冯 喆，雷根平

（1. 陕西中医药大学第一临床医学院 咸阳 712046；2. 陕西中医药大学附属医院 咸阳 712000）

1 肠道菌群概况

1.1 肠道菌群的概念

在人类一生中，有超过100 万亿种细菌定植在我们体内，是构成身体细胞的10 倍，约占体重的1.5-2 kg[1]，这些细菌构成微生态系统。大规模研究表明，身体每个部位，如口咽部、皮肤、阴道和消化道等均有与宿主存在共生关系的微生物群[2]。其中，消化道微生物群的浓度从胃到结肠逐渐升高，达到最高丰度和多样性。人体肠道，尤其是大肠，被数以万亿计的微生物所占据，有1 000 多种不同的种类，它们绝大部分是正常肠道中的寄居菌，少量为外来侵入菌，这些菌属细菌、真菌或古细菌，统称为肠道菌群[3]。已知人体肠道最初是无菌的，多种微生物的定植从出生时始于母亲的阴道和粪便菌群，以及生命最初几天遇到的其他环境微生物[4]。

1.2 肠道菌群的功能

寄居在肠道中的大量菌群构成一个动态和共生的生态系统，在正常情况下，它们与宿主处于健康状态，相互作用、相互依存、相互制约。除在食物消化中的作用外，肠道菌群还起到刺激免疫系统、维持肠上皮内稳态、合成维生素B 和K、增强胃肠道运动和功能、通过产生定殖抗性、植物源性化合物的代谢以及短链脂肪酸（Short-chain fatty acids,SCFA）和多胺的产生来抑制病原体[5]。

1.3 调节肠道菌群的因素

人类菌群的获得始于出生，随着时间的推移，经历了动态的适应性变化,而影响肠道菌群的因素除微生物本身相互作用外，宿主及饮食等其他因素也不可忽视。

饮食对肠道菌群有显著影响。Muegge[6]等人研究了33 种哺乳动物和人类的18 种肠道菌落特征，并注意到宿主饮食对肠道菌群有明显的分离作用。当将欧洲儿童的粪便菌群与非洲乡村高纤维饮食儿童的粪便菌群进行比较时，很明显非洲儿童表现出拟杆菌的显著富集和硬杆菌的消耗[7]。此外，存在于非洲儿童中的细菌表达与纤维素和木聚糖水解相关的基因。研究结果表明，这些细菌与非洲人富含多糖的饮食习惯共同进化，使得他们能够最大限度地从纤维中摄取能量。

抗生素对肠道菌群有深远影响。抗生素不仅作用于致病菌，亦影响正常菌群，使其发生量变。如双歧杆菌及乳酸杆菌等有益菌的减少，艰难梭菌及白色粘球菌等致病菌的增多。Dethlefsen[8]等人发现广谱药物环丙沙星治疗会导致菌群的多样性和丰富性显著快速丧失，最早在药物开始后3-4 d，群落组成发生变化，停用抗生素1 周后，菌群落开始恢复初始状态，但恢复往往不完全。O’Sullivan[9]等人研究表明,在抗生素治疗后的菌群中检测出有9 个菌属细菌数量减少,其中有益菌双歧杆菌数量明显下降。Buffie[10]等人报告使用抗生素治疗的小鼠肠道菌群组成发生改变，如梭状芽孢杆菌增加并引发炎症。

肠道菌群的组成也受宿主遗传和免疫状态的影响[11]。迄今为止，已知影响肠道菌群组成的人类基因大多属于免疫系统，其中一些基因在新陈代谢中亦发挥作用[12]。作为Toll 样受体和核因子-κB 信号通路组成部分的几种基因的遗传变异，已被证实在肠道菌群的组成中起一定作用。例如，小鼠中Toll 样受体5 表达的缺失会导致代谢综合征的发展和盲肠菌群的改变[13]。另一个调节先天免疫的基因MEFV，其编码一种称为pyrin的蛋白质（先天免疫的调控因子），该蛋白能够下调炎症反应。MEFV 基因的变异会导致一种称为家族性地中海热（FMF）的遗传性自身炎症性疾病，同时可影响肠道菌群。在FMF 患者中，菌群结构明显改变，数量减少，多样性降低，以拟杆菌、硬杆菌和变形杆菌落数量发生显著变化[14]。

2 肠道菌群与肾脏疾病的关系

肠道微生物、宿主与外界环境之间在正常条件下处于相对平衡状态，当肠道微生物失调，即某些菌群的结构、分布和数量发生改变，且这种改变超出机体自身的调节能力，生态系中会出现不平衡状态，进而引起肠道甚至多种全身系统疾病，如肠易激综合征、炎症性肠病、糖尿病、心血管疾病、肾脏疾病、肥胖及其他疾病等。肾脏作为人体重要器官，与肠道之间关系密切且相互影响，这种相互作用关系构成“肠-肾轴”。包括肠道与肾脏任意一方发生变化，都会通过物质能量代谢、免疫炎症、肠道菌群等方面影响到另一方甚至产生不良后果，并可互为因果[15]。而中医学认为，肠道菌群失调就脏腑而言，主要涉及脾胃，脾肾相关，脾病及肾，肾病及脾，终致脾肾两虚。

2.1 慢性肾脏病与肠道菌群

慢性肾脏病（Chronic kidney disease,CKD）是一种多因素疾病，主要与肾功随时间逐渐丧失有关，表现为进行性肾小球、肾小管损伤。根据一项包含近700万名成人患者的大规模系统回顾和Meta分析，全球范围内的患病率约为13%[16]。CKD的一个关键问题是尿毒症毒素的积聚，这些毒素来源于饮食、蛋白质代谢和肠道菌群的代谢作用，目前研究最深入的毒素是对甲酚硫酸盐（P-cresol sulfate, PCS）和吲哚硫酸盐（Indole sulfate, IS）[17]。结肠的主要作用是吸收盐和水，并提供有序处理消化废物的机制。此外，结肠负责从没有被上消化道消化的碳水化合物和蛋白质中回收能量和可能的氮，这是通过厌氧菌的代谢来实现的，这一过程称为发酵[18]。肠道菌群发酵酪氨酸和色氨酸，分别产生对甲酚和吲哚，二者在肝脏中进一步代谢为PCS和IS。这些生物学活性分子是抗透析的蛋白结合性尿毒症毒素，可诱导促炎反应。若肠道功能失调和炎症相继发生并维持，便可触发慢性肾病及终末期肾脏疾病，从而导致这些毒素全身扩散，增加肾脏负载。可见肠道菌群对CKD 的发生与发展不可或缺。

值得注意的是，肠道菌群与慢性肾病之间的作用不是单向的。在健康个体中，根据特定细菌的丰度将肠道菌群划分为不同肠型，分别以拟杆菌属，普雷沃菌属和瘤胃球菌属为主导[19]，宿主为这些菌群提供营养及相应的生存环境，使其保持相对稳定状态。而在慢性肾病患者中，宿主环境发生改变，肠道菌群及黏膜的结构与功能亦随之发生显著变化（失调）。如乳杆菌科和普雷沃菌科（均被认为是正常的结肠微生物群）的数量较低，肠杆菌科和肠球菌科（通常以较低的比例存在）的数量则增加了100 倍[20]。CKD 患者肠道菌群的改变与以下几个方面有关：①细胞内外液体中尿素浓度升高，导致其大量通过被动扩散进入胃肠道，肠道菌群的脲酶水解肠尿素产生氨，使肠腔内PH值改变并引起尿毒症性小肠结肠炎[21,22]，肠内菌群的种类与数量也随之改变；②尿酸和草酸通常由肾小球滤过和肾小管重吸收分泌过程的复杂作用排泄到尿中。而在晚期肾衰竭中，结肠取代肾脏作为主要排泄部位，大量的尿酸和草酸通过丰富的肠壁血管分泌至肠腔内，呈高水平状态，进而改变肠道菌群结构、数量，使产生SCFA 的菌群减少，分泌脲酶的菌群增多[23-25]；③饮食对肠道菌群有重要影响。严格限制富含钾和草酸盐的饮食旨在防止高钾血症和晚期CKD患者的草酸盐超载。而含有此类物质的水果、蔬菜等高纤维食物是肠道微生物的主要营养来源。因此，这些饮食限制使肠道菌群受到影响[26]；④晚期CKD 患者每次饭后服用大量磷结合剂（醋酸钙、碳酸钙、氢氧化铝和阴离子交换树脂），通过限制磷盐的吸收来控制高磷血症。长期服用这些制剂可以改变肠腔内环境，影响肠内菌群；⑤使用抗生素治疗血管通路和其他感染，并同时服用铁剂是另一个众所周知的因素，也会对患者肠道菌群的结构产生影响。凡此种种，均极大改变肠道的生物化学和生物物理环境，使菌群遭受严重影响。总之，CKD 患者肠道菌群失调可引起肠黏膜屏障的功能受损、具有肾保护作用的物质如SCFA 的合成减少、毒素分子如细胞脂多糖内毒素（LPS）水平增加，从而又加速CKD进展。

2.2 IgA肾病与肠道菌群

IgA 肾病（IgA nephropathy,IgAN）是最常见的原发性慢性肾小球疾病，该病主要以肾小球系膜IgA1沉积及局部炎症、系膜增生、肾小球纤维化和最后肾功能丧失为主要特征。由于免疫球蛋白A（IgA）广泛存在于肠粘膜免疫系统中，因此可推测，肠道菌群的失调在IgAN 的发病机制中起重要作用[25]。Mahmoodpoor[27]等人提出慢性细菌感染和肠道菌群失调会促使上皮细胞分泌B 细胞激活因子（BAFF）和增殖诱导配体（April），加速IgA 的过量产生也证实了这一推测。Piccolo[28,29]等人研究了IgAN 患者和健康对照组的肠道菌群及代谢物组成的差异，发现在进展性和非进展性IgAN 患者之间，肠道菌群和尿代谢物（包括游离氨基酸和有机挥发性代谢物）发生了显著变化，其中双歧杆菌数量减少，链球菌水平升高。据推测，升高的血清游离氨基酸有助于IgAN病理学，其可能与胃肠道蛋白质的吸收降低相关，并可增强微生物蛋白水解，改变微生物群，促使粪便对甲酚水平升高[30]。作为IgAN中肠-肾连接的进一步证据，有迹象表明免疫耐受的缺陷可能导致微生物群对肠道屏障改变的异常反应，包括增加的饮食抗原和吸收的细菌毒素，引发粘膜相关的淋巴组织激活和亚临床肠道炎症，合成异常糖基化的聚合IgA1 然后进入循环并最终形成肾脏沉积物[31]。

2.3 AKI与肠道菌群

最近有研究表明肠道菌群可以调节AKI。一种可能的机制是SCFA 对模型中缺血-再灌注损伤的肾保护作用，具有抗炎特性的SCFA由肠道菌群产生[32]。使用三种主要SCFA（醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐）治疗可改善由损伤引起的肾功能障碍，并与受损肾脏中活性氧、炎症、浸润性免疫细胞和凋亡细胞水平的降低、肾上皮细胞增殖增加及DNA 甲基化状态的调节有关。另一个可能机制与“卫生假说”有关，Jang[33]等人发现与对照组相比，无菌动物在缺血诱导的AKI 下有更严重的肾损伤和炎症。

2.4 肾结石与肠道菌群

肾结石是一种可由遗传因素和不同环境因素引起的复杂性疾病。肾结石是由钙、磷酸盐和其他食物成分在肾脏中形成的小沉积物。高尿酸血症是肾结石出现的主要危险因素，因为75%的肾结石含有草酸钙[34]。草酸是氨基酸代谢的最终产物，可改变肠道菌群的结构和组成。草酸盐通过肾小球滤过和肾小管分泌排泄。在肾脏中，草酸盐可与钙结合并形成草酸钙晶体，导致肾损伤和炎症，而炎症反应是肾结石发展的重要调节器[34,35]。人体主要靠肠道菌群维持草酸在体内的平衡,因此，产甲酸草酸杆菌在医学领域引起了人们的广泛关注。产甲酸草酸杆菌是肠道内的一种革兰氏阴性草酸盐降解菌，通过草酸的稳态显示出健康益处[36]。有研究显示，复发性肾结石与用产甲酸草酸杆菌进行肠道定植间呈负相关，由产甲酸草酸杆菌定植人肠道,结石复发的风险降低70%。Siener[37]等人指出，通过增加肠道草酸降解，产甲酸草酸杆菌降低了肠道内可吸收的草酸浓度。因此，它可减少尿液中草酸的排泄，防止草酸钙肾结石的形成。Stern[38]等人表明，与对照组相比，肾结石前患者具有独特的肠道菌群。通过下一代测序，他们观察到拟杆菌在肾结石形成者中更为丰富，而在对照组中，普雷沃氏菌更为丰富。

3 治疗措施

3.1 常规方法

肾脏移植是终末期肾病患者最佳治疗方式。尽管成功的肾移植可全面恢复肾脏功能，且没有哪种透析治疗能达到一个功能良好的移植肾脏所具备的溶质清除效率，但供体的可获得性及受者术后效果等诸多环节都严重影响存活率。血液透析是目前最常用的血液净化疗法之一。其利用半透膜原理，清除血液内的代谢废物，维持电解质和酸碱平衡，同时清除过多液体，使透析患者机体内环境接近正常，从而达到治疗目的。但血液透析需反复穿刺，残肾功能丢失较快，病毒感染机会较多。腹膜透析类似于血透，但其利用患者自身腹膜为半透膜的特性进行交换。尽管随着技术的改进，腹膜炎等并发症的发生率大大降低，然腹膜透析的溶质清除率低，蛋白持续丢失可致营养不良。可见常规治疗方法弊端较多，需探索重建二者共生关系更有效的方法。

3.2 中医疗法

现代中医学家认为慢性肾脏病的虚实病机存在于病情发展的全过程，在不同阶段，侧重点各有不同。雷根平[39]教授提出，应清楚疾病不同阶段正虚与邪实的具体特点，方能对症下药，解决实际问题。慢性肾脏病结合疾病分期论治大致有如下规律：疾病早期（CKD1-2 期）以肾虚为主，当以补肾固肾为主；疾病中期（CKD3-4 期）脾肾两虚，法当健脾益肾；疾病后期（CKD5期）以脾虚浊毒内盛为主，法当健脾泄浊[40]。

3.2.1 补脾益肾法

《素问·六节脏象论篇》曰：“肾，主蛰，封藏之本，精之处也……脾者，仓廪之本，营之居也。”《素问·上古天真论》载：“肾者主水，受五脏六腑之精而藏之。”在生理上，肾为先天之本，主藏精，得脾胃运化之水谷精微的滋养才能充沛，脾为后天之本，主运化水谷精微，赖肾阳之气温煦以推动气血化生，二脏互生互助。在病理上，肾阳亏虚则不能温煦脾阳，或肾主水失常，水湿泛滥，损伤脾土；脾虚失运，无力化生水谷精微以滋养肾脏，无力运化水湿则水湿内停，影响肾主水的功能[41]。故治疗肾脏病，不仅要补肾，还要兼顾补脾，以后天养先天，令脾胃健运，气机升降有序，水液通调。如《景岳全书·脾胃》云：“然脾为土脏，灌溉四旁，是以五脏中皆有脾气，然脾胃中亦皆有五脏之气。此其互为相使，有可分而不可分者在焉。故善治脾者，能调五脏，即所以治脾胃也；能治脾胃，而使食进胃强，即所以安五脏也。”因此形成CKD3-4 期的重要治疗原则—补脾益肾。大量研究表明诸多补脾类方药可增加益生菌（乳酸菌，双歧杆菌）数量，减少致病菌（大肠杆菌）数量，使肠道菌群得到调整[42-43]。现代医家聂丽芳、张雪梅、黄春林[44-46]等教授重视脾胃，从脾治肾，取得良好的临床效果。

3.2.2 通腑泄浊法

慢性肾脏病的中医病机错综复杂，至中后期以“浊毒内蕴”为关键。《金匮要略·水气病》指出：“夫水病人，目下有卧蚕，面目鲜泽，脉伏，其人消渴，病水腹大，小便不利，其脉沉绝者，有水，可下之。”《素问·汤泉醪醴论》曰：“开鬼门，洁净府，去菀陈莝。”以下法治疗水肿病人。黄春林[46]教授主张应用通腑降浊法来祛邪扶正，其在补脾固肾的基础上，探索了大黄复方制剂灌肠来缓下浊毒，恢复脾胃气机升降，起到“祛邪扶正、降浊保肾”的作用，从而治疗CKD 5 期。戴铭卉[47]等人以通腑泄浊方（生大黄、生槐花、六月雪、蒲公英、生牡蛎、附子）干预CKD 模型大鼠，结果显示给药组大鼠大肠杆菌减少，双歧杆菌增加，血清肌酐、尿素氮、IS含量降低，得出结论通腑泄浊方能够调节CKD 大鼠肠道菌群，降低毒素水平，延缓肾脏损伤。罗学文[48]通过观察比较健脾益肾与通腑泄浊法对CKD5期患者代谢性毒性IS 和肠道菌群的研究发现：通腑泄浊法可能对CKD 患者IS 排泄的增加、内毒素吸收的减少、肠道菌群的调节及肠道屏障保护有关。

3.3 现代治法

3.3.1 微生态制剂

微生态制剂有3种：益生菌、益生元和合生元。

益生菌：益生菌是通过食物或补充剂摄取的可促进宿主健康的活性微生物，主要是由活菌构成，如乳酸杆菌、肠球菌和双歧杆菌，它们可调节肠道菌群，影响炎症状态，削弱致病菌的致病力，协助体内新陈代谢，从而促进尿毒症毒素的排泄。Wang[49]等人在一项研究中发现，腹透患者进行6 个月的益生菌治疗后，这些患者的促炎细胞因子和内毒素降低，并保留了残肾功能，同时增加了抗炎细胞因子IL-10。Ranganathan[50]等人对3-4 期CKD 患者的随访研究显示，口服益生菌组合（嗜酸乳杆菌KB31，长双歧杆菌KB35和嗜热链球菌KB27）后血清尿素水平显着降低，生活质量也有所改善。此外，Yacoub[51]等人分析了全国健康和营养调查（NHANES）的数据，检验益生菌与肾脏参数的关系，频繁使用益生菌与降低蛋白尿肾病风险相关。

益生元：益生元是不可消化的碳水化合物，可选择性的刺激肠道内某些细菌的生长或提高细菌活性从而促进宿主的健康。菊粉、低聚果糖、寡聚半乳糖、乳果糖、低聚木糖等是已知的益生元。益生元虽不能被机体消化，但可被肠道有益菌发酵利用，进而促进肠道有益细菌，如双歧杆菌、乳酸杆菌的生长，平衡肠道菌群。Meijers[52]等人随访HD 患者1 月，发现摄入富含低聚果糖的菊粉后，血清IS 水平及其产生率显著下降。在另一项研究中，Sirich[53]等人证实益生元治疗患者血清游离PCS减少，尿素氮也在下降。

合生元：合生元是将益生菌和益生元以协同作用的形式组合在一起的营养补充剂。Rossi[54]等人在一项研究中评估了合生元治疗对透析前CKD 患者肠道菌群和血清中IS 及PCS 浓度的影响，发现IS 水平降低，PCS 水平无显著变化，并有利的改变了肠道菌群，尤其是双歧杆菌的富集与瘤胃球菌的消耗。

3.3.2 吸附疗法

AST-120 是一种口服吸附剂，由直径0.2-0.4 mm的多孔碳颗粒组成，不溶于水和常见的有机溶剂，可在大肠内吸附肠道菌群生成的尿毒素前体物质。在动物模型中AST-120 有效减少血清PCS 和IS 水平，改善肾间质纤维化和内皮功能障碍[55]。Kikuchi[56]等人予以CKD 大鼠AST-120 治疗后，与对照组相比，实验组大鼠蛋白结合毒素的水平明显降低，且肠道微生物组成亦发生变化，梭菌和类杆菌显著减少。在CKD 患者中，AST-120 治疗可延缓透析开始时间，减缓GFR 的下降和血清肌酐的增加[57]。然而，一项针对2035 名中重度慢性肾病患者进行的临床试验显示，在患者的标准治疗中加入AST-120 并没有显示出明显好处[58]，研究未能达到预期，但这依然是未来治疗肾脏病的研究方向之一。

3.3.3 粪菌移植

粪便菌群移植（FMT）的基本原理是将正常的菌群从健康的供体转接到菌群失调的受体肠道内。其是在结肠镜检查、结肠镜管、灌肠或口服胶囊的帮助下，将分离的粪便制剂转移给受体患者。早在东晋时期，葛洪在医书《肘后救卒方》中描述了患者口服其他健康人的粪便悬浮液治疗食物中毒和严重腹泻，将患者救回，这是历史上首次记载菌群移植。李时珍随后也在《本草纲目》记载了用发酵的粪便、新鲜的粪便悬浮液、干燥的粪便，或者是婴儿粪便有效的治疗腹泻、腹痛、呕吐和便秘。随着最近十几年微生物学的研究发展，人们对FMT 的认识逐渐深入。我国张发明[59]教授于2012 年首次应用现代粪便菌群移植治疗难治性克罗恩病合并肠瘘，取得了良好的效果，随后作为一种特殊器官移植的FMT 逐渐得到推广和重视。FMT 策略已成功应用于治疗艰难梭菌引起的感染，尤其是那些对抗生素治疗没有反应的患者，其目的是修复被破坏的菌群[60]。同样，接受免疫抑制药物治疗的患者，如肾移植患者，有更高的细菌定植风险，引起腹泻，Gu[61]等人曾尝试用FMT 治疗肾移植后难治性腹泻。但目前还没有大规模的研究来检验FMT 对慢性肾病患者肠道菌群恢复的影响，只有一个案例表明，在终末期肾病患者中成功根除了致病细菌[62]。FMT是一个古老的方法，但随着科学技术的进步，又得到新生，使用该方法治疗慢性肾脏病和肠道菌群失调还需要进一步的探索和实践。

4 小结与展望

越来越多的证据表明，在各种肾脏疾病患者中，宿主和肠道菌群之间存在双向关系，肠道菌群与肾脏疾病的相互作用导致肠道菌群失调与肾脏损伤。现在迫切需要更多的研究来进一步探索肾脏疾病肠道菌群的特征，以探究不同肾脏疾病与肠道菌群之间的关系。近年来，肠-肾轴的研究为治疗炎症、肾损伤和尿毒症开辟了新的治疗途径，以预防慢性肾病患者的不良后果，多种有希望的干预措施用于逆转肠道菌群失调并减缓肾脏疾病的进展。常规的治疗方法已遇到瓶颈，而中医药、微生态制剂、口服吸附剂、粪菌移植的应用为CKD 治疗开辟了新途径，但这些治疗措施仍需在大型实验中进一步检验，才能成为肾病患者的主要治疗方法。在未来几年，仍需深入的研究，以发现这一领域的有趣潜力。