥癥狀和多系統(tǒng)功能紊亂。根據(jù)尿毒癥毒素分子量可將其分為小分子量尿毒癥毒素(分子量小于500D)、中分子量尿毒癥毒素(分子量500-5000D)和大分子量尿毒癥毒素(分子量大于5000D)。根據(jù)毒素是否與蛋白質(zhì)相結(jié)合可將尿毒癥毒素分為蛋白結(jié)合尿毒癥毒素和非蛋白結(jié)合尿毒癥毒素。其中，蛋白結(jié)合毒素，如硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate，IS)、硫 酸 對(duì) 甲 酚(p-cresyl sulfate，PCS)、血 清 馬 尿酸(hippuric acid，HA)等，多為小分子尿毒癥毒素，但由于其和蛋白結(jié)合率高，因而普通透析很難清除。以往研究中，對(duì)IS 和 PCS研究最多。腸道菌群通過(guò)色氨酸代謝過(guò)程產(chǎn)生吲哚，然后由肝臟代謝生成硫酸吲哚酚[13]。硫酸對(duì)甲酚是酪氨酸和苯丙氨酸的代謝產(chǎn)物。在健康人中，這些溶質(zhì)的蛋白質(zhì)結(jié)合率接近100%；然而，在CKD患者中，僅有90%的硫酸對(duì)甲酚和85%的吲哚硫酸酚是蛋白質(zhì)結(jié)合的[14]。IS可刺激轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)合成，促進(jìn)腎小球纖維化，抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，激活血管平滑肌中氧化應(yīng)激反應(yīng)，加速血管鈣化。在慢性腎病大鼠模型中，PCS增加活性氧(ROS)的產(chǎn)生，激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶，增加caspase 3活性，導(dǎo)致凋亡率增加[15]。使用HK2細(xì)胞的體外研究發(fā)現(xiàn)，PCS通過(guò)Klotho表達(dá)的減少誘導(dǎo)衰老[16]。

5 腸上皮屏障

腸上皮起到了防止微生物入侵組織并減緩腸腔內(nèi)的炎癥反應(yīng)的作用。腸道屏障是指完整的彼此緊密連接的腸粘膜上皮結(jié)構(gòu)，由腸粘膜上皮細(xì)胞、細(xì)胞間緊密連接及菌膜三者構(gòu)成[17]。腸道屏障為選擇性屏障，能夠允許人體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、電解質(zhì)和水由腸腔經(jīng)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)體循環(huán)，同時(shí)能夠阻止食物抗原、膽汁等有害代謝廢物的進(jìn)入，從而維持了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性[18]。

6 慢性腎臟病患者的腸上皮損害

以往研究結(jié)果為CKD患者和動(dòng)物腸屏障功能障礙提供了間接證據(jù)。包括(1)尿毒癥患者在沒(méi)有臨床感染的情況下，出現(xiàn)內(nèi)毒素血癥最有可能來(lái)自胃腸道[19-22]；(2)CKD患者和動(dòng)物對(duì)高分子量聚乙二醇的腸滲透性增加[23,24]；(3)在患有尿毒癥的大鼠的腸壁和腸系膜淋巴結(jié)中，腸道細(xì)菌及其DNA片段證明和在血液透析治療和未治療的CKD患者的血液中的腸道來(lái)源的微生物DNA的檢測(cè)，表明在尿毒癥中腸道微生物產(chǎn)物向體循環(huán)的轉(zhuǎn)移[25-29]；(4)整個(gè)胃腸道慢性炎癥的組織學(xué)證據(jù)，即在維持血液透析的CKD患者中的食管炎、胃炎、十二指腸炎、腸炎和結(jié)腸炎患病率增高[30]。這些證據(jù)證明晚CKD患者腸道屏障功能受損，這種現(xiàn)象可導(dǎo)致該人群全身炎癥的發(fā)生[31]。緊密連接作為上皮屏障結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵組成部分的作用，尿毒癥腸通透性的增加可能是由于緊密連接復(fù)合體的損傷。

7 預(yù)防和改善 CKD 患者腸道功能紊亂的措施

7.1 增加高纖維食物

增加高纖維食物的攝入可能會(huì)增加產(chǎn)生短鏈游離脂肪酸的細(xì)菌比例，促進(jìn)結(jié)腸細(xì)胞和調(diào)節(jié)T細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)。在腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD大鼠模型中，高纖維飲食可減少腎功能喪失、間質(zhì)纖維化、腎小管損傷和促炎癥分子活化[23]。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，在最近的一項(xiàng)研究中，患有腺嘌呤誘導(dǎo)的慢性腎病的SD大鼠被喂食添加支鏈淀粉(低纖維對(duì)照)或高發(fā)酵纖維(直鏈玉米抗性淀粉，HAM-RS2)的飲食3周。喂食低纖維飲食的CKD大鼠表現(xiàn)出肌酐清除率降低、間質(zhì)纖維化、炎癥、腎小管損傷、結(jié)腸上皮緊密連接中斷、炎癥、氧化和纖維化途徑上調(diào)以及Nrf2途徑受損。高纖維飲食的攝入顯著減輕了結(jié)腸上皮緊密連接的破壞、氧化應(yīng)激、炎癥和腎功能障礙及病理?yè)p傷的嚴(yán)重程度[32]。此外，補(bǔ)充膳食纖維(抗性淀粉)已被證明可顯著降低維持慢性血液透析的ESRD患者血清中尿毒癥毒素、硫酸吲哚酚和硫酸對(duì)甲酚的濃度[33]。綜上所述，這些觀察表明了低纖維飲食的潛在有害影響和高纖維飲食對(duì)慢性腎病進(jìn)展的有益作用。

7.2 口服吸收劑

AST-120是一種含碳的口服吸附劑，由多孔碳微球制成，可吸附腸道來(lái)源的尿毒癥毒素，顯著降低吲哚酚硫酸鹽和對(duì)甲酚硫酸鹽的血漿濃度[34,35]，并已被證明能恢復(fù)腎功能下降的大鼠的上皮緊密連接蛋白[36]。此外，在CKD動(dòng)物模型中服用AST-120已被證明可減少氧化應(yīng)激和炎癥，并延緩腎臟疾病的進(jìn)展[37-39]。AST-120的有益效果主要?dú)w因于其限制硫酸吲哚酚形成和吸收的能力[40,41]。

7.3 口服益生元制劑、益生菌制劑

益生元是一種膳食補(bǔ)充劑，通過(guò)選擇性的刺激一種或幾種菌落中的細(xì)菌生長(zhǎng)與活性，從而對(duì)人體產(chǎn)生有利作用的功能性低聚糖，不易被腸道消化吸收，卻能促進(jìn)腸道有益菌的繁殖，從而降低體內(nèi)的尿毒癥毒素。目前，很多研究發(fā)現(xiàn)益生菌可以降低CKD患者體內(nèi)的蛋白結(jié)合毒素，減少炎癥狀態(tài)和改善腸道菌群組成來(lái)改善患者營(yíng)養(yǎng)狀況。Ramezani等[42]認(rèn)為，益生菌可使腸道pH值降低，低的pH值可以刺激腸蠕動(dòng)，從而抑制需氧菌的過(guò)度繁殖。Nakabayashi等[43]在對(duì)大鼠進(jìn)行腎臟切除術(shù)，誘導(dǎo)腎衰竭模型的形成，而后給予乳酸菌治療，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乳酸菌治療組大鼠體內(nèi)的尿毒癥毒素明顯減少，腸道炎癥反應(yīng)明顯減輕。Guida等[44]對(duì)30例非透析的ERDS患者進(jìn)行隨機(jī)雙盲臨床實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)組予益生菌和益生元制劑，對(duì)照組予安慰劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示試驗(yàn)組血中PCS較對(duì)照組顯著下降。

7.4 新療法

魯比前列酮是前列腺素的合成衍生物，可激活腸道中的氯離子通道，用于治療便秘。在慢性腎臟病大鼠模型中，使用魯比前列酮治療降低了大鼠BUN和纖維化，這與腎臟炎癥減輕和囊溶菌增殖引起的微生物組特征改善有關(guān)。他們還注意到微生物來(lái)源的尿毒癥毒素，如硫酸吲哚酚和三甲胺氮氧化物(TMAO)減少，檸檬酸循環(huán)途徑被激活，表明改善了能量代謝[45]。

三甲胺(TMA)抑制劑：3，3-二甲基-1-丁醇(DMB)是膽堿的結(jié)構(gòu)類似物，通過(guò)抑制微生物TMA裂解酶來(lái)抑制微生物TMA的形成[46]。DMB降低長(zhǎng)期服用補(bǔ)充膽堿或補(bǔ)充肉堿飲食的小鼠的血漿TMAO水平。此外，DMB抑制小鼠內(nèi)源性巨噬細(xì)胞泡沫細(xì)胞的形成和動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)展。在一些香醋、紅酒、橄欖油和葡萄籽油中檢測(cè)到了DMB。

8 展望

CKD可以通過(guò)影響腸道微生物組成成分、腸上皮屏障完整性誘導(dǎo)尿毒素的蓄積，導(dǎo)致 CKD 患者系統(tǒng)性炎癥、免疫失調(diào)、代謝紊亂、心血管事件的發(fā)生。以腸道為著眼點(diǎn)，旨在降低尿素水平、減輕液體負(fù)荷、改善腸道缺血損傷的措施，以及補(bǔ)充高纖維飲食、口服吸附劑、益生元的應(yīng)用等策略，可以調(diào)節(jié)腸道菌群，改善結(jié)腸上皮功能，減少腸源性毒素的產(chǎn)生，改善 CKD 的炎癥及氧化應(yīng)激，從而發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，為 CKD 的治療提供了一線曙光。目前針對(duì)腸道和腎臟之間復(fù)雜的雙向交互關(guān)系的研究尚處于初始階段。因此，積極尋找確切的生物指標(biāo)，探索 CKD 時(shí)腸道損傷的病理機(jī)制，有望為 CKD 的治療找到新的方法。