慢性腎臟病與腸道微生態的關系、治療策略及中醫藥干預研究

楊康，紀越，趙慶云，楊洪濤

(天津中醫藥大學第一附屬醫院，天津 300380)

慢性腎臟病(chronic kidney disease,CKD)發病率呈現逐年上升趨勢，且因終末期腎衰竭治療的高額花費及不良預后，使其逐漸成為一項公共社會負擔[1]。研究表明，心血管事件、營養不良、系統性炎癥等參與患者CKD進程[2-3]。因此，找到引起CKD不良預后的病理標靶迫在眉睫。近年來，諸多證據表明CKD患者存在腸道微生態失調[4-5]。而腸道微生態失調又是誘導CKD進展及并發癥發生的主要原因[6-7]。如是，腸道有望成為干預CKD進展的新靶點。

在中醫學中，根據CKD的發病特點，可將其歸為“腰痛”“水腫”“虛勞”等范疇。其病因病機為脾腎虧虛，濕濁內蘊，病位在脾、腎，并與腸相關。現代諸多中醫醫家認為，CKD與腸道功能失衡的相互影響，是其由虛致實、虛實夾雜的病理特點的體現。由此，基于以上視角，深入開展CKD介導腸道病理損傷的機理及干預研究，對于不斷擴大的CKD人群，不斷增長的終末期腎臟病(ESRD)患者，不啻為最大的福音和最迫切的需求。

1 CKD與腸道菌群

1.1 正常腸道菌群

腸道是人體進行營養物質消化和吸收的場所，其內寄居著約500種、1011/mL的細菌，對宿主生理穩態的維持具有重要作用。正常情況下，食物中植物多糖、抗性淀粉和粘蛋白等難消化成分經結腸多種菌群進行有序降解。首先，分泌聚糖降解酶的擬桿菌將食物中的復雜碳水化合物轉化為單糖和類寡糖；隨后進行初步發酵，產生氫氣、二氧化碳、乙醇和短鏈脂肪酸等，而短鏈脂肪酸是結腸細胞的主要能量及營養來源[8]。正常腸道微生物菌群能夠保護宿主抵抗病原微生物，維持腸道營養平衡(如產生維生素B、維生素K、蘇氨酸等)。此外，腸道微生物群在塑造免疫系統和維持免疫穩態中亦發揮了重要作用[9]。

1.2 CKD對腸道菌群的影響

機體腎功能損傷可通過多種途徑誘導腸道菌群的改變。首先，CKD時尿毒素蓄積，大量尿素涌入腸道，經腸道脲酶菌代謝為氨，進而水解為具有腐蝕作用的氫氧化銨，導致腸道pH升高，局部炎癥產生[10]。第二，由于腎小球濾過率下降，大量尿酸和草酸鹽進入腸道，腸道菌群分布顯著發生改變，導致以能產生短鏈脂肪酸的菌群減少，而以分泌脲酶的菌群占主導地位[11-13]。第三，由于對含鉀食物(水果和蔬菜)攝入的限制，CKD患者對膳食纖維的攝入不足，因此嚴重影響了腸道菌群的結構功能和代謝。第四，各種磷結合劑、抗生素的應用，亦能對CKD患者腸道微生物環境產生影響。Vaziri等[4]通過對比ESRD患者及健康者糞便細菌DNA發現，兩者有超過190個細菌操作分類單位( OTU) 的豐度存在差異。同樣，與健康大鼠相比，在5/6腎切除大鼠中亦存在175個OTU豐度差異。

2 CKD與腸上皮屏障

2.1 正常腸上皮屏障

腸道屏障結構具有防止腸內有害物質(如細菌、毒素等)穿過腸黏膜進入人體內其他組織、器官和血液循環的功能。其構成成分主要是由腸黏膜上皮細胞、細胞間緊密連接及細菌壁構成的機械屏障。腸道屏障作為一種選擇性屏障，能夠允許人體所必需的營養物質、電解質和水由腸腔經跨膜轉運到達體循環，同時阻止食物抗原、膽汁等有害代謝廢物的進入，從而維持了機體內環境的穩定性[14]。隨著Meijers等[15]提出“腸腎軸”的概念，揭示了腸道屏障在 CKD 進程中扮演了重要角色。腸道屏障在CKD進程中的作用受到了越來越多的關注。

2.2 CKD對腸上皮屏障的影響

諸多研究為CKD進展期腸屏障損傷提供了證據。緊密連接(TJ)結構作為腸道屏障結構和功能最重要組成部分，其損傷是尿毒癥患者系統性炎癥的主要原因。Feroze等[16]發現尿毒癥患者在沒有臨床感染證據的情況下，仍然存在內毒素血癥。Almeida等[17]發現尿毒癥模型大鼠腸系膜淋巴結存在腸道細菌及其DNA片段。Shi[18]等證實ESRD患者血液中存在腸源性細菌DNA片段，提示了尿毒癥患者存在腸道細菌的轉移入血。Varizi等[19]將ESRD患者透析前后血漿分別加入到T84細胞培養基中培養發現，經透析前血漿培養的T84細胞跨膜電阻與透析后相比明顯降低，細胞間TJ結構蛋白Claudin-1、Occludin及ZO-1的表達亦明顯降低。在此基礎上，Varizi等[20]又將尿素及尿酶分別加入到T84細胞培養液中，發現細胞間緊密連接蛋白表達下調，其下降程度與尿素水平呈正相關，且尿酶可放大此種效應。該研究明確了尿毒素在CKD患者腸上皮屏障損傷過程中的重要作用。此外，CKD由于水液在體內的潴留，血容量過高導致的腸壁水腫，以及利尿劑使用不當，造成一過性低血壓及腸壁缺血，均會導致腸道屏障損傷，通透性增加[21]。

3 腸道微生態失調對CKD進程的影響

腸道微生態失調可經多種途徑參與CKD病程進展。食物中的色氨酸經大腸埃希菌分解轉化為吲哚，隨后在肝臟代謝生成硫酸吲哚酚(IS)，經腎小管排出。Wu等[22]觀察268名CKD患者發現，其血清IS水平與其腎功能進展及全因死亡率密切相關。Osamu等[23]發現IS可下調腎小球足細胞骨架蛋白、骨形態發生蛋白的表達，誘導腎小球足細胞損傷。腸道厭氧菌可將食物中的苯丙氨酸和絡氨酸酵解轉化為硫酸對甲酚(PCS)。研究發現[24]，PCS可上調腎小管上皮細胞FN、α-SMA、Snail表達，介導其EMT進程。同時,腹腔注射PCS可以激活CKD模型大鼠腎組織RAS系統，并導致TGF-β1/Smads信號通路的活化，從離體和在體兩個層面證實了PCS的促CKD進展效應。氧化三甲胺(TMAO)是腸道微生物分解代謝的產物。Tang等[25]發現大鼠血清TMAO水平增高可導致其腎組織病理損傷，膠原纖維在腎間質大量沉積，隨著時間進展，其血清胱抑素C明顯升高，提示TMAO可加速CKD進展。

4 腸道微生態失調對CKD并發癥的影響

4.1 肥胖與糖尿病

近來研究顯示，腸道微生物分布可對宿主體質量產生顯著影響。Turnbaugh[26]等通過基因組學研究發現，先天性肥胖小鼠腸道擬桿菌及厚壁菌的相對豐度與正常小鼠相比具有顯著差異，其從食物中獲取能量的能力更強。并且將肥胖小鼠腸道菌移植到正常受體后，受體小鼠體質量明顯增大。另有研究表明，Ⅱ型糖尿病患者腸道機會致病菌數量明顯增高[27]，而腸道菌群失調是其發生系統性炎癥及胰島素抵抗的主要原因[28]。

4.2 心腦血管疾病

越來越多的證據支持動脈粥樣硬化的“感染學說”。Koren等[29]通過16s rRNA測序，發現人動脈粥樣硬化斑塊中存在多種細菌，而其中部分菌屬可能來源于腸道。血清內毒素是動脈粥樣硬化強有力的風險因子，其水平的升高與CKD及血透患者CVD的發生密切相關[30]。此外，IS水平與CKD患者主動脈鈣化發生率、PCS與ESRD患者全因死亡率、TMAO對心血管事件的發生，均在一定程度反映了腸道微生態破壞對循環系統的影響[31-33]。

4.3 骨代謝紊亂

部分尿毒癥毒素可能對CKD骨代謝產生影響。Kim等[34]發現IS可通過誘導成骨細胞氧化應激，促進成骨細胞凋亡。Tanaka等[35]通過PCS干預原代小鼠成骨細胞，發現當PCS的濃度在0.125 mmol/L以上時，能夠顯著抑制甲狀旁腺激素誘導的cAMP生成；當PCS濃度在0.25 mmol/L時以上時，細胞內ROS含量亦顯著升高，細胞活性顯著降低。而利用JNK及P38抑制劑能夠改善以上損傷的發生。這些結果提示IS、PCS可能作為致病因子，導致CKD骨代謝的異常。

4.4 免疫失調

CKD患者臨床感染發生率的增加，往往與其免疫功能紊亂有關[36]。據報道，ESRD患者即使在接種高劑量疫苗后，其T/B細胞特異性抗原反應依然啟動不足[37]。Wingender等[38]發現腸道菌群能夠影響無菌小鼠體內恒定自然殺傷T(iNKT)細胞表型及功能。Shiba等[39]發現，PCS能夠負向調控小鼠超敏反應。同時體外干預研究發現，PCS抑制了IFN-γ誘導的Th1生成，提示了腸源性內毒素PCS可以抑制Th1型細胞免疫應答，導致機體免疫失衡。

5 CKD腸道微生態失調的干預

隨著對腸道生理功能及病理狀態認識的不斷深入，大多數改善CKD患者腸道微環境的治療措施都聚焦在了調整腸道菌群、促進腸道尿毒素吸收兩個方面。

5.1 高纖維食物

如前所述，CKD/ESRD患者膳食纖維攝入受限是其腸道微生態失衡的主要原因之一。正常腸道菌群能將食物中復雜性碳水化合物轉化為不飽和脂肪酸，為結腸上皮細胞及T淋巴細胞供能。研究表明[40]，ESRD患者T淋巴水平顯著降低。Vaziri等[41]通過觀察CKD大鼠高纖維飲食發現，與對照組相比，高纖維飲食組大鼠結腸上皮緊密連接、氧化應激、炎癥反應、腎功能及病理損傷均顯著降低。此外，抗性淀粉的應用，亦被證實能夠顯著降低ESRD患者血清尿毒素水平[42]。

5.2 口服吸收劑

碳吸附劑AST-120能夠顯著降低CKD動物模型氧化應激及炎癥狀態，延緩腎功能進展[43]。Varizi等[44]發現AST-120能夠減輕尿毒素誘導的腸上皮緊密連接結構的損傷。與對照組相比，AST-120組大鼠血清內毒素、IL-6、TNF-α、MCP-1、CINC-3、L-selectin、ICAM-1水平顯著下降。因此，應用AST-120改善宿主炎癥狀態及腸道損傷，可作為治療CKD的研究方向之一。

5.3 益生菌、益生元

益生菌由乳酸菌、雙歧桿菌、鏈球菌等活性菌構成，對宿主腸道菌群的分布及炎癥反應的調節具有重要作用。Ranganathan等[45]發現益生菌能夠延緩5/6腎切除大鼠腎功能進展。Wang等[46]發現，在口服益生菌6個月后，腹透患者血清TNF-α, IL-5, IL-6及內毒素水平顯著降低，其殘存腎單位得到了較好的保護。研究表明[47]，益生元能夠促進腸道雙歧桿菌的生長，減輕宿主炎癥狀態，促進新陳代謝。Meijers等[48]發現口服菊粉能夠降低血透患者血清PCS與IS水平，該發現可能為CKD合并心血管患者帶來獲益。

5.4 其他西醫措施

糖苷酶抑制劑可增加碳水化合物向結腸傳遞，改善腸道環境。Evenepoel等[49]發現，阿卡波糖可顯著降低CKD患者尿、血清和糞便中對甲酚的水平。基于此，建議CKD患者服用阿卡波糖以減輕尿毒素蓄積。盧比前列素能夠激活腸道氯離子通道，用于便秘的治療。在CKD大鼠模型中，盧比前列素治療能夠減弱腎組織炎癥損傷，改善糖酵解菌的分布。同時，他們發現大鼠體內三羧酸循環激活，提示了機體能量代謝得到改善[50]。3,3-二甲基-1-丁醇(DMB)能夠抑制微生物三甲胺(TMA)裂解酶進而抑制TMA形成。研究表明[51]，DMB能夠降低高膽堿飲食大鼠血漿TMAO水平，提示了其具有降低CKD內毒素的可能。此外，腸道菌群的移植有望成為改善CKD患者炎癥狀態及免疫缺陷的有效手段[52]，亦值得我們進一步研究。

6 中藥對CKD腸道微生態失調的干預

慢性腎臟病在中醫學中屬“腰痛”“水腫”“虛勞”等范疇。其病機責之于脾腎虧虛，濕濁內蘊。機體水液代謝與腎的氣化功能密切相關。肺、脾、三焦、大腸、小腸通過腎陽的蒸騰作用，才能正常發揮津液的布散、轉輸等功能。因此，脾腎虧虛，無力運行津液，則可造成痰濕濁毒的停聚。因此，腸道微生態失衡所產生大量有毒物質，可能是CKD出現本虛標實的生物學基礎。根據慢性腎臟病本虛標實的中醫特點，虛以補益脾腎，實則祛濕泄濁，以恢復機體陰陽之平衡。當腸道菌群受到破壞，出現脾虛的癥狀時，可用健脾益氣之法，補機體之不足；而腸源性尿毒素的蓄積，與濕濁內生相合，可通過祛濕泄濁之法，有效減少機體毒素蓄積。中醫藥是我國醫學的寶貴遺產，在歷史的發展過程中，其逐漸形成了獨特的理論體系和應用形式。天然中藥因其具有多靶點、療效顯著、毒副作用小的特點，在CKD腸道功能失調的治療當中發揮了獨特的優勢。諸多研究顯示，基于腸道為著眼點的治療探究從未間斷。

6.1 健脾益氣類中藥的應用

腸道菌群的改變與腸上皮屏障的損傷、腸道菌群移位的發生密切相關。研究證實，諸多健脾補氣的中藥具有改善腸道菌群結構的作用。吳秀等[53]發現，四君子湯所含多糖成分可以增加腸道微生物對碳水化合物的吸收，進而改善脾虛型小鼠腸道菌群的分布。Zhang等[54]發現，參苓白術散能夠提高宿主腸道有益菌的分度，抑制LPS誘導炎癥的生成。梁金花等[55]發現黃芪多糖能夠有效改善大鼠腸道菌群失調狀態，使雙歧桿菌、乳酸桿菌增多，腸球菌含量下降。

6.2 通腑泄濁類中藥的應用

通腹瀉濁法常應用于慢性腎臟病的臨床治療當中。鐘瑜萍等[56]通過觀察中藥大黃水提物對CKD大鼠腸道菌群及黏膜屏障的影響發現，給藥組大鼠體內內毒素含量顯著降低，組織腸道菌群移位率顯著降低，緊密連接蛋白表達升高。常沁濤等[57]發現益腎湯保留灌腸能夠有效清除CKD毒素，減輕患者微炎癥狀態。鄒川等[58]發現中藥復方(大黃、蒲公英、生牡蠣)灌腸能夠改善CKD 5期非透析患者腸道微環境，為經結腸靶向給藥延緩慢性腎臟病的治療提供了理論依據。戴銘卉[59]等觀察了通腹泄濁方對CKD大鼠模型的干預作用，發現給藥組大鼠腎功能得到顯著改善，腸道大腸桿菌減少，而雙歧桿菌增加，血清IS含量降低。證實了通腹泄濁方能夠通過調節CKD大鼠腸道菌群，延緩腎臟損傷。

7 展望

CKD可導致結腸上皮屏障完整性、腸道微生物結構發生顯著改變。而這些病理變化又能進一步誘導尿毒素的蓄積，導致CKD患者系統性炎癥、免疫失調、代謝紊亂、心血管事件的發生。以腸道為著眼點，旨在降低尿素水平、減輕液體負荷、改善腸道缺血損傷的措施，以及補充高纖維飲食、口服吸附劑、中醫藥的應用等策略，為CKD的治療提供了一線曙光。目前針對腸道和腎臟之間復雜的雙向交互關系的研究尚處于初始階段。因此，積極尋找確切的生物指標，探索CKD時腸道損傷的病理機制，有望為CKD的治療找到新的方法。