張 青 ，劉旭生 ，2，張 蕾 ，2＊＊

（1. 廣州中醫(yī)藥大學第二臨床醫(yī)學院 廣州 510000；2. 省部共建中醫(yī)濕證國家重點實驗室/廣州中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院 廣州 510120）

2 型糖尿病是由遺傳和環(huán)境共同造成的一種慢性、全身性的代謝性疾病，已經成為全球死亡的第七大原因[1]。糖尿病腎臟?。╠iabetic kidney disease，DKD）是指由糖尿病引起的慢性腎臟病，是糖尿病主要的微血管并發(fā)癥之一。隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活方式的變化，20%-40%的糖尿病患者會發(fā)展為糖尿病腎病[2,3]，是終末期腎臟病、心血管事件及高死亡率的主要原因。因此糖尿病腎臟病已成為嚴重危害人類健康的公共衛(wèi)生問題。隨著腸道菌群檢測技術的成熟及廣泛應用，逐漸揭示了腸道菌群在糖尿病腎臟病中的重要作用。本文結合國內外相關文獻報道，對糖尿病腎臟病患者腸道菌群紊亂的具體作用機制進行綜述，為糖尿病腎臟病的治療及研究提供依據。

1 腸道菌群概述

人類的胃腸道，特別是大腸，由數(shù)百萬億微生物定居。生理情況下：腸道微生物分類有1000 種以上，99%以上屬于厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門以及放線菌門，通常很少（0.1%）出現(xiàn)致病物種。碳水化合物和蛋白質是腸道細菌利用的主要營養(yǎng)物質，這兩種之間的比例影響了腸道物種的組成。在有足夠數(shù)量的未消化的復合碳水化合物（特別是膳食纖維）的情況下，糖分解細菌占優(yōu)勢，產生甲烷、氫和短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）[4]等產物。然而，在缺乏碳水化合物的情況下，蛋白質和其他含氮化合物也可以被蛋白分解細菌分解，同時產生潛在的有毒產物，如氨、胺、硫醇、酚和吲哚[5]。腸道微生物群在機體中發(fā)揮重要作用，合成維生素、氨基酸及代謝碳水化合物、脂質和蛋白質[6]。除此之外，腸上皮屏障能夠阻斷細菌移位，并且參加腸道粘膜免疫反應[7,8]?，F(xiàn)代研究表明，不健康飲食、缺乏運動、肥胖、高血壓、高血脂等，導致腸道環(huán)境改變，這種腸道環(huán)境的破壞和腸道菌群紊亂被稱為“腸道失調”。目前研究發(fā)現(xiàn)腸道失調與多種自身免疫和代謝性疾病相關，如過敏、哮喘、炎癥性腸病、腹腔疾病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、關節(jié)炎、慢性腎臟病、糖尿病、肥胖、腫瘤和心血管疾病等[9-14]。

2 糖尿病腎臟病患者腸道菌群紊亂的表現(xiàn)

糖尿病腎臟病患者腸道菌群紊亂，主要表現(xiàn)為益生菌減少，機會致病菌增加。Tao 等人[15]的研究表明，糖尿病腎臟病患者與健康人及糖尿病無腎臟病患者相比，厚壁菌門減少，變形桿菌增多。厚壁菌門通常產生丁酸[16]，保護腸道黏膜。變形桿菌促進內毒素釋放增多[17,18]。同時還發(fā)現(xiàn)年齡和性別匹配后的DKD 患者與糖尿病無腎臟病患者相比，腸道Prevotella_9菌群減少，Escherichia-Shigella 菌群增多。Prevotella_9 與糖化血紅蛋白和血肌酐水平呈顯著負相關，能夠減少急性腎損傷的炎癥反應[19]。Escherichia-Shigella 可通過穿透腸上皮屏障[20]，破環(huán)腸道屏障功能，產生乙醇[21]，引起脂肪酸代謝紊亂[22]。也有研究表明，幽門螺桿菌感染與糖尿病和DKD的發(fā)生發(fā)展有關[23]。

3 腸道菌群紊亂加重糖尿病腎臟病的發(fā)生發(fā)展

糖尿病腎臟病患者普遍存在腸道菌群紊亂，反之腸道菌群紊亂又進一步加重糖尿病腎臟病的發(fā)展。腸道菌群紊亂在糖尿病腎臟病發(fā)生發(fā)展中的作用機制主要有以下幾個方面：

3.1 短鏈脂肪酸減少

由于糖尿病腎臟病患者對糖和富鉀食物的攝入受到限制，尤其對水果和蔬菜的限制，加重了腸道菌群紊亂，益生菌數(shù)量減少，導致SCFA 生成減少。SCFA 是由腸道菌群代謝膳食纖維而產生，通過抑制腎小管上皮細胞氧化應激反應減輕腎臟損傷[24,25]。SCFA 包括乙酸、丙酸和丁酸。其中丁酸是腸黏膜細胞的主要能量來源[26]，可促進腸黏膜及其功能恢復，抑制炎癥細胞因子的形成，起抗炎作用[27-29]。

生理情況下SCFA 可激活腸上皮細胞上G 蛋白偶聯(lián)受體（G-protein coupled receptor，GPR）GPR41 和GPR43。GPR41 刺激肽 YY（peptideYY，PYY）的釋放增強腸道蠕動，GPR43 減輕炎癥反應，刺激胰高血糖素樣肽1（glucagon-like peptide 1，GLP1）的釋放，GLP1通過抑制食物攝取，刺激胰島素分泌，誘導β細胞增殖發(fā)揮抗糖尿病作用[30]，并能降低腎小球壓力和蛋白尿[31]，從而預防DKD 的發(fā)展[32]（圖1）。同樣有研究表明，SCFA 與腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin-angiotensin system，RAS）有關，生理情況下，SCFA 與位于腎小球旁的入球小動脈中的受體結合，可介導腎素分泌，發(fā)揮與血管相關的作用[33]。病理情況下，由于DKD 患者腸道微生物群或其代謝產物的變化，以及外源性刺激物（高糖、尿毒素等）打破腎內RAS 的ACE/Ang II/AT1R和ACE2/Ang(1-7)/MAS軸之間的平衡，從而引起一系列級聯(lián)反應，進而加大腎臟損傷，促進DKD進展[34]。

3.2 內毒素脂多糖增多

圖1 糖尿病腎臟病患者腸道失調

脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）是存在于革蘭氏陰性細菌外膜中的一種內毒素，是機體炎癥反應的啟動者，可引起與炎癥相關的慢性免疫反應。LPS 從革蘭氏陰性菌中釋放出來進入血液會導致LPS 相關毒性。越來越多的證據表明LPS與糖尿病腎臟病持續(xù)炎癥反應，胰島素抵抗密切相關[35-38]。糖尿病腎臟病患者腸道通透性增強，LPS 能夠通過滲漏的腸緊密連接或通過滲透乳糜蛋白穿過胃腸粘膜，進入全身循環(huán)，滲透到肝臟或脂肪等組織，觸發(fā)免疫反應[39]。LPS 通過Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLR）TLR2/4 相關途徑啟動炎癥反應，激活核轉錄因子κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB），促進炎性細胞因子腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞 介 素 -1（interleukin-1，IL-1）、白 細 胞 介 素 -6（interleukin-6，IL-6）分泌增多[32]，引發(fā)全身低度炎癥反應，加重糖尿病腎臟病的發(fā)生和發(fā)展。

3.3 腸源性尿毒素增多

糖尿病腎臟病中晚期，腎臟濾過功能障礙，導致多種尿毒素在體內蓄積，其中一些尿毒素來源于食物，由腸道菌群合成，稱之為“腸源性尿毒素”，主要包括以下幾種：

氧化三甲胺（Trimethylamine N-oxide，TMAO），TMAO 是一種小的有機化合物，在攝入膳食左旋肉堿和磷脂酰膽堿后升高，但腸道菌群失衡是導致TMAO水平升高的主要原因[40]。Gruppen 等人研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者TMAO 水平普遍升高，尤其是eGFR ＜90 mL/min/1.73 m2的受試者中更為明顯[41]，因此糖尿病腎病患者TMAO 水平升高與腸道菌群紊亂和腎功能下降密切相關。血漿TMAO 水平升高，可通過激活NF-κB磷酸化，促進炎癥因子IL-6和TNF-α水平升高[42,43]，進一步損傷內皮功能，與胰島素抵抗、腎間質纖維化密切相關[44-47]。

硫酸對甲酚（p-Cresol sulfate，PCS），PCS能與蛋白質高度結合，是腸道細菌代謝酪氨酸和苯丙氨酸的產物，與梭狀芽胞桿菌和類桿菌屬的豐度有關。在糖尿病腎病患者中，血清PCS 水平與腎功能呈負相關，并隨腎臟疾病嚴重程度逐漸升高[48]。PCS 通過激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）活性，增強腎小管細胞中活性氧的產生，上調與腎纖維化相關的炎性細胞因子 mRNA 水平和 TGF-β1 的分泌[49]。因此PCS可通過增強氧化應激，誘發(fā)炎癥反應，導致腎小管細胞損傷，腎小管間質炎癥和纖維化，腎小球硬化，進一步加重腎功能衰退[50]。

硫酸吲哚酚（indoxyl sulfate，IS），90%IS 能夠與血清蛋白結合，血液透析（HD）難以去除。Atoh 等人研究表明IS 在早期糖尿病腎臟病患者中明顯升高[51]，與腎功能呈負相關關系。高濃度的IS 能夠增加氧化應激，促進自由基產生，增強炎癥基因的表達。研究表明，IS與1型糖尿病患者合并腎臟病的進展相關[52]。IS和PCS 可導致腎小管細胞損傷、腎小管上皮細胞轉分化、腎小管間質炎癥和纖維化[53]。在糖尿病腎臟病動物模型中，IS 和PCS 能夠激活腎內 RAAS 和TGF/Smad途徑。增加腎素、血管緊張素原和血管緊張素1 受體表達并降低血管緊張素2 受體表達，從而引起血管收縮，加重組織缺血[54]。

糖尿病腎臟病中晚期，腎小球濾過率下降，腸道菌群紊亂，腸道機會致病菌數(shù)量增多，是導致腸源性尿毒素（IS、PCS、TMAO）增多的主要原因，腸源性尿毒素可破環(huán)腸道黏膜，導致腸腔通透性增加，腸源性尿毒素通過損傷的腸腔轉移至血液，進入循環(huán)，引起機體炎癥反應和氧化應激，加重糖尿病腎臟病的進展。

3.4 腸道上皮屏障功能受損

健康人體的結腸具有完整的粘膜屏障，腸道屏障組成復雜，主要由腸上皮細胞和細胞間的緊密連接蛋白構成，如閉合蛋白（occludin）家族、封閉蛋白（claudin）家族和閉鎖小帶蛋白（zonula occluden，ZO）家族。腸道屏障功能與多種因素有關，如腸道灌注不足、感染、毒素、藥物和不良生活方式等。近些年研究表明，血糖水平維持差的2型糖尿病患者，高糖通過誘導機體氧化應激及炎癥反應，導致腸道上皮細胞功能損傷[55,56]。Vaziri[57]等人研究證實慢性腎臟病患者結腸粘膜中緊密連接蛋白claudin-1、occludin 和ZO1 明顯減少，導致腸道通透性改變。這與致病菌和毒素水平增加引起腸道pH 的改變密切相關。但是目前關于探討DKD患者腸道屏障功能障礙機制的文獻較少，但結合既往研究，考慮糖尿病腎臟病患者腸道屏障功能受損與腸道菌群組成改變、內毒素增多、血糖增高等因素相關。

4 調控腸道菌群失調已成為治療的新靶點

目前從腸道菌群調控入手，已成為治療多種疾病的新靶點。益生菌/益生元/合生元通過調節(jié)腸道微生物群落的組成，降低腸內毒素的濃度，改善胰島素敏感性和防止腎功能惡化[58,59]?？诜假|吸附劑AST-120 通過吸附腸道氨基酸代謝產生的IS 和PCS 前體，降低慢性腎臟病患者血清尿毒癥毒素，減少氧化應激反應，延緩了大鼠腎功能衰竭和纖維化的進展[60,61]。抗性淀粉能夠調節(jié)腸道細菌種群，促進腸道有益微生物群落生成，改善腸道內環(huán)境，增加SCFA 分泌，抑制低度炎癥反應，同時減少產脲酶細菌，增加糞便氮排泄，減少尿毒癥毒素的產生[62]。中藥在調節(jié)腸道微生態(tài)方面也發(fā)揮著重要作用，柴胡多糖能夠通過調節(jié)腸道微生物，改善腸道屏障，減少腎臟和結腸炎癥反應的表達，改善糖尿病腎臟病進展[63]。目前通過調控腸道菌群失調治療2型糖尿病和慢性腎臟病的研究比較多，但是治療糖尿病腎臟病的研究不多，缺乏高質量臨床證據，因此仍需要進一步的研究證實。

5 結語與展望

近年來，隨著生物信息學和代謝組學的廣泛應用，從腸道微生態(tài)角度出發(fā)，探討糖尿病腎臟病的發(fā)生發(fā)展的研究也逐漸增多。糖尿病腎臟病患者普遍存在腸道菌群紊亂的現(xiàn)象，腸道菌群紊亂通過產生腸源性尿毒素，破壞腸道上皮屏障功能等機制，又進一步加重糖尿病腎臟病的發(fā)展，兩者相互影響，互為因果。因此腸道菌群與糖尿病腎臟病的發(fā)生發(fā)展密切相關，探討腸道微生物與糖尿病腎臟病的相關性，有助于DKD的早期診斷、早期治療，預防疾病的進展。

從腸道菌群調控入手，通過提高益生菌的豐度，降低致病菌群的數(shù)量，有助于降低腸源性尿毒素，減輕機體炎癥反應，提高胰島素敏感性，延緩腎臟損害。目前研究較多的是服用益生菌調控腸道菌群種類的豐度，但如果不改善腸道微生態(tài)，單純菌群移植或只補充益生菌，那么這些益生菌有可能不能長久存活，不能發(fā)揮其作用。中醫(yī)藥療法，注重天人合一，整體調節(jié)，能改善人體內環(huán)境，改善腸道微生態(tài)，調控菌群繁殖，從而能夠延緩疾病的進展。因此中醫(yī)藥療法在調節(jié)腸道菌群方面能發(fā)揮優(yōu)勢，但目前仍需要高質量的大樣本隨機對照試驗進行驗證。