杜 菲, 李 英

(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院 腎內科，河北 石家莊 050051)

糖尿病腎病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病的主要并發(fā)癥，是世界范圍內致死率最高的疾病之一[1]。隨著社會的發(fā)展及生活方式的改變，每年約有30%的糖尿病患者發(fā)展為DN，給國家、社會和家庭帶來沉重的經濟負擔。因此，DN已經成為全球嚴重的公共衛(wèi)生問題。腸道菌群失調參與DN的發(fā)生發(fā)展，探討老年DN患者腸道菌群失調有重要意義。

1 腸道菌群概述

腸道菌群，顧名思義就是定植在人體腸道內并長期與人體相互依存的細菌群[2]。據統(tǒng)計, 腸道細菌有1 000多種，數(shù)量達100萬億之多，正常腸道菌群包括的主要細菌門有厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門及放線菌門[3]。腸道菌群在人體中發(fā)揮著至關重要的作用，如參與代謝、調節(jié)免疫、給予保護、提供營養(yǎng)等[4];由于老年患者腸道功能下降，腸道內微生物的種類和數(shù)量均發(fā)生變化[5]，有益菌減少，有害菌增加，導致腸道菌群失調，引起一系列的健康問題?，F(xiàn)有研究表明，腸道菌群失調會引起與食物相關的慢性炎癥性疾病，如糖尿病、腎臟病、高血壓病、心血管疾病等[6]，這為進一步探索腸道菌群在DN的防治中提供了方向。

2 腸道菌群失調與慢性炎癥反應的關系

2.1短鏈脂肪酸(short chain fatty acid, SCFA)減少 由于飲食習慣的改變，高糖、高鹽、高脂肪食物攝入增加，蔬菜、水果、粗糧等食物攝入減少，導致體重增加、胰島素抵抗，進而引發(fā)糖尿病、高血壓等疾病[7]。由于糖尿病患者限制飲食，富含糖及鉀的食物攝入減少，加重了腸道菌群失調[8]。腸道微生物水解發(fā)酵不能被消化吸收的碳水化合物，產生包括乙酸、丙酸和丁酸在內的SCFA，其中丁酸對維持人類健康有著關鍵作用[9]，它為腸黏膜上皮細胞提供營養(yǎng)和能量，維持腸道屏障功能，并增強結腸運動功能，促進腸黏膜及其功能恢復，減輕炎癥反應[6, 10]。正常情況下，SCFA能激活腸上皮細胞上的G蛋白偶聯(lián)受體(G proteincoupled receptor, GPCR)41及GPCR43。GPCR41刺激肽YY (peptide YY, PYY)的釋放，增加腸道轉運率和飽腹感，并降低腎小球囊內壓、減少蛋白尿，延緩DN的進展。GPCR43的激活可以緩解炎癥并刺激L細胞釋放胰高血糖素樣肽1 (glucagon-like peptide-1, GLP-1)。GLP-1通過抑制食欲和食物攝入，增加胰島素的分泌，減少胰高血糖素的分泌，從而降低肝臟的葡萄糖輸出，增強外周對葡萄糖的攝取。GLP-1受體促腸促胰島素激動劑可改善胰島功能，降低血壓、改善血脂異常及控制炎癥[11-12]。SCFA還可能通過上調肌肉和肝臟組織中5′-磷酸腺苷 (adenosine 5′-monophosphate, 5′-AMP)激活的蛋白激酶信號通路，減少脂肪細胞的分解，并通過葡萄糖轉運蛋白4(glucose transporter 4，GLUT4)提高胰島素敏感性[13]。因腸道菌群失調使SCFA減少，加快腎臟疾病進展。

2.2脂多糖( lipopolysaccharide, LPS)增多 LPS是革蘭陰性菌細胞壁外膜中的重要組成成分，亦稱為內毒素；可激活慢性炎癥反應及免疫系統(tǒng)[14]。越來越多的研究證實，內毒素在胰島素抵抗及慢性炎癥中發(fā)揮著重要作用，與DN的發(fā)生密切相關[15]。研究表明，Toll樣受體(toll like receptor ，TLR)結合LPS，激活觸發(fā)信號級聯(lián)反應，從而啟動免疫系統(tǒng)及細胞因子的產生[16-17]。LPS在宿主體內通過TLR2/4介導炎癥反應，通過激活轉錄因子核因子κB(nuclear factor-κB, NF-κB)信號轉導通路，刺激腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)、白細胞介素(interleukin, IL)-1及IL-6等促炎細胞因子的分泌[18]。另外，TLR2通過識別細菌細胞壁、脂蛋白和脂肽成分介導炎癥反應[19]，促進DN的進展。

2.3腸源性毒素增多 正常情況下，人體有完整的腸道上皮細胞屏障，而腸道營養(yǎng)不良會影響腸道上皮細胞緊密連接并減少結腸上皮細胞的能量供應，從而增加DN患者結腸上皮細胞的通透性，引起細菌和內毒素移位，而DN患者由于腎臟功能下降，循環(huán)中代謝廢物增加，無法排出體外，而蓄積于人體中，破壞腸道上皮細胞[20]，大量的腸源性毒素通過破損的腸道上皮細胞進入體內，激活免疫系統(tǒng)，引發(fā)慢性炎癥反應[21]。

腸源性毒素大致分為以下三類: ①硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate, IS)。營養(yǎng)不良時，機體中分解色氨酸的細菌種類增加，將色氨酸轉換為吲哚，通過肝臟代謝形成IS[22]，它是一種蛋白結合的尿毒癥毒素，很難通過血液凈化去除[23]。IS誘導活性氧(reactive oxygen species, ROS)激活NF-κB及p53促使炎癥因子的表達[24]，通過增強LPS介導的巨噬細胞的炎癥反應和氧化應激反應破壞腎小管上皮細胞，抑制血管內皮細胞的增殖，增加腎間質纖維化[25]。另外，IS通過增加腎素、血管緊張素受體的表達，激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS)，RAAS通過增加轉化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)的表達，加重腎組織纖維化[26]。②硫酸對甲酚(paraccresol sulfate, PCS)。由于腸道菌群失調，結腸中有害菌增多，其發(fā)酵產生芳香族氨基酸酪氨酸(tyrosine, Tyr)和苯丙氨酸(phenylalanine, Phe)，在肝臟中轉化形成PCS[27]。PCS通過不同機制使腎小管間質組織缺氧，內質網應激，造成近端腎小管損傷[28]。此外，PCS通過增強還原型輔酶Ⅱ(triphosphopyridine nucleotide，NADPH)氧化酶活性和增加ROS的產生，而增加炎癥因子的產生，加重腎組織纖維化[29]，從而進一步加重腎臟疾病的進展。③氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide, TMAO)。TMAO是從富含三甲胺的營養(yǎng)物質(肉堿、磷脂酰膽堿及膽堿)中產生的代謝產物[30]。腸道菌群失調時，其代謝減少，通過上調血管細胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)的表達，促進單核細胞的黏附、活化蛋白激酶C(protein kinase c, PKC)和NF-κB，促進炎癥反應[31]。TMAO不僅是重要的生物標志物，同時也是胰島素抵抗、胃腸道癌癥及動脈粥樣硬化的獨立危險因素[32]。動物實驗研究表明，投喂膽堿(TMAO的前體)或TMAO后，小鼠出現(xiàn)腎小管間質纖維化和功能障礙[33]。其機制為，TMAO增多可引起Smad3磷酸化及TGF-β/Smad3信號通路轉導，促進腎間質纖維化，通過靶向抑制細菌膽堿三甲胺裂解酶活性，顯著降低循環(huán)TMAO水平、保護腎功能及改善不良重塑，并降低多種炎癥和纖維化基因的表達[34-35]。

3 改善腸道菌群失調防治老年DN

改善腸道菌群被認為是防治DN的新靶點，以微生物為目標的干預措施，如益生菌和糞便微生物群移植等，已被證明對宿主健康有益，下面介紹幾種改善腸道菌群的方法。

3.1益生菌/益生元 通過調整腸道菌群的組成，降低腸道內毒素濃度，減輕胰島素抵抗，減緩腎臟疾病的進展[36]。益生元可增加腸道中有益細菌的活性，恢復腸道菌群的平衡，改善腸道黏膜屏障的完整性，有利于DN的防治?？剐缘矸?resistant starch，RS)是特定的膳食補充劑，被稱為腸道菌群的調節(jié)劑，通過調節(jié)腸道菌群的比例，減少尿毒癥毒素的產生，改善腸道屏障的完整性并減少全身的微炎癥狀態(tài)。動物研究表明，RS可調節(jié)腸道菌群的比例并增加SCFA的產生，從而可能降低PCS和IS的水平，此外，RS可通過增加GLP-1和PYY的產生，增加胰島素的敏感性[37-38]。臨床前研究表明，口服活性炭吸附劑AST-120可恢復結腸緊密連接蛋白，其通過吸附尿素衍生的氨和中斷腸肝尿素循環(huán)，降低氧化物質活性和氧化應激，降低血漿內毒素和炎癥標記物水平，減緩腎功能的下降程度[39-40]。另外，臨床上已鑒定出可降低TMAO的藥物，如阿司匹林，白藜蘆醇和煀肼(γ-丁甜菜堿的類似物)[41]。

3.2中藥 已有報道，中藥如柴胡多糖可通過調節(jié)TRL4信號傳導減弱LPS誘導的炎癥，抑制促炎細胞因子的表達和ROS的產生，改善腸道菌群失調，減少炎癥反應，降低血糖、血肌酐和尿白蛋白[42-43]。目前腸道菌群的預防及治療在慢性腎臟病及2型糖尿病中較常見，而在DN中較少見，且缺乏大樣本數(shù)據的支持，因此，仍需要進一步的研究。

3.3糞便移植 糞便微生物移植(fecal microbiologicaltransplantation, FMT)是指將健康個體的糞便懸液輸注到另一個體的胃腸道，以治愈特定的疾病[44]。動物實驗研究表明，F(xiàn)MT在一定程度上糾正腸道菌群失調，并且增加丁酸的產生，同時糾正促炎和抗炎細胞因子的失衡[45]。目前該方法已應用于復發(fā)性艱難梭菌感染、炎癥性腸病、慢性代謝性疾病和自身免疫性疾病等疾病，而在腎臟疾病治療中的報道較少，F(xiàn)MT作為腎臟疾病的輔助治療有著巨大的潛力。

4 小結

腸道菌群與DN的發(fā)生發(fā)展密切相關，在人體健康中意義重大，但容易受到自身健康、生活習慣及環(huán)境變化的影響。腸道菌群通過刺激免疫系統(tǒng)引起炎癥，進而引發(fā)一系列的危害。尤其老年DN患者更容易受到腸道菌群失調的影響，然而，關于老年DN患者腸道菌群失調發(fā)病機制的研究很少，缺乏預防及治療老年DN患者腸道菌群失調的臨床研究?；诖?，我們需要更深一步的探索，但可以預見的是，以腸道菌群為靶點防治老年DN是非常有前景的，創(chuàng)新性地將益生菌、益生元等與藥物相結合可能是未來老年DN患者靶向治療的新策略。