慢性腎臟病與腸道微生態(tài)的關(guān)系、治療策略及中醫(yī)藥干預(yù)研究

楊康，紀(jì)越，趙慶云，楊洪濤

(天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300380)

慢性腎臟病(chronic kidney disease,CKD)發(fā)病率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，且因終末期腎衰竭治療的高額花費(fèi)及不良預(yù)后，使其逐漸成為一項(xiàng)公共社會(huì)負(fù)擔(dān)[1]。研究表明，心血管事件、營(yíng)養(yǎng)不良、系統(tǒng)性炎癥等參與患者CKD進(jìn)程[2-3]。因此，找到引起CKD不良預(yù)后的病理標(biāo)靶迫在眉睫。近年來，諸多證據(jù)表明CKD患者存在腸道微生態(tài)失調(diào)[4-5]。而腸道微生態(tài)失調(diào)又是誘導(dǎo)CKD進(jìn)展及并發(fā)癥發(fā)生的主要原因[6-7]。如是，腸道有望成為干預(yù)CKD進(jìn)展的新靶點(diǎn)。

在中醫(yī)學(xué)中，根據(jù)CKD的發(fā)病特點(diǎn)，可將其歸為“腰痛”“水腫”“虛勞”等范疇。其病因病機(jī)為脾腎虧虛，濕濁內(nèi)蘊(yùn)，病位在脾、腎，并與腸相關(guān)?，F(xiàn)代諸多中醫(yī)醫(yī)家認(rèn)為，CKD與腸道功能失衡的相互影響，是其由虛致實(shí)、虛實(shí)夾雜的病理特點(diǎn)的體現(xiàn)。由此，基于以上視角，深入開展CKD介導(dǎo)腸道病理損傷的機(jī)理及干預(yù)研究，對(duì)于不斷擴(kuò)大的CKD人群，不斷增長(zhǎng)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(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的場(chǎng)所，其內(nèi)寄居著約500種、1011/mL的細(xì)菌，對(duì)宿主生理穩(wěn)態(tài)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(jīng)結(jié)腸多種菌群進(jìn)行有序降解。首先，分泌聚糖降解酶的擬桿菌將食物中的復(fù)雜碳水化合物轉(zhuǎn)化為單糖和類寡糖；隨后進(jìn)行初步發(fā)酵，產(chǎn)生氫氣、二氧化碳、乙醇和短鏈脂肪酸等，而短鏈脂肪酸是結(jié)腸細(xì)胞的主要能量及營(yíng)養(yǎng)來源[8]。正常腸道微生物菌群能夠保護(hù)宿主抵抗病原微生物，維持腸道營(yíng)養(yǎng)平衡(如產(chǎn)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(tǒng)和維持免疫穩(wěn)態(tài)中亦發(fā)揮了重要作用[9]。

1.2 CKD對(duì)腸道菌群的影響

機(jī)體腎功能損傷可通過多種途徑誘導(dǎo)腸道菌群的改變。首先，CKD時(shí)尿毒素蓄積，大量尿素涌入腸道，經(jīng)腸道脲酶菌代謝為氨，進(jìn)而水解為具有腐蝕作用的氫氧化銨，導(dǎo)致腸道pH升高，局部炎癥產(chǎn)生[10]。第二，由于腎小球?yàn)V過率下降，大量尿酸和草酸鹽進(jìn)入腸道，腸道菌群分布顯著發(fā)生改變，導(dǎo)致以能產(chǎn)生短鏈脂肪酸的菌群減少，而以分泌脲酶的菌群占主導(dǎo)地位[11-13]。第三，由于對(duì)含鉀食物(水果和蔬菜)攝入的限制，CKD患者對(duì)膳食纖維的攝入不足，因此嚴(yán)重影響了腸道菌群的結(jié)構(gòu)功能和代謝。第四，各種磷結(jié)合劑、抗生素的應(yīng)用，亦能對(duì)CKD患者腸道微生物環(huán)境產(chǎn)生影響。Vaziri等[4]通過對(duì)比ESRD患者及健康者糞便細(xì)菌DNA發(fā)現(xiàn)，兩者有超過190個(gè)細(xì)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(gè)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(jié)構(gòu)具有防止腸內(nèi)有害物質(zhì)(如細(xì)菌、毒素等)穿過腸黏膜進(jìn)入人體內(nèi)其他組織、器官和血液循環(huán)的功能。其構(gòu)成成分主要是由腸黏膜上皮細(xì)胞、細(xì)胞間緊密連接及細(xì)菌壁構(gòu)成的機(jī)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(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)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[14]。隨著Meijers等[15]提出“腸腎軸”的概念，揭示了腸道屏障在 CKD 進(jìn)程中扮演了重要角色。腸道屏障在CKD進(jìn)程中的作用受到了越來越多的關(guān)注。

2.2 CKD對(duì)腸上皮屏障的影響

諸多研究為CKD進(jìn)展期腸屏障損傷提供了證據(jù)。緊密連接(TJ)結(jié)構(gòu)作為腸道屏障結(jié)構(gòu)和功能最重要組成部分，其損傷是尿毒癥患者系統(tǒng)性炎癥的主要原因。Feroze等[16]發(fā)現(xiàn)尿毒癥患者在沒有臨床感染證據(jù)的情況下，仍然存在內(nèi)毒素血癥。Almeida等[17]發(fā)現(xiàn)尿毒癥模型大鼠腸系膜淋巴結(jié)存在腸道細(xì)菌及其DNA片段。Shi[18]等證實(shí)ESRD患者血液中存在腸源性細(xì)菌DNA片段，提示了尿毒癥患者存在腸道細(xì)菌的轉(zhuǎn)移入血。Varizi等[19]將ESRD患者透析前后血漿分別加入到T84細(xì)胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)透析前血漿培養(yǎng)的T84細(xì)胞跨膜電阻與透析后相比明顯降低，細(xì)胞間TJ結(jié)構(gòu)蛋白Claudin-1、Occludin及ZO-1的表達(dá)亦明顯降低。在此基礎(chǔ)上，Varizi等[20]又將尿素及尿酶分別加入到T84細(xì)胞培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞間緊密連接蛋白表達(dá)下調(diào)，其下降程度與尿素水平呈正相關(guān)，且尿酶可放大此種效應(yīng)。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(nèi)的潴留，血容量過高導(dǎo)致的腸壁水腫，以及利尿劑使用不當(dāng)，造成一過性低血壓及腸壁缺血，均會(huì)導(dǎo)致腸道屏障損傷，通透性增加[21]。

3 腸道微生態(tài)失調(diào)對(duì)CKD進(jìn)程的影響

腸道微生態(tài)失調(diào)可經(jīng)多種途徑參與CKD病程進(jìn)展。食物中的色氨酸經(jīng)大腸埃希菌分解轉(zhuǎn)化為吲哚，隨后在肝臟代謝生成硫酸吲哚酚(IS)，經(jīng)腎小管排出。Wu等[22]觀察268名CKD患者發(fā)現(xiàn)，其血清IS水平與其腎功能進(jìn)展及全因死亡率密切相關(guān)。Osamu等[23]發(fā)現(xiàn)IS可下調(diào)腎小球足細(xì)胞骨架蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)腎小球足細(xì)胞損傷。腸道厭氧菌可將食物中的苯丙氨酸和絡(luò)氨酸酵解轉(zhuǎn)化為硫酸對(duì)甲酚(PCS)。研究發(fā)現(xiàn)[24]，PCS可上調(diào)腎小管上皮細(xì)胞FN、α-SMA、Snail表達(dá)，介導(dǎo)其EMT進(jìn)程。同時(shí),腹腔注射PCS可以激活CKD模型大鼠腎組織RAS系統(tǒng)，并導(dǎo)致TGF-β1/Smads信號(hào)通路的活化，從離體和在體兩個(gè)層面證實(shí)了PCS的促CKD進(jìn)展效應(yīng)。氧化三甲胺(TMAO)是腸道微生物分解代謝的產(chǎn)物。Tang等[25]發(fā)現(xiàn)大鼠血清TMAO水平增高可導(dǎo)致其腎組織病理損傷，膠原纖維在腎間質(zhì)大量沉積，隨著時(shí)間進(jìn)展，其血清胱抑素C明顯升高，提示TMAO可加速CKD進(jìn)展。

4 腸道微生態(tài)失調(diào)對(duì)CKD并發(fā)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(duì)宿主體質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。Turnbaugh[26]等通過基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，先天性肥胖小鼠腸道擬桿菌及厚壁菌的相對(duì)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(qiáng)。并且將肥胖小鼠腸道菌移植到正常受體后，受體小鼠體質(zhì)量明顯增大。另有研究表明，Ⅱ型糖尿病患者腸道機(jī)會(huì)致病菌數(shù)量明顯增高[27]，而腸道菌群失調(diào)是其發(fā)生系統(tǒng)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(jù)支持動(dòng)脈粥樣硬化的“感染學(xué)說”。Koren等[29]通過16s rRNA測(cè)序，發(fā)現(xiàn)人動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中存在多種細(xì)菌，而其中部分菌屬可能來源于腸道。血清內(nèi)毒素是動(dòng)脈粥樣硬化強(qiáng)有力的風(fēng)險(xiǎn)因子，其水平的升高與CKD及血透患者CVD的發(fā)生密切相關(guān)[30]。此外，IS水平與CKD患者主動(dòng)脈鈣化發(fā)生率、PCS與ESRD患者全因死亡率、TMAO對(duì)心血管事件的發(fā)生，均在一定程度反映了腸道微生態(tài)破壞對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的影響[31-33]。

4.3 骨代謝紊亂

部分尿毒癥毒素可能對(duì)CKD骨代謝產(chǎn)生影響。Kim等[34]發(fā)現(xiàn)IS可通過誘導(dǎo)成骨細(xì)胞氧化應(yīng)激，促進(jìn)成骨細(xì)胞凋亡。Tanaka等[35]通過PCS干預(yù)原代小鼠成骨細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PCS的濃度在0.125 mmol/L以上時(shí)，能夠顯著抑制甲狀旁腺激素誘導(dǎo)的cAMP生成；當(dāng)PCS濃度在0.25 mmol/L時(shí)以上時(shí)，細(xì)胞內(nèi)ROS含量亦顯著升高，細(xì)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(fā)生。這些結(jié)果提示IS、PCS可能作為致病因子，導(dǎo)致CKD骨代謝的異常。

4.4 免疫失調(diào)

CKD患者臨床感染發(fā)生率的增加，往往與其免疫功能紊亂有關(guān)[36]。據(jù)報(bào)道，ESRD患者即使在接種高劑量疫苗后，其T/B細(xì)胞特異性抗原反應(yīng)依然啟動(dòng)不足[37]。Wingender等[38]發(fā)現(xiàn)腸道菌群能夠影響無菌小鼠體內(nèi)恒定自然殺傷T(iNKT)細(xì)胞表型及功能。Shiba等[39]發(fā)現(xiàn)，PCS能夠負(fù)向調(diào)控小鼠超敏反應(yīng)。同時(shí)體外干預(yù)研究發(fā)現(xiàn)，PCS抑制了IFN-γ誘導(dǎo)的Th1生成，提示了腸源性內(nèi)毒素PCS可以抑制Th1型細(xì)胞免疫應(yīng)答，導(dǎo)致機(jī)體免疫失衡。

5 CKD腸道微生態(tài)失調(diào)的干預(yù)

隨著對(duì)腸道生理功能及病理狀態(tài)認(rèn)識(shí)的不斷深入，大多數(shù)改善CKD患者腸道微環(huán)境的治療措施都聚焦在了調(diào)整腸道菌群、促進(jìn)腸道尿毒素吸收兩個(gè)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(tài)失衡的主要原因之一。正常腸道菌群能將食物中復(fù)雜性碳水化合物轉(zhuǎn)化為不飽和脂肪酸，為結(jié)腸上皮細(xì)胞及T淋巴細(xì)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(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，高纖維飲食組大鼠結(jié)腸上皮緊密連接、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、腎功能及病理損傷均顯著降低。此外，抗性淀粉的應(yīng)用，亦被證實(shí)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(dòng)物模型氧化應(yīng)激及炎癥狀態(tài)，延緩腎功能進(jìn)展[43]。Varizi等[44]發(fā)現(xiàn)AST-120能夠減輕尿毒素誘導(dǎo)的腸上皮緊密連接結(jié)構(gòu)的損傷。與對(duì)照組相比，AST-120組大鼠血清內(nèi)毒素、IL-6、TNF-α、MCP-1、CINC-3、L-selectin、ICAM-1水平顯著下降。因此，應(yīng)用AST-120改善宿主炎癥狀態(tài)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(gòu)成，對(duì)宿主腸道菌群的分布及炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)具有重要作用。Ranganathan等[45]發(fā)現(xiàn)益生菌能夠延緩5/6腎切除大鼠腎功能進(jìn)展。Wang等[46]發(fā)現(xiàn)，在口服益生菌6個(gè)月后，腹透患者血清TNF-α, IL-5, IL-6及內(nèi)毒素水平顯著降低，其殘存腎單位得到了較好的保護(hù)。研究表明[47]，益生元能夠促進(jìn)腸道雙歧桿菌的生長(zhǎng)，減輕宿主炎癥狀態(tài)，促進(jìn)新陳代謝。Meijers等[48]發(fā)現(xiàn)口服菊粉能夠降低血透患者血清PCS與IS水平，該發(fā)現(xiàn)可能為CKD合并心血管患者帶來獲益。

5.4 其他西醫(yī)措施

糖苷酶抑制劑可增加碳水化合物向結(jié)腸傳遞，改善腸道環(huán)境。Evenepoel等[49]發(fā)現(xiàn)，阿卡波糖可顯著降低CKD患者尿、血清和糞便中對(duì)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(shí)，他們發(fā)現(xiàn)大鼠體內(nèi)三羧酸循環(huán)激活，提示了機(jī)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(jìn)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(nèi)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(tài)及免疫缺陷的有效手段[52]，亦值得我們進(jìn)一步研究。

6 中藥對(duì)CKD腸道微生態(tài)失調(diào)的干預(yù)

慢性腎臟病在中醫(yī)學(xué)中屬“腰痛”“水腫”“虛勞”等范疇。其病機(jī)責(zé)之于脾腎虧虛，濕濁內(nèi)蘊(yùn)。機(jī)體水液代謝與腎的氣化功能密切相關(guān)。肺、脾、三焦、大腸、小腸通過腎陽的蒸騰作用，才能正常發(fā)揮津液的布散、轉(zhuǎn)輸?shù)裙δ?。因此，脾腎虧虛，無力運(yùn)行津液，則可造成痰濕濁毒的停聚。因此，腸道微生態(tài)失衡所產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，可能是CKD出現(xiàn)本虛標(biāo)實(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)。根據(jù)慢性腎臟病本虛標(biāo)實(shí)的中醫(yī)特點(diǎn)，虛以補(bǔ)益脾腎，實(shí)則祛濕泄?jié)幔曰謴?fù)機(jī)體陰陽之平衡。當(dāng)腸道菌群受到破壞，出現(xiàn)脾虛的癥狀時(shí)，可用健脾益氣之法，補(bǔ)機(jī)體之不足；而腸源性尿毒素的蓄積，與濕濁內(nèi)生相合，可通過祛濕泄?jié)嶂?，有效減少機(jī)體毒素蓄積。中醫(yī)藥是我國(guó)醫(yī)學(xué)的寶貴遺產(chǎn)，在歷史的發(fā)展過程中，其逐漸形成了獨(dú)特的理論體系和應(yīng)用形式。天然中藥因其具有多靶點(diǎn)、療效顯著、毒副作用小的特點(diǎn)，在CKD腸道功能失調(diào)的治療當(dāng)中發(fā)揮了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。諸多研究顯示，基于腸道為著眼點(diǎn)的治療探究從未間斷。

6.1 健脾益氣類中藥的應(yīng)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(fā)生密切相關(guān)。研究證實(shí)，諸多健脾補(bǔ)氣的中藥具有改善腸道菌群結(jié)構(gòu)的作用。吳秀等[53]發(fā)現(xiàn)，四君子湯所含多糖成分可以增加腸道微生物對(duì)碳水化合物的吸收，進(jìn)而改善脾虛型小鼠腸道菌群的分布。Zhang等[54]發(fā)現(xiàn)，參苓白術(shù)散能夠提高宿主腸道有益菌的分度，抑制LPS誘導(dǎo)炎癥的生成。梁金花等[55]發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠有效改善大鼠腸道菌群失調(diào)狀態(tài)，使雙歧桿菌、乳酸桿菌增多，腸球菌含量下降。

6.2 通腑泄?jié)犷愔兴幍膽?yīng)用

通腹瀉濁法常應(yīng)用于慢性腎臟病的臨床治療當(dāng)中。鐘瑜萍等[56]通過觀察中藥大黃水提物對(duì)CKD大鼠腸道菌群及黏膜屏障的影響發(fā)現(xiàn)，給藥組大鼠體內(nèi)內(nèi)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(dá)升高。常沁濤等[57]發(fā)現(xiàn)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(tài)。鄒川等[58]發(fā)現(xiàn)中藥復(fù)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(huán)境，為經(jīng)結(jié)腸靶向給藥延緩慢性腎臟病的治療提供了理論依據(jù)。戴銘卉[59]等觀察了通腹泄?jié)岱綄?duì)CKD大鼠模型的干預(yù)作用，發(fā)現(xiàn)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(shí)了通腹泄?jié)岱侥軌蛲ㄟ^調(diào)節(jié)CKD大鼠腸道菌群，延緩腎臟損傷。

7 展望

CKD可導(dǎo)致結(jié)腸上皮屏障完整性、腸道微生物結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著改變。而這些病理變化又能進(jìn)一步誘導(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、中醫(yī)藥的應(yīng)用等策略，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。