董文學，蔣雅瓊，馬利鋒，劉曉麗，康龍麗

1.西藏民族大學醫(yī)學部高原相關疾病分子遺傳機制與干預研究重點實驗室，陜西 咸陽 712082；2.西藏民族大學環(huán)境與疾病相關基因研究高校重點實驗室；3.西藏拉薩市城關區(qū)扎細街道社區(qū)衛(wèi)生服務中心

微生物在我們的生命活動中起著至關重要的作用，普遍存在于我們的口腔、腸道、陰道等[1]。但在現(xiàn)有的科技條件下，仍有99%的微生物還不能被成功培養(yǎng)。為此，需要提出新的微生物研究技術，以提高對微生物的認識。人們過去認識到的微生物變異及多樣性存在著一定的偏差。隨著威斯康辛大學植物病理學系學者喬·漢德曼等在1998年提出了宏基因組學的觀點，以及高通量測序技術的出現(xiàn)，自然環(huán)境中微生物群落的神秘面紗被逐漸解開[2]。近年來，宏基因組學及代謝組學的不斷發(fā)展，人們得以在分子水平上精確解釋病原生物致病機制以及相關的進化機制。同時，也可以獲得很多潛在的分子靶標，用于開發(fā)診斷方法以及創(chuàng)新藥物和疫苗[3]。腸道微生物與人體之間的互利共贏的作用已被證實，它們參與宿主的免疫、代謝、發(fā)育等。腸道菌群的失調(diào)會影響到宿主營養(yǎng)吸收、免疫屏障、代謝等調(diào)節(jié)[4]。

大量研究表明，不同因素對腸道菌群結構有著明顯的影響，主要包括有機體出生時的分娩方式和娩出時長[5]，個體的基因型[6]，飲食差異和生活習慣[7]，機體的免疫反應[8]，藥物[9]，感染[10]等因素，這些因素均有可能引起菌群結構的改變，失調(diào)的菌群又會反過來對宿主的健康產(chǎn)生影響。腸道菌群失調(diào)有可能改變以下代謝途徑：微生物-腦-腸軸[11]，能量的吸收[12]，內(nèi)毒素血癥[13]，膽堿代謝[14]，短鏈脂肪酸代謝[15]，膽汁酸代謝[16]等多種途徑。

尿酸作為一種獨立的標志物或危險因素[17]，是嘌呤代謝的最后氧化產(chǎn)物[18]，在轉(zhuǎn)化過程中需要一系列酶的參與，這些酶的改變會導致尿酸代謝異常。尿酸的產(chǎn)生和分泌過程是影響尿酸代謝的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)，尿酸的代謝也與體內(nèi)某些特定的微生物有關[19]。高尿酸血癥(hyperuricemia，HUA)[20]、痛風[21]患者與正常人群相比，腸道菌群存在差異性改變。經(jīng)藥物治療降尿酸后腸道菌群結構會改變[22]，且益生菌可能對尿酸異常有一定的對抗作用[23]。因此，探究腸道菌群對尿酸代謝及其相關疾病的影響機制，有望發(fā)現(xiàn)診治HUA及痛風的分子靶點。本文將對尿酸代謝與腸道菌群相關研究進展作一概述。

1 HUA患者的腸道菌群特點

HUA是嘌呤代謝異常導致以尿酸升高為特征的代謝性疾病，HUA生化指標的特征是在正常嘌呤飲食狀態(tài)下，非同日兩次空腹血尿酸水平男≥420 μmol/L(7 mg/dl)，女≥357 μmol/L(6 mg/dl)[24]。近年來，HUA在兒童及青少年中的發(fā)病率也呈上升趨勢[25-26]。當血清尿酸鈉濃度超過420 μmol/L時，尿酸鈉沉淀晶體，進而沉積在血管壁、關節(jié)表面、腎小管中，引起若干相關的病理變化，甚至導致痛風和腎臟損傷[27]。此外，糖尿病[28]、肥胖癥[29]、心血管疾病[30]等疾病也與HUA有關。

研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)菌群結構的改變，包括口腔菌群的改變，會致使尿酸代謝異常，進而引發(fā)HUA。Liu等對痛風患者、HUA患者、正常人的口腔菌群測序并進行了詳細的分析，發(fā)現(xiàn)痛風或HUA患者的中間普氏菌(Prevotellaintermedia)的豐度明顯高于正常人，而粘質(zhì)沙雷氏菌(Serratiamarcescens)豐度則顯著降低。提示痛風或HUA患者有患牙周炎的風險[31]。

瑪依娜·卡哈爾等研究了維吾爾族與漢族HUA患者與健康人群腸道菌群的差異，發(fā)現(xiàn)HUA患者的腸道內(nèi)毛螺旋菌科Roseburia屬(LachnospiraceaeRoseburia)以及乳酸菌(lactobacillus)二者水平均比正常人高[20]。Yu等復制出了HUA的大鼠模型發(fā)現(xiàn)，較正常大鼠，其腸道菌群的主要變化是擬桿菌門(Bacteroidetes)和黏膠球形菌門(Lentisphaerae)的水平較高，而厚壁菌門(Firmicutes)和柔膜菌門(Tenericutes)的水平較低。用別嘌呤醇或苯溴馬隆藥物治療后，腸道菌群發(fā)生改變：經(jīng)別嘌呤醇處理后，放線菌門(Actinobacteria)水平升高，黏膠球形菌門水平降低；苯溴馬隆治療后，放線菌門和Thermi水平升高，擬桿菌門和黏膠球形菌門水平降低[22]。眾所周知，服用別嘌呤醇藥物治療可抑制尿酸的生物合成或尿酸的產(chǎn)生[32]。所以，這些證據(jù)表明，別嘌呤醇和苯溴馬隆在HUA的治療中可以對抗HUA患者腸道菌群結構的變化。這為我們對HUA的治療提供了新的方向：利用藥物降尿酸為主，輔以生物療法以改善患者腸道菌群。

2 痛風患者的腸道菌群特點

痛風的發(fā)生與血尿酸高低呈正相關，但HUA既不能作為痛風確診的證據(jù)，也不能忽視其發(fā)展為痛風的可能。目前認為，只有在現(xiàn)在或之前出現(xiàn)尿酸鹽結晶沉積的臨床癥狀或體征(包括痛風發(fā)作、慢性痛風性關節(jié)炎或皮下痛風)的患者被診斷為痛風[33]。然而，一般醫(yī)院對疑似痛風患者采用CT或超聲的影像檢查，但應用此類檢查診斷痛風主觀性較強，對操作醫(yī)師要求較高，靈敏性和準確性較低，較易發(fā)生漏診和誤診[34]。且到目前為止，痛風還不能根治，對痛風患者主要是采取控制血液中的尿酸水平，降低急性關節(jié)炎的發(fā)作，減少尿酸晶體的沉積，防止痛風的發(fā)生和尿酸造成的腎功能損傷[35]。有報道顯示，晚期痛風會導致骨關節(jié)嚴重畸形[36]。由此，我們亟需尋找新的靈敏性、準確性更高的診療方法。

近年來，已有不少學者通過利用宏基因組學與代謝組學的研究手段獲取了大量的資料。有研究者在無菌小鼠和抗生素處理后小鼠的關節(jié)分別注射了單鈉尿酸鹽晶體，發(fā)現(xiàn)腸道菌群的改變會導致小鼠關節(jié)對注射單鈉尿酸鹽晶體的炎性反應降低[37]。Guo等[21]通過對正常人和痛風患者進行腸道菌群測序分析發(fā)現(xiàn)，痛風患者的腸道菌群結構與健康人有很大的不同。主要發(fā)現(xiàn)痛風患者腸道中的糞便擬桿菌(Bacteroidescaccae)和木糖降解擬桿菌(Bacteroidesxylanisolvens)的豐度比正常人高，普氏糞桿菌(Faecalibacteriumprausnitzii)和假小鏈雙歧桿菌(Bifidobacteriumpseudocatenulatum)豐度較正常人降低[21]。有學者利用宏基因組學和代謝組學，發(fā)現(xiàn)一些在痛風患者腸道內(nèi)豐度較高的菌群與痛風患者的代謝物增多有關。例如：擬桿菌屬與琥珀酸呈正相關，厭氧繩菌科(Anaerolineaceae)與丙氨酸和α-木糖呈正相關。丹毒絲菌種(Erysipelotrichaceaesp.)與肌苷呈負相關，擬桿菌屬S24_7組與丙氨酸、琥珀酸、?；撬岢守撓嚓P。同時，擬桿菌屬S24_7組也與痛風患者代謝降低的產(chǎn)物纈氨酸、苯丙氨酸呈正相關[38]。雖然代謝物和菌群之間的聯(lián)系并不意味著它們之間有人和生物相互作用，但它們很可能是糞便特征的組合。因此，我們應該更深入的研究腸道微生物區(qū)系、代謝產(chǎn)物、營養(yǎng)、免疫反應調(diào)節(jié)之間的復雜相互作用。這可能給我們之后在痛風的診療過程中提供一定的參考意義。

3 腸道菌群與尿酸代謝的關系

隨著全球經(jīng)濟的進步，人們受到了西方飲食習慣的沖擊，通過腸道微生物群和基因組適應來忍受高嘌呤和高脂肪的飲食[39]。而對于嘌呤攝入較少的生物，他們的腸道微生物則會回收尿素、尿酸，利用回收的氮合成宿主大量獲得的必需氨基酸[40]。因此，腸型在代謝尿酸能力上的差異可能導致腸型之間血清尿酸水平的差異[41]。尿酸產(chǎn)生增多以及分泌減少均是導致尿酸代謝異常的主要原因。

3.1 腸道菌群對尿酸生成的影響體內(nèi)的尿酸20%源于食物攝入，攝入富含嘌呤類食物包括牛羊肉、海鮮、豆類、酵母、各種酒類尤其是啤酒等[42]，均會增加尿酸的生成。有研究通過高嘌呤飲食喂養(yǎng)鵪鶉，其腸道菌群會發(fā)生變化，外周血中的脂多糖水平增高，黃嘌呤氧化酶活性增高以及尿酸水平升高，給予抗菌藥物后，腸道菌群改善，盲腸內(nèi)容物和外周血中的脂多糖水平下降，黃嘌呤氧化酶活性也下降，血尿酸趨向正常水平。高嘌呤飲食導致腸道微生物失調(diào)，進而使外周血中脂多糖升高和黃嘌呤氧化酶活性升高，可能是致使尿酸升高的重要原因[43]。Chiaro等給無菌小鼠接種了釀酒酵母或橙黃紅酵母后，發(fā)現(xiàn)無菌小鼠的嘌呤代謝增強，進而產(chǎn)生了更多的尿酸，他們發(fā)現(xiàn)尿酸越高的人群血清中抗酵母抗體水平也越高[44]。然而，有觀點認為，部分食品(如：果糖等)造成的尿酸水平升高可能主要是由于尿酸分泌減少造成的[45]，這提示我們尿酸排泄減少是尿酸升高的主要原因。

3.2 腸道菌群對尿酸排泄的影響腸道既是尿酸分布的重要場所，又是尿酸清除的靶器官[46]，是尿酸腎外排泄的重要途徑。已有學者通過全基因組關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)了很多與尿酸代謝相關的位點。例如OAT1、GluT9、URAT1等位點均在尿酸排泄中具有重要作用[47]。其中，介導尿酸排泄的ABCG2在腸道和腎臟中均有表達[48]。Ichida等[49]發(fā)現(xiàn)，ABCG2功能障礙可導致“生產(chǎn)過?！盚UA的發(fā)生頻率增加。

在腸道中尿酸被腸道細菌分解成尿囊素[41]。雖然目前對于腸道菌群影響尿酸代謝的研究仍處于初步階段，其詳細機制尚未可知，但許多學者已經(jīng)意識到腸道菌群對尿酸排泄作用的重要性。有研究[50]報道，無脆弱擬桿菌(Bacteroidesfragilis)小鼠可降低血尿酸水平。腸道中乳酸桿菌PA3可通過削弱嘌呤代謝來降低尿酸濃度，從而起到預防和緩解痛風的作用[51]。另有研究[52]報道，給予蟑螂抗生素以殺死體內(nèi)共生菌后，原本含有細菌的脂肪體顯示尿酸增加了20倍，表明其體內(nèi)的布拉巴卡菌(Blattabacteria)有可能將尿酸循環(huán)利用。

3.3 益生菌對尿酸代謝的影響由FAO/WHO提出的益生菌官方定義是“活的微生物，當給予足夠量的時候，會給宿主帶來健康益處”[53]。以往研究表明，益生菌對機體的益處是顯著改善腸道免疫功能，可直接或間接調(diào)節(jié)腸道免疫應答[54]。越來越多的益生菌被認為對特定適應證，如利用益生菌預防抗生素相關艱難梭菌(Clostridiumdifficile)感染[55]，可以發(fā)揮一定的作用[56]。但也有益生菌在一些臨床應用上鎩羽而歸[57]。

在尿酸代謝方面有證據(jù)表明，益生菌補充劑具有降低尿酸水平的生物作用，可以預防HUA引起的腎臟損傷和高血壓。但益生菌的處理并未恢復由于HUA引起的腸道菌群的改變[57]。Szulińska等每日給予肥胖絕經(jīng)后女性益生菌，持續(xù)12周。發(fā)現(xiàn)較服用安慰劑的女性相比，服用高劑量益生菌的女性的尿酸水平得到了改善[23]。

但在其他相關研究中卻有不同的觀點：Haghighat等將75例接受血液透析的患者隨機、雙盲分為合生制劑、益生菌、安慰劑組，干預12周發(fā)現(xiàn)，合生制劑和益生菌干預對血清內(nèi)壞死標志物細胞角蛋白18(CK-18)、血清尿酸、磷酸鹽水平無影響[58]。甚至可能有著相反的作用：Firouzi等納入了1967-2016年的13項補充益生元、益生菌、合生制劑對腎功能指標的臨床研究進行薈萃分析，結果表明益生元、益生菌、合生制劑補充干預可降低腎小球濾過率，增加肌酐，但其對二者的影響差異無統(tǒng)計學意義。相較安慰劑對照組，干預組可顯著增加尿酸，降低尿素和血尿素氮[59]。

以上研究表明，益生菌對尿酸代謝有著一定的影響作用，眾多有關益生菌的研究可能仍存在缺陷[56]，益生菌領域迫切需要可靠的研究來闡明其確切的作用機理[60]。由于益生菌種類繁多，具有不同的作用機制和腸道定植能力，甚至具有潛在致病性，其安全性也有待研究，并且部分菌株具有獲得性耐藥特點[61]。目前對于益生菌菌群結構也無統(tǒng)一的定論，這均有可能是造成益生菌在不同情況下對尿酸代謝影響差異的原因。因此，為探明益生菌在個體體內(nèi)定植傾向以及對機體影響的機制，相關研究應有嚴謹?shù)膶嶒炘O計和臨床可靠的數(shù)據(jù)才能證明益生菌的效用。

4 總結與展望

尿酸代謝異?？梢詺w咎于高嘌呤、高果糖飲食的過多攝入和腎或腎外尿酸排泄能力的降低。當然，腸道菌群在尿酸代謝中的影響亦不可忽略。微生物群與宿主會共同進化[62]，內(nèi)部因素(性別、遺傳等)和外部因素(飲食、藥物、壓力、環(huán)境等)也可影響菌群組成，菌群結構的改變也會影響著宿主表型[63]。目前微生物代謝網(wǎng)絡的研究進展緩慢，上游基礎研究仍存在瓶頸。重視多學科的深度合作，會對微生態(tài)系統(tǒng)在相關疾病中的作用有更清晰的認識。在生物治療方面，利用個性化和精準配型糞菌移植技術，通過靶向調(diào)控，重建腸道內(nèi)競爭型菌群，對人類健康具有重要意義。益生菌如雙歧桿菌和乳酸菌可以降低尿酸水平，但目前尚缺乏針對糞菌移植治療尿酸代謝異常的研究。

腸內(nèi)菌群會引起尿酸代謝異常，而尿酸代謝異常也會反過來改變腸道菌群結構，兩者之間影響的分子機制有待進一步的研究，以為尿酸代謝提供新的見解，對其相關疾病提供診斷的新途徑，針對不同的患者提供“個體化”治療方案。同時，正常的腸道菌群結構的概念及結構組成仍需更深的探索，加快建立、健全標準糞菌庫以及新型功能菌株的開發(fā)，以給予腸道菌群研究有力的參考。