腸道菌群代謝物與糖尿病腎病

章磊，姚迪，陸衛(wèi)平

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院內(nèi)分泌與代謝病科，江蘇 淮安 223300)

糖尿病腎病是糖尿病的主要并發(fā)癥之一，也是終末期腎病的主要原因，嚴重影響患者的生活質(zhì)量[1]。嚴格的血糖及血壓控制，包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)抑制劑的應(yīng)用雖可延緩糖尿病腎病的進展，但不能阻止其最終發(fā)展為終末期腎病[2]。關(guān)于慢性腎臟病和終末期腎病的研究表明，腎臟疾病可引起腸道菌群發(fā)生變化，而腸道菌群參與機體物質(zhì)和能量代謝，可促進免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟，形成黏膜屏障，保護宿主免受病原體的攻擊[3-4]。

腸道菌群失調(diào)可能導(dǎo)致毒素和病原體通過腸道屏障，而機體暴露于內(nèi)毒素會引起全身炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，并進一步誘發(fā)和加速腎損傷，提示對“腎-腸軸”的探索將有助于闡明糖尿病腎病的發(fā)病機制以及發(fā)現(xiàn)新的治療靶點。除腸道菌群外，其代謝產(chǎn)物也被認為是調(diào)節(jié)機體生命活動及代謝的重要物質(zhì)，并參與包括糖尿病腎病在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生發(fā)展?，F(xiàn)就近年腸道菌群代謝物與糖尿病腎病的研究進展予以綜述，以期為糖尿病腎病的發(fā)病機制及防治提供新思路。

1 糖尿病腎病患者腸道菌群分布特點

腸道菌群是人體最大的微生態(tài)系統(tǒng)，參與并影響著人體的物質(zhì)和能量代謝[5]。人體腸道菌群由500～1 000種，約1014個細菌組成，數(shù)量約是人體細胞總數(shù)的10倍。所有腸道微生物的基因組被稱為“微生物組”，是人類核基因組的100多倍。正常腸道菌群主要由厭氧菌組成，可分為厚壁菌門(乳酸菌、腸球菌、梭狀芽孢桿菌)、擬桿菌門、變形菌門、放線菌(雙歧桿菌)、梭桿菌門、疣微菌門，其中厚壁菌門和擬桿菌門是腸道菌群的主要組成部分，分別占細菌總量的60%～80%和20%～40%，這些菌群成分在代謝、營養(yǎng)和免疫等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，甚至可將腸道微生物視為體內(nèi)代謝活躍的內(nèi)源性器官[6]。腸道菌群的組成決定了其代謝產(chǎn)物的水平和比例，這些代謝產(chǎn)物發(fā)揮多種病理生理作用，與包括糖尿病腎病在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生有關(guān)。與正常人群相比，糖尿病腎病患者小腸中需氧和厭氧細菌數(shù)量增加，結(jié)腸中變形菌門、放線菌門和厚壁菌門過度生長，具體表現(xiàn)為產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)等代謝物的有益菌群減少，產(chǎn)生尿毒癥相關(guān)毒素的致病菌群增加，導(dǎo)致腸道屏障破壞，誘發(fā)內(nèi)毒素血癥和慢性炎癥，從而引起腎臟損害[7]。

2 腸道菌群代謝物對糖尿病腎病的影響

人體和腸道微生物之間的多種相互作用是通過腸道細菌產(chǎn)生的微生物代謝物或小分子代謝物的集合介導(dǎo)。腸道菌群通過脲酶、尿酸氧化酶、吲哚等作用分解碳水化合物、蛋白質(zhì)及肽類產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，主要有SCFAs、硫化氫及其衍生物、膽汁酸、三甲胺/氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide，TMAO)、吲哚/硫酸吲哚酚、內(nèi)毒素、膽堿等[8]，這些代謝物通過調(diào)節(jié)受體表達和(或)激活轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)腸道上皮的屏障功能，從而對糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展發(fā)揮不同作用[9]。

2.1SCFAs SCFAs是一種包含6個以下碳原子且溶于水的直鏈飽和脂肪酸，包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸等。這些SCFAs在小腸遠端和結(jié)腸中由厭氧菌發(fā)酵碳水化合物后產(chǎn)生，并可進入血液循環(huán)到達腸道以外的其他組織。結(jié)腸中90%～95%的SCFAs由乙酸、丙酸、丁酸組成[10]。乙酸和丙酸主要由擬桿菌門產(chǎn)生，而大量的丁酸來則自厚壁菌門。

SCFAs是體內(nèi)重要的能量來源，也作為信號調(diào)節(jié)因子參與腸道菌群對人體代謝的調(diào)節(jié)，包括體重控制、胰島素敏感性、葡萄糖穩(wěn)態(tài)、膽固醇合成等[11]，因此SCFAs水平的降低與多種疾病發(fā)生有關(guān)，包括炎性腸病、肥胖、糖尿病、多發(fā)性硬化、結(jié)腸癌以及腎臟疾病等[12]。

腸道菌群失調(diào)可導(dǎo)致SCFAs水平下降，腸道上皮屏障破壞，腸道抗炎反應(yīng)能力降低、SCFAs受體激活能力減弱等，從而引起胰島細胞功能受損、胰島素敏感性下降、胰島素抵抗，最終促使2型糖尿病的發(fā)生。越來越多的研究表明，SCFAs與腎臟的關(guān)系密切[13-15]。SCFAs可調(diào)節(jié)腸道和腸道外環(huán)境的炎癥反應(yīng)，并通過降低炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)急性腎損傷和慢性腎臟病的腎功能障礙。

膳食纖維可通過糾正腸道菌群失調(diào)恢復(fù)腸道微生物生態(tài)、促進產(chǎn)SCFAs的普氏菌和雙歧桿菌的富集、提高SCFAs水平，還可降低糖尿病腎臟中編碼炎癥細胞因子、趨化因子和促纖維化蛋白基因的表達。與正常飲食或零纖維飲食的糖尿病小鼠相比，高纖維飲食糖尿病小鼠出現(xiàn)糖尿病腎病的可能性明顯下降，具體表現(xiàn)為蛋白尿、腎小球肥大、足細胞損傷和間質(zhì)纖維化程度的顯著降低[13]。此外，SCFAs在腎-腸軸中的作用機制尚未完全闡明?，F(xiàn)有研究提示，SCFAs可能通過結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor，GPR)41、GPR43或抑制組蛋白去乙酰化酶直接進入細胞產(chǎn)生作用[16]。Huang等[17]研究發(fā)現(xiàn)，SCFAs中乙酸和丁酸鹽或GPR43激動劑可以顯著抑制高糖和內(nèi)毒素誘導(dǎo)的腎小球系膜細胞增殖，進而逆轉(zhuǎn)活性氧類(reactive oxygen species，ROS)和丙二醛的生成，但可導(dǎo)致超氧化物歧化酶水平升高。此外，SCFAs或GPR43激動劑可明顯增加GPR43蛋白表達，并可降低細胞間黏附分子水平，同時減少高糖和內(nèi)毒素刺激引起的腎小球系膜細胞中促炎細胞因子單核細胞趨化因子-1和白細胞介素(interleukin，IL)-1β的釋放，提示SCFAs改善急性腎損傷的關(guān)鍵機制可能通過抑制核因子κB信號通路的激活降低局部和全身性的炎癥細胞因子和趨化因子水平。

乙酸可通過抑制T細胞的組蛋白去乙酰化酶活性影響Toll樣膜受體4誘導(dǎo)的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2/ROS信號通路，從而發(fā)揮抗炎效應(yīng)[15]。在慢性腎臟病中，補充膳食纖維或低聚木糖能提高盲腸的SCFAs含量、改善腸道上皮細胞緊密連接和炎癥反應(yīng)、減輕終末期腎病大鼠及終末期腎病患者的臨床癥狀[18]。腎臟疾病通常與較高水平的ROS有關(guān)，ROS可破壞體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNA、脂質(zhì)和其他大分子。SCFAs能夠抑制高糖或內(nèi)毒素誘導(dǎo)的腎小球系膜細胞以及缺氧后的人腎小管上皮細胞的ROS產(chǎn)生[19]。補充丙酸的血液透析患者體內(nèi)的ROS、丙二醛和谷胱甘肽過氧化物酶活性均降低，C反應(yīng)蛋白、IL-2、IL-17、IL-6和γ干擾素等促炎因子的水平顯著下降，同時抗炎細胞因子IL-10的水平顯著升高[20]。

腎免疫-炎癥過程在導(dǎo)致慢性腎小球硬化和間質(zhì)纖維化的腎損傷中起關(guān)鍵作用，補充乙酸鹽或丁酸鹽分別可減輕醋酸去氧皮質(zhì)酮鹽性高血壓小鼠和糖尿病幼鼠的腎小球、小管間質(zhì)纖維化以及膠原沉積[21]。Zhang等[22]研究提示，增加近端小管上皮細胞的丁酸濃度可以預(yù)防轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β1的產(chǎn)生，從而減輕腎臟纖維化。腎臟中SCFAs的抗纖維化作用可能通過抑制TGF-β1通路、降低組蛋白去乙?；富钚浴p少胞外信號調(diào)節(jié)激酶的磷酸化實現(xiàn)。Du等[23]發(fā)現(xiàn)，丁酸可通過介導(dǎo)miR-7a-5p/P311/TGF-β1通路，抑制db/db小鼠腎臟和高糖誘導(dǎo)的腎小球系膜細胞的纖維化。而SCFAs抑制細胞增生及抗纖維化作用的相關(guān)信號通路需要更多研究的闡明。以上研究提示，SCFAs可通過抗氧化應(yīng)激、抑制炎癥及腎臟纖維化的作用改善糖尿病腎病，SCFAs參與的信號通路可能成為糖尿病腎病治療的新靶點。但有關(guān)SCFAs在腎臟疾病的臨床和動物實驗尚處于初步研究階段，其對腎臟疾病的潛在影響需要更多研究的證實。

2.2硫化氫及其衍生物 硫化氫是人體生理學(xué)中至關(guān)重要的氣體遞質(zhì)，主要由腸腔內(nèi)硫酸鹽還原菌發(fā)酵含硫氨基酸、硫酸鹽等物質(zhì)產(chǎn)生。硫化氫具有廣泛的生物學(xué)功能，在血管生成、炎癥和血壓調(diào)節(jié)等病理生理過程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。關(guān)于硫化氫對腎臟生理和病理生理調(diào)節(jié)的研究尚處于起步階段，由于硫化氫在糖尿病腎病進展中起關(guān)鍵作用，近年受到廣泛關(guān)注。硫化氫在腎臟系統(tǒng)中調(diào)節(jié)腎小球濾過率、鈉吸收、腎素釋放和氧感應(yīng)等方面的潛在作用已有報道[24]。有證據(jù)表明，2型糖尿病患者和糖尿病實驗動物模型中內(nèi)源性硫化氫減少，硫化氫生物利用度降低[25]。異常硫化氫水平與包括糖尿病腎病在內(nèi)的各種腎臟病理狀態(tài)有關(guān)[26]，而外源性給予硫化氫對上述腎臟疾病模型具有保護作用。糖尿病腎病透析患者血漿硫化氫水平降低，可能導(dǎo)致患者發(fā)生動脈粥樣硬化，而硫化氫不足會導(dǎo)致含硫氨基酸水平降低，特別是蛋氨酸和半胱氨酸水平的降低，從而引起蛋白質(zhì)營養(yǎng)不良，進一步導(dǎo)致糖尿病腎損害患者發(fā)生肌肉萎縮。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠中，硫化氫供體硫氫化鈉(sodium hydrosulfide，NaHS)治療4周后，大鼠血管功能得到改善，證實NaHS治療可抑制鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病自發(fā)性高血壓大鼠的腎臟損傷，并降低其血壓[25]。

在腎臟中，組蛋白去乙酰化酶中的沉默信息調(diào)節(jié)因子1能夠調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、自噬、血壓和鈉平衡，并抑制腎細胞凋亡、炎癥和纖維化，而硫化氫可激活沉默信息調(diào)節(jié)因子1，并通過各種信號通路與細胞能量代謝和氧化還原反應(yīng)建立聯(lián)系。硫化氫激活沉默信息調(diào)節(jié)因子1也可能作為糖尿病腎病的治療靶點，但其具體機制和途徑有待進一步研究。高血糖可引起氧化應(yīng)激增加，而過度氧化應(yīng)激及其相關(guān)炎癥可加重糖尿病腎病，該過程中ROS的過度積累會激活蛋白激酶C、促分裂原活化的蛋白激酶以及多種細胞因子和轉(zhuǎn)錄因子，促進腎系膜外基質(zhì)的產(chǎn)生以及腎臟纖維化的進展。補充硫化氫可降低高糖誘導(dǎo)的腎系膜細胞ROS升高，腹腔注射NaHS 12周可降低鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠的腎臟ROS生成和蛋白尿產(chǎn)生[27]。硫化氫可激活核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2抗氧化通路，降低糖尿病腎病患者丙二醛水平，從而恢復(fù)超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性[28]。Ahmed等[29]研究表明，NaHS干預(yù)可降低糖尿病大鼠的空腹血糖水平，保護腎臟細胞免受高血糖的進一步損害，其原因可能是硫化氫增加了肌管和脂肪細胞對葡萄糖的攝取，且NaHS能夠抑制高糖誘導(dǎo)的腎近端小管上皮細胞中還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4的表達。

在糖尿病腎病的發(fā)病過程中，炎癥因子可激活多種轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如氧化應(yīng)激和轉(zhuǎn)錄因子核因子κB、Janus激酶-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子通路。近年研究普遍認為，硫化氫可抑制炎癥細胞因子的產(chǎn)生以及關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的激活[30]?；|(zhì)金屬蛋白酶9是一種鋅依賴的內(nèi)肽酶，可被ROS激活，導(dǎo)致細胞外基質(zhì)降解和腎血管重構(gòu)，而硫化氫治療能夠逆轉(zhuǎn)基質(zhì)金屬蛋白酶9誘導(dǎo)的糖尿病腎臟重構(gòu)。Kundu等[25]研究顯示，糖尿病小鼠的基質(zhì)金屬蛋白酶9水平較高，硫化氫水平較低。一般認為，腎小管細胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是糖尿病腎纖維化最可能的機制[31]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的存在可能由多個分子啟動，其中TGF-β1可能是主要參與者之一，而硫化氫可通過胞外信號調(diào)節(jié)激酶和Wnt/β聯(lián)蛋白依賴通路，下調(diào)α-平滑肌肌動蛋白和纖維連接蛋白的表達，上調(diào)上皮鈣黏素的表達，從而抑制TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，這可能是一種治療腎纖維化的新方法[32]。在高糖處理的腎上皮細胞中，硫化氫供體NaHS通過刺激AMP活化蛋白激酶的活性，降低哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1的活性，進而阻止基質(zhì)蛋白沉積。NaHS還可通過抑制促分裂原活化的蛋白激酶活性，延緩高糖誘導(dǎo)的系膜增殖[28]。

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的過度激活被認為是糖尿病腎病發(fā)病的關(guān)鍵步驟，與腎小球增大、繼發(fā)性腎小球硬化、間質(zhì)成纖維細胞增生和細胞外基質(zhì)沉積有關(guān)[33-34]。

高糖刺激能夠上調(diào)血管緊張素原、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶、血管緊張素受體的信使RNA水平，高血糖與血管緊張素Ⅱ協(xié)同作用促進糖尿病腎細胞損傷，而這一過程可通過補充硫化氫逆轉(zhuǎn)[27]。有報道稱，硫化氫處理可抑制腎血管性高血壓大鼠腎素水平的上調(diào)，并可降低原代培養(yǎng)的富腎素腎細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸水平[35]。綜上，硫化氫可通過減弱Ras活性延緩糖尿病腎病的進展。因此，硫化氫可能是治療糖尿病腎病的一種選擇。

2.3膽汁酸 膽汁酸是膽汁的主要成分，首先由肝臟合成的初級膽汁酸進入腸道后，在腸道細菌作用下，通過膽鹽水解酶將結(jié)合的膽汁酸解偶聯(lián)生成游離膽汁酸，再通過7α-去羥基化將游離膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸(如脫氧膽酸和石膽酸)，這些次級膽汁酸通過肝腸循環(huán)返回肝臟，少量進入循環(huán)。腸道微生物群與膽汁酸之間存在交叉作用，不僅腸道細菌能夠代謝膽汁酸，膽汁酸也影響腸道微生物群的組成。膽汁酸是一種重要的信號調(diào)節(jié)分子，既能影響宿主能量、脂質(zhì)和葡萄糖代謝，亦可調(diào)節(jié)自身合成和膽固醇降解[36]。膽汁酸代謝異常和膽汁酸受體表達異常與肝損傷、糖尿病、肥胖等代謝紊亂、心血管疾病、消化系統(tǒng)疾病(炎性腸病、結(jié)直腸癌等)以及腎臟疾病相關(guān)[37]。

膽汁酸受體在預(yù)防肥胖和糖尿病并發(fā)癥中的作用得到臨床研究的支持，研究表明，胃分流術(shù)后患者的血清膽汁酸高于未進行胃分流的超重和重度肥胖患者，血清膽汁酸與腸道微生物組改變、術(shù)后代謝狀態(tài)改善和膽汁酸受體表達增加有關(guān)[38]。通過對膽汁酸的廣泛研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸受體主要有法尼醇X受體 (farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)、維生素D受體、孕烷X受體以及膜結(jié)合的G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體(transmembrane G protein-coupled receptor，TGR)，如G蛋白偶聯(lián)受體5、鞘氨醇-1-磷酸受體2和毒蕈堿M2受體[39]。腎臟中已鑒定出的兩種主要膽汁酸受體為FXR和TGR5[40]。近年研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸通過激活FXR和TGR5，并與脂質(zhì)、膽固醇和碳水化合物代謝相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子共同抑制炎癥和腎纖維化過程，在糖尿病和肥胖相關(guān)的腎臟疾病中起腎臟保護作用。在正常人類和動物模型中，F(xiàn)XR和TGR5在腎小管和腎小球細胞中均高表達，而在糖尿病腎病腎臟中表達下調(diào)[41]，且下調(diào)程度與炎癥和纖維化水平相關(guān)[42]。FXR的腎保護作用主要通過調(diào)節(jié)脂代謝、氧化應(yīng)激、促炎細胞因子和促纖維化生長因子來介導(dǎo)，從而抑制蛋白尿增加、足細胞丟失、腎小球系膜擴張和腎脂質(zhì)積聚。

FXR基因敲除小鼠糖尿病腎損傷加重。當(dāng)保持標(biāo)準(zhǔn)飲食時，F(xiàn)XR基因敲除小鼠無明顯的腎臟疾病表型，但與野生型小鼠相比，高脂飲食或糖尿病誘導(dǎo)小鼠表現(xiàn)出明顯的肝臟脂肪化和腎臟脂肪堆積，特異性FXR激動劑可減輕FXR基因敲除和野生型動物的高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖和糖尿病腎病，并改善其糖尿病腎小管功能、減輕腎小管毒性[43]。TGR5是膽汁酸的膜受體，TGR5激動劑對足細胞功能的調(diào)節(jié)具有直接作用。TGR5的表達及其功能與核受體FXR不同，但這兩種膽汁酸受體在介導(dǎo)膽汁酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面互補。TGR5激活對腎臟有益的可能機制包括增加線粒體氧化磷酸化、線粒體脂肪酸β氧化和線粒體超氧化物歧化酶活性、抑制線粒體ROS生成以及抗炎作用。選擇性TGR5激動劑治療能夠降低糖尿病db/db小鼠蛋白尿、足細胞損傷、腎系膜擴張、纖維化、炎癥和巨噬細胞CD68浸潤[44]。TGR5激活可抑制巨噬細胞核因子κB依賴性炎癥細胞因子的產(chǎn)生，進而發(fā)揮抗炎作用，也可抑制動脈粥樣硬化[45]。

激活膽汁酸受體在預(yù)防糖尿病腎病和肥胖引起的腎損害以及腎硬化方面有很好的治療潛力。近年來，對腎臟中膽汁酸受體生物學(xué)機制的認識以及特異性膽汁酸受體激動劑的研發(fā)均取得一定進展。FXR和TGR5可能在防止炎癥、脂質(zhì)積累和纖維化中具有協(xié)同作用，因此FXR和TGR5的雙重激動劑可能在糖尿病腎病和肥胖相關(guān)的代謝損傷中提供額外的保護作用。

2.4三甲胺/TMAO TMAO作為動脈粥樣硬化促進劑的潛在作用受到廣泛關(guān)注，其介導(dǎo)的動脈粥樣硬化是導(dǎo)致腎臟疾病的重要原因。腸道中的部分細菌能夠消化來自紅肉、雞蛋和奶酪等食物來源的膽堿和左旋肉堿，并產(chǎn)生三甲胺。在肝臟中，三甲胺被黃素單加氧酶氧化為TMAO，隨后通過血液循環(huán)到達各種組織或通過腎臟排出。TMAO途徑是第一個被報道的將腸道微生物產(chǎn)生的代謝物與心血管和腎臟疾病的風(fēng)險聯(lián)系起來的途徑[46]。

三甲胺/TMAO含量取決于飲食、腸道微生物群的組成、肝功能和排泄能力(腎功能、肺功能等)。TMAO參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)和葡萄糖的穩(wěn)態(tài)，并促進包括動脈粥樣硬化、心力衰竭、糖尿病、高血壓和慢性腎臟病等慢性疾病的發(fā)生[47]。血液中TMAO能夠上調(diào)巨噬細胞清道夫受體，促進巨噬細胞膽固醇積累和泡沫細胞形成，導(dǎo)致血管斑塊的形成，從而損傷血管和腸道黏膜。由于腎臟血管豐富，極易受到TMAO的損害，腸道黏膜的破壞促進了TMAO的全身運輸，導(dǎo)致腎臟、心血管系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)發(fā)生氧化應(yīng)激損傷[48]。

Li等[49]發(fā)現(xiàn)，與健康對照相比，2型糖尿病患者的循環(huán)TMAO水平升高，且腸道微生物群依賴性磷脂酰膽堿代謝與動物模型中的代謝失調(diào)和胰島素抵抗有關(guān)。另有證據(jù)顯示，腎臟疾病患者血漿TMAO水平高于正常人，且經(jīng)TMAO處理小鼠可發(fā)生腎臟疾病[50]。Posada-Ayala等[51]通過分析16 例慢性腎臟病患者和15名健康對照者尿液的代謝組學(xué)，確定了慢性腎臟病和非慢性腎臟病尿液樣本的7種差異性代謝物，其中慢性腎臟病患者血漿TMAO水平較高。Missailidis等[52]對179例慢性腎臟病3～5期患者的研究顯示，腎小球濾過率和腎功能受損是影響患者血漿TMAO水平的主要因素。TMAO水平增加與全身炎癥標(biāo)志物有關(guān)，可導(dǎo)致患者5年生存率下降。Winther等[53]研究發(fā)現(xiàn)，TMAO途徑相關(guān)血漿代謝物與丹麥白色人種2型糖尿病和蛋白尿患者腎功能惡化風(fēng)險直接相關(guān)。

在動物實驗中，db/db小鼠TMAO血漿水平是db/Lean小鼠的13.2倍，而db/db小鼠飼喂高膽堿飲食(模擬肉類和奶制品攝入)時，TMAO血漿水平升高16.8倍[54]。給予高膽堿飲食或添加TMAO飲食6周C57BL/6J小鼠血漿TMAO水平升高，并與腎小管間質(zhì)纖維化、膠原沉積和腎損傷分子1的增加相關(guān)，繼續(xù)喂養(yǎng)至16周后，小鼠血清胱抑素C水平升高[55]。

三甲胺裂解酶抑制劑碘多甲基膽堿可降低慢性腎臟病小鼠腸腔三甲胺的產(chǎn)生、抑制腎功能下降和腎小管間質(zhì)纖維化、減輕小鼠動脈粥樣硬化和血栓形成[56]。TMAO導(dǎo)致腎臟損害的分子機制涉及TGF-β/SMAD信號通路以及核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎性小體激活[57]，但其作用受體目前尚不清楚。腎臟病患者TMAO水平較高，但尚不能充分證明TMAO會引起腎臟疾病。腎臟清除率是影響血漿TMAO水平的相關(guān)因素，腎功能下降時，TMAO排泄減少、血漿TMAO水平升高，故TMAO可能不是導(dǎo)致腎臟疾病發(fā)生的原因，而僅反映動脈粥樣硬化引起腎臟疾病的結(jié)果。目前，TMAO促進腎損傷的確切機制尚未明確，其可能作為腎功能標(biāo)志物或腎功能受損介導(dǎo)的微血管和大血管并發(fā)癥的危險因素，因此降低血漿TMAO水平可能是治療腎臟疾病的一種潛在方法。

2.5其他 腸道微生物衍生的尿毒癥毒素在腎臟和心血管并發(fā)癥的病理生理學(xué)中起關(guān)鍵作用[58]。目前研究較多的是吲哚基硫酸鹽和對甲酰基硫酸鹽，它們完全來源于蛋白質(zhì)水解的微生物代謝，并由腎臟排泄[59]。進展至終末期腎病的2型糖尿病患者的硫酸鹽和對甲?；蛩猁}水平升高[8]，其可能抑制損傷后內(nèi)皮細胞的修復(fù)，造成直接的血管損傷，從而增加心血管并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險[60]。

Kikuchi等[61]研究表明，硫酸苯酯是一種腸道微生物衍生代謝物，其作為尿毒癥毒素由進入肝臟的腸道代謝物苯酚發(fā)生硫酸酯化反應(yīng)而合成，并能夠作為SLCO4C1底物，是已知的唯一在人和大鼠腎臟近端小管均表達的離子轉(zhuǎn)運載體；過表達SLCO4C1糖尿病大鼠尿蛋白水平明顯降低，腎小球體積肥大等現(xiàn)象明顯改善；但口服硫酸苯酯糖尿病大鼠的腎小球足細胞受損，尿蛋白含量增加。此外，體外細胞存活實驗表明，腎足細胞存活率隨硫酸苯酯水平的升高而降低，其原因可能是進入腎臟的硫酸苯酯導(dǎo)致糖尿病大鼠腎臟足細胞受損和缺失，進而影響了腎小球基底膜的屏障功能，最終導(dǎo)致尿蛋白水平升高，推測硫酸苯酯可能是腎臟損害和蛋白尿的致病因素，并可作為腎臟損害進展風(fēng)險的預(yù)測因子，亦可能成為糖尿病腎病早期診斷的標(biāo)志物及治療靶點。

除上述研究外，Kikuchi等[61]連續(xù)測量給予含酪氨酸飼料的C57BL6小鼠和糖尿病(db/db)小鼠的血漿硫酸苯酯水平發(fā)現(xiàn)，與C57BL6小鼠相比，db/db小鼠血漿硫酸苯酯水平在食用含酪氨酸飼料4 h內(nèi)顯著升高，并在2 h達到峰值,表明減少酪氨酸攝入可能減少硫酸苯酯的產(chǎn)生，從而減少蛋白尿，發(fā)揮腎保護作用。

3 小 結(jié)

腸道菌群及其代謝產(chǎn)物對維持人體生命活動及代謝調(diào)節(jié)起重要作用，其中以SCFAs、硫化氫、膽汁酸、三甲胺/TMAO等為主的代謝物可通過影響炎癥、氧化應(yīng)激、纖維化等機制參與糖尿病腎病的發(fā)病過程。高通量微生物基因組測序和其他系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展也使人們對腸道菌群對健康和疾病的作用有了新的認識。然而，目前關(guān)于腸道菌群代謝物在糖尿病腎病中的研究尚不充足，進一步探究腸道菌群代謝物在糖尿病腎病中的作用并研究其分子機制將有助于闡明糖尿病腎病的發(fā)病機制，并為其預(yù)防和治療提供新的靶點和思路。