·综述·肠道微生物菌群与慢性肾脏病的研究进展
王小琪1李忠心1
中图分类号：R692.5文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1671-4091.2019.09.017
肠道微生物群与宿主一直互利共存的，并在宿主的新陈代谢中扮演着重要角色。正常肠道微生物群以营养、代谢、生理和免疫功能等多方面影响着人体健康，而肠道微生物群菌群失调参与多种疾病的发生发展，如肥胖、2型糖尿病、炎症性肠病、心血管疾病等。目前越来越多的证据表明，肠道菌群失调参与了导致慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)的进展以及并发症的发生，而补充益生菌可能对CKD患者具有潜在的收益，本文就肠道微生物菌群与CKD的关系，综述如下。
1肠道微生物群
人类的肠道具有极为复杂的生态环境，栖息着大约30属500多种细菌，超过1013的微生物细胞构成了肠道微生物群，即肠道菌群。通常成人的肠道中存在2种优势菌群，厚壁菌门和拟杆菌；其他的一些放线菌、变形菌则占较少的比例[1]。每种细菌在肠壁的特定位置定植，不同的细菌沿着肠道有不同的分布。肠道菌群的功能多样，甚至可以被认为是一个具有代谢活性的内生“器官”，在疾病的诊断、治疗和预防等诸多方面具有重要作用。
1.1参与宿主代谢及免疫调控
生理状态下，肠道菌群参与了那些宿主不能独立完成的代谢活动，如代谢不易消化的植物多糖，合成特定的维生素，转化结合胆汁酸，降解草酸盐等[2]。更为重要的是，肠道菌群促进了免疫系统的发展与成熟，并降低了食物和环境抗体诱发的过敏反应[3]。机体处于应激状态时去甲肾上腺素的释放会使致病性革兰氏阴性细菌的数量和种类增加。
1.2构建肠道上皮屏障
肠上皮细胞是指位于固有层表面的单层柱状上皮细胞，位于肠腔与固有层间，这些柱状上皮通过紧密连接结合在一起，构成肠道上皮屏障，对抗体和病原体的转移具有隔离作用。在良好的健康状况下，肠道屏障非常有效，肠腔内的一侧被肠道细菌大量繁殖，而基底外侧则保持无菌状态。共生的肠道微生物通过多种机制维持肠道功能的完整性，包括①恢复并维持紧密连接的蛋白结构；②诱导上皮细胞的热休克蛋白；③与致病菌竞争结合肠道上皮细胞；
④分泌抗菌肽[4]。另一方面，肠道菌群通过降低肠道内炎症反应来维持肠上皮屏障。TOLL样受体(Toll-like receptor,TLR)由模式识别受体家族组成，用于识别微生物的保守分子产物。肠道菌群通过细胞壁脂质酸激活TLR2来抑制肠道炎症，有效保护了紧密连接，从而强化了肠道屏障[5]。
2CKD与肠道菌群
最近，人们已经证明CKD的发生及发展与肠道微生物菌群失调有关，肠道微生物群和肾脏疾病可以相互影响，互为因果，微生物菌群失调会增加肾脏疾病的易感性，并加重肾脏疾病的进展；而肾功能恶化也会加剧肠道菌群失调。
2.1肠道微生物菌群失调
由于肠道微生物群可以很好地适应生物环境的变化，因此早期CKD的患者中就可以观察到肠道细菌的定量和定性发生变化。在早期CKD患者体内，小肠中的需氧菌和厌氧菌较正常人有所增加，而结肠内的变形菌、放线菌和厚壁菌属也有增加。在终末期肾病(end-stage renal disease，ESRD)患者中，十二指肠和空场的需氧菌和厌氧菌较正常人群均有明显升高，而乳杆菌和普雷沃氏菌的数量则明显减少。在透析人群的研究中发现，虽然在细菌总数上血液透析患者与普通人并无明显差异，但血液透析患者体内的需氧菌约为正常人的100倍，肠杆菌属、肠球菌属等明显增多；厌氧菌方面，血液透析患者体内的双歧杆菌含量明显下降，产气荚膜杆菌
基金项目：潞河医院中心实验平台建设研究(KJ2019CX001-09)
作者单位：101199北京，1首都医科大学附属北京潞河医院肾病中心
通讯作者:李忠心101199北京，1首都医科大学附属北京潞河医院肾病中心Email：lymtics0327@
则明显增加，因此ESRD患者发生难辨梭菌相关性腹泻的概率明显增高[6]。
CKD引起肠道菌群失调的原因十分复杂。首先是CKD患者的饮食，饮食与肠道菌群生长代谢密切相关：很多研究表明低蛋白饮食本身便会导致肠道菌群失调，并且CKD患者为了减少钾的摄入而限制了水果和蔬菜的摄入，造成膳食纤维摄入不足，而膳食纤维是肠道菌群发酵的主要基质。其次，透析方式、磷结合剂使用、限制饮水、运动减少、营养不良、糖尿病、心力衰竭等合并症等也会造成肠道活动减弱。由于肠道活动减弱、肠壁水肿等原因，食物在近端肠管内发酵时间延长，影响远端肠道细菌对食物的利用，还会影响CKD患者对蛋白质的消化吸收。最后，肾功能损伤也会引起肠道局部微环境的改变。由于过多的尿素进入肠道，一些细菌表达的尿素酶将尿素进一步水解，产生大量氨气，影响肠道局部的pH 值，而CKD患者频繁使用的药物，包括抗生素，口服铁剂、磷结合剂等均会改变肠道的微环境。
2.2肠道屏障功能下降
有研究发现，尿毒症大鼠体内的氮质血症、氧化应激明显升高，而且在大鼠的胃，空肠和回肠内，构成上皮细胞紧密连接的关键蛋白明显减少，也观察到细菌透过大鼠的肠壁移位到肠系膜淋巴结内。血液透析会导致周期性的肠道局部缺血，也会破坏肠道机械屏障[7]。另外，那些造成肠道菌群失调的因素也会导致CKD患者肠道通透性增加。肠道屏障功能下降导致了细菌片段通过肠壁易位。在过去的几年中，大量的研究表明，易位的细菌碎片在炎症反应、胰岛素抵抗、蛋白质-能量消耗和CKD的发展过程中扮演着重要的角色，并且是CKD中一个重要的非传统心血管疾病高危因素。
2.3内毒素
内毒素是一种磷脂，是革兰氏阴性细菌外膜的主要成分。内毒素源源不断的在肠腔内生成并通过依赖TLR4的途径转移进肠道毛细血管，被肝脏及单核巨噬细胞摄取并被清除。长期以来，肠道内毒素的易位一直被认为是CKD的系统性炎症的原因，近期研究表明亚临床的内毒素血症是造成CKD患者体内炎症反应的原因之一，也是一个强有力的独立死亡预测因子。循环中的内毒素结合了脂多糖结合蛋白(lipolysaccharide binding protein,LBP)，最终与TLR4形成复合物，并被CD14细胞固定识别。TLR4是一个传统的病原体相关分子，其激活会导致下游的级联炎症反应，而CD14是一种相对分子质量55000的通过糖基磷脂酰肌醇锚固于细胞膜的糖蛋白(mCD14)，也被认为是一种可溶性血清蛋白(sCD14)。研究表明，sCD14水平与肾功能衰退、心血管疾病和CKD患者的死亡率有关。
除了炎症反应，内毒素还可以诱发和加重动脉粥样硬化。内毒素通过调节内皮细胞损伤、促进单核细胞聚集并向泡沫细胞转化、激活促凝系统等途径，在动脉粥样硬化的形成和进展中起到关键作用。LI J等[8]的研究表明，肠道益生菌可减少巨噬细胞浸润、减少促炎细胞因子和趋化因子的表达，减轻血液循环和局部动脉粥样硬化斑块中的炎症反应，并改善载脂蛋白e基因缺陷小鼠的动脉粥样硬化，而高内毒素血症将抑制肠道益生菌的保护作用。
在正常人群中，血内毒素处于较低水平，而在透析患者中，血内毒素水平明显升高，在腹膜透析患者中，血内毒素水平与血CRP以及白蛋白水平有显著的相关性，并与患者心血管事件的住院时间相关。在血液透析患者中，血内毒素水平与血CRP水平相关，是患者3年内死亡的独立预测因子[9]。也有研究表明，虽然血内毒素水平确实与CKD患者的死亡风险的增加有关，但当对心血管风险因素进行校正时差异便消失了，表明其对死亡率的影响是通过心血管效应调节的[10]。综合来看，内毒素可能会加重全身炎症反应，加速动脉粥样硬化，并会增加透析患者心血管疾病的发生率。另一方面，1篇对中国患者的研究发现高内毒素水平与腹膜透析患者更好的生存率相关，但原因并不明确[11]。这个矛盾的结果可能是因为血内毒素水平缺乏一种标准化的测量方法，或者是由于即使内毒素在体内被迅速清除仍遗留对机体的持续作用。在这方面，sCD14可能是体内内毒素负荷的一项有价值的指标。
2.4肠道来源的尿毒症毒素
机体摄入的蛋白质经肠道菌群发酵作用后产生了不同的有机代谢废物，称为尿毒症毒素，主要包括氨、胺、硫醇、酚类和吲哚类，在CKD患者中，肾功能丢失导致尿毒症毒素蓄积，从而引发全身炎症反应。其中研究较多的是硫酸吲哚酚(indoxyl-sul-fate，IS)和硫酸对甲酚(p-cresyl sulfate，PCS)，二者均起源于结肠肠道细菌发酵，且不易被透析清除。研究表明，血中IS和PCS的浓度可以预测CKD 的严重程度[12]，IS是潜在的血管毒性物质，可以激活内皮细胞损伤修复，并引起平滑肌细胞的增殖，并与血管硬化，动脉钙化和高心血管病死率相关[13]。在透析患者中，血清游离的IS水平与病死率相关。
