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[转载]肠道菌群:慢性肾病预防与治疗的潜在新靶点

已有 90 次阅读 2024-10-14 11:02 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

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慢性肾病(CKD)被称为“隐形的杀手”,“无形的病”,因为该病在早期大多数人没有明显的症状,直到后期肾脏失去过滤血液中废物和多余液体能力时,已经可能导致肾功能衰竭,需要透析或肾移植来维持生命。

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慢性肾病特征是肾脏结构异常或因肾脏损伤导致的肾功能逐渐下降,持续时间至少为 3 个月,并伴有相关的健康后果。全球慢性肾病患病率不断上升,影响全球 10% 以上的人口,全球有超过 8.436 亿人患有慢性肾病。

根据美国疾病控制与预防中心 (CDC) 的数据,美国约有 3700 万人(约占成年人的 15%)患慢性肾病。

慢性肾病的发生通常是一个非常缓慢的过程,最初症状很少。根据 CDC 的数据,90% 患有慢性肾病的成年人并不知道自己患有慢性肾病,而每 2 名肾功能极低且未接受透析治疗的人中,就有 1 名不知道自己患有慢性肾病。

慢性肾病的发生与高血压、糖尿病肥胖等多种风险因素的持续暴露密切相关,导致肾脏排泄功能不可逆地逐渐衰退。尿毒症毒素在血液循环中的积累,对肾脏造成巨大损害,还会影响其他器官和组织,增加心力衰竭和死亡的风险。

遗憾的是,慢性肾病目前尚无法治愈,现有的治疗方法如生活方式的改变、药物治疗和透析只能缓解症状,延缓病情进展。肾移植虽然是终末期肾病患者的治疗选择,但受限于供体数量和漫长的等待期,其可及性有限。因此,迫切需要新的、有效的干预策略来改善慢性肾病患者的预后。

近年来,研究者们将目光投向了肠道微生物群。肠道菌群失调已被证实与慢性肾病的发生和进展密切相关。肠道微生物的多样性和平衡对维持宿主的代谢、免疫和炎症等功能至关重要。在慢性肾病患者中,肠道屏障功能受损,导致肠黏膜通透性增加,有害物质如内毒素和尿毒症毒素更容易进入血液循环,加重肾脏负担

具体而言,慢性肾病患者的肠道菌群中有害菌如变形菌门和放线菌门比例增加,而有益菌如拟杆菌门和厚壁菌门减少。这种菌群失调导致短链脂肪酸等有益代谢物的产生减少,而有害代谢物如三甲胺和吲哚硫酸盐的产生增加。这些有害代谢物进入血液循环后,可诱发炎症和氧化应激加速肾脏纤维化过程。

本文我们来了解一下慢性肾病的发生发展,症状,发病率,病因等,随着对肠-肾轴的深入了解,有助于我们制定优化的干预策略,改善慢性肾病患者的临床结局。

01关于慢性肾病

我们的肾脏主要功能是过滤血液中的多余水分和废物,产生尿液排出体外。为了保持身体正常运转,肾脏会平衡血液中循环的盐分和矿物质(如钙、磷、钠和钾)。肾脏还会分泌激素帮助控制血压制造红细胞强健骨骼

晚期慢性肾病可能导致液体、电解质和废物在体内积聚至危险水平。

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图源:NIDDK

慢性肾病的发展取决于个人的年龄、合并症、反复急性肾损伤、蛋白尿水平等。肾功能下降超过三个月称为慢性

大多数患有慢性肾病的人会出现高滤过、肾肥大、小管间质纤维化、肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活和内皮屏障破坏,导致肾小球滤过率和肾脏排泄效率降低

具体如何定义慢性肾病?

根据“改善全球肾脏病预后”组织 (KDIGO) 的定义,慢性肾病目前定义为肾小球滤过率 (GFR) 降低<60 mL/min/1.73 m 2(GFR 分类 G3a–G5),或以肾脏损害形式出现的其他肾脏结构或功能异常,对健康有影响,持续至少 3 个月

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doi.org/10.3390/ijms251910429

▼慢性肾病的主要分类及其特点

慢性肾病的特点是病情进展缓慢,不可逆发病相对隐匿。该病的显著特点是并发症风险增加,死亡主要与血管疾病有关。

◑ 根据肾功能分级分类

按照肾小球滤过率(GFR)进行分级,慢性肾病通常分为五个阶段,阶段越高,肾功能越差,对患者生活质量和预期寿命的影响越大:

1

GFR ≥ 90 mL/min

通常肾功能正常,可能存在其他肾脏病理改变。

2

GFR 60-89 mL/min

轻微肾功能减退,肾功能异常的早期迹象。

3

GFR 30-59 mL/min

中度肾功能减退,有可能出现明显的临床症状。

4

GFR 15-29 mL/min

重度肾功能减退,需进行透析或等待肾移植。

5

GFR < 15 mL/min

终末期肾病(ESRD),需进行透析或肾脏移植。

随着肾功能的降低,患者面临更高的并发症风险,包括心血管疾病、贫血和电解质紊乱等。

◑ 根据病因分类

慢性肾病还可以依据病因进行分类:

  • 糖尿病肾病

  • 高血压肾病

  • 慢性肾小球肾炎

  • 多囊肾病

  • 肾脏结构性疾病

◑ 依据临床表现分类

根据临床症状和生化指标的不同,慢性肾病可以进一步分为:

  • 无症状期:早期慢性肾病,可能没有明显的临床症状,但实验室检查可能发现异常。

  • 代谢性并发症期:随着肾功能进一步下降,患者可能出现如水钠潴留、酸碱失衡、钾和磷的异常等代谢问题,导致症状加重。

  • 透析需求期:第4和第5阶段,迫切需要透析的患者将面临无法自然排除代谢废物。

维持肾脏健康的策略,尤其是在早期阶段,将是预防慢性肾病发展的关键因素。

▼慢性肾病的流行病学

根据统计,慢性肾病的全球流行率约为13%

对于高危人群,如糖尿病患者,其慢性肾病的发病率可高达35%以上。

  • 根据世界卫生组织数据,慢性肾病在成年人中的患病率在多项研究中显示为10%~15%不等。

  • 男性患慢性肾病的风险高于女性,尤其是在40岁以上的群体中。

据欧洲肾脏健康联盟统计,慢性肾病的发病率在老年人群中较高

  • 从45-64岁年龄段每百万人口约50例

  • 上升到65-74岁年龄段每百万人口约350例

  • 在75岁以上人群中更是达到每百万人口500例或更多。

其中大多数 (10.6%) 处于疾病晚期3-5 期),0.1% 处于 5 期。当然这个百分比可能不准确,因为1-2 期慢性肾病的人群可能并不知道自己的病情,这可能导致上述数据被低估扭曲。

5 期患者数量较少,是因为慢性肾病患者过早死亡的可能性比患肾衰竭的可能性高出五到十倍

▼慢性肾病的临床症状和体征

慢性肾病(CKD)是一种长期进行性肾脏疾病,随着病情的进展,患者可能会出现多种临床症状和体征。以下是慢性肾病的一些主要表现:

早期无症状阶段

慢性肾病的早期阶段,患者常常无明显症状,可能仅在常规体检时通过血液或尿液检查发现肾功能异常。因此定期监测高危人群(如糖尿病或高血压患者)是至关重要的。

水钠潴留

随着肾功能的逐渐下降,患者可能会出现水钠潴留,这可能导致:

  • 浮肿:尤其是下肢、脚踝或面部浮肿,常常在夜间或长时间坐姿后加剧。

  • 高血压:由于体内多余的钠和水分,引发循环血容量增加,进而导致高血压问题。

尿液变化

  • 尿量减少(少尿或无尿):在肾功能严重受损的情况下,患者可能排尿明显减少或者完全无尿。

  • 尿液性状改变:可能出现尿液泡沫增多(提示蛋白尿),或尿液颜色改变(如血尿)。

代谢性酸中毒

慢性肾病患者由于肾脏排除酸的能力下降,会出现代谢性酸中毒,其典型症状包括:

  • 呼吸急促:通过深呼吸排出过量二氧化碳以缓解酸中毒。

  • 乏力:因酸负荷增加,患者可能感到极度疲倦。

疲劳与虚弱

随着肾功能下降,患者常常感到持续的疲乏虚弱。部分患者可能出现贫血(通常与肾脏无法生成足够的红细胞生成素有关),导致:

  • 乏力和虚弱感:贫血症状使得身体活动耐力下降。

  • 心悸和气促:由于氧输送不足,患者可能在轻微体力活动后感到心跳加速。

肾性骨病

随着肾功能的下降,钙、磷代谢失衡可能会导致肾性骨病。相应的临床表现包括:

  • 骨骼疼痛:尤其在骨髓中出现功能障碍时,患者可能感到疼痛。

  • 骨折风险增加:骨质疏松,患者更易骨折。

神经系统症状

  • 感觉异常:如四肢麻木、刺痛感、肌肉抽搐。

  • 认知障碍:慢性肾病可能伴随认知障碍,包括注意力不集中、记忆力减退等。

心血管相关症状

  • 心脏病症状:慢性肾病患者因高血压和其它心血管病因,出现胸痛或心悸等症状。

  • 心衰症状:如呼吸困难、加重的疲劳感也可能出现在晚期肾病患者中。

皮肤和其他系统表现

  • 皮肤病变:慢性肾病患者可能出现皮肤干燥、瘙痒等症状,尤其是在透析后。

  • 体重变化:某些患者因流失食欲或病理因素体重下降,另一些患者可能因水肿而体重增加。

▼慢性肾病的风险因素

任何人任何年龄都可能患上慢性肾病。但有些人的风险比其他人更高。最常见的风险因素是:

高血压和糖尿病高血压糖尿病是慢性肾病最常见的病因之一。这两种疾病通过引起肾脏血管的损伤,导致肾小球硬化和肾功能下降。

脱水:脱水,尤其是与高温相关的反复脱水,可能导致永久性的肾脏损伤。这可能通过激活血管加压素、醛固酮-果糖激酶途径和慢性高尿酸血症等机制实现。

年龄:随着年龄的增长,肾脏的质量和功能会逐渐下降,这是慢性肾病的一个重要风险因素。衰老过程中细胞衰老,特别是肾小管上皮细胞的衰老,会导致慢性炎症,进而推动慢性肾病的进展。

遗传因素:某些单基因疾病也是成人慢性肾病的原因之一。

肾小球疾病和肾小管疾病:肾小球疾病(如糖尿病肾病和肾淀粉样变性)和肾小管疾病(如急性肾衰竭后发展为慢性状态)是导致慢性肾病的重要原因。

缺氧:肾脏组织的缺氧是推动慢性肾病进展的一个重要因素。缺氧条件下,肾脏组织的持续炎症攻击是通过诱导白细胞获得粘附表型来实现的。

氧化应激和免疫系统的作用:氧化应激、免疫系统的异常活动、中性粒细胞弹性蛋白酶相关脂ocalin和基质金属蛋白酶的活动在慢性肾病的发展和进展中起着重要作用。

肠道菌群失调:这也在正常稳态的维持和慢性肾病中的失调中起着关键作用。这在接下来的章节我们会详细阐述。

共病条件:除了高血压和糖尿病外,其他共病条件,如肥胖、吸烟和性别(在男性中更为显著),也与慢性肾病的发展有关。

环境毒素和农药暴露:在低收入和中等收入国家或地区,环境毒素(如重金属暴露、农药使用、真菌毒素、水污染和蛇咬)被认为是慢性肾病未知病因的潜在原因。

其他因素:包括但不限于心血管疾病、HIV感染、代谢综合征、药物引起的肾病(如非甾体抗炎药引起的肾病)等也是慢性肾病的潜在病因。

这种进行性的疾病不仅影响患者的肾功能,而且与多种并发症有关,包括心血管疾病、贫血、骨代谢紊乱等。随着病情的发展,慢性肾病患者的症状可能包括尿量改变、水肿、疲劳、恶心和认知功能下降等。

随着对慢性肾病的理解不断深入,研究人员开始关注肠道微生物群在慢性肾病进展中的作用。肠道微生物群的组成和功能在慢性肾病患者中可能会发生显著变化,这些变化可能会通过多种机制影响慢性肾病的进展,包括影响宿主的免疫系统、代谢途径和炎症反应等。接下来我们具体来了解这其中的机制,这对于开发新的治疗策略和管理慢性肾病患者的病情具有重要意义。

02肠道微生物群及其代谢物如何影响慢性肾病进展

近年来,随着医学研究的深入,人们逐渐认识到肠道菌群与慢性肾病之间存在着密切的联系。

一方面,慢性肾病患者的肾功能下降导致体内毒素积累,这些毒素可通过血液循环影响肠道环境,进而破坏肠道菌群的平衡;另一方面,肠道菌群失调会产生更多的有害代谢物,尿毒症毒素如吲哚硫酸盐和对甲苯磺酸盐,这些物质通过肠-肾轴加重肾脏的损伤。此外,肠道菌群失调还可能导致肠道屏障功能下降,使得细菌和内毒素更易进入血液,引发全身性炎症反应,进一步加剧慢性肾病的进展。

下面我们来详细了解一下慢性肾病患者的具体肠道菌群变化特征:

慢性肾病患者的肠道菌群组成有何特点?与健康人群相比有何不同?

慢性肾病肠道菌群基本特征

慢性肾病患者肠道菌群失调,主要表现为:

有害菌增多有益菌减少。

有害菌增多:

  • 变形菌门、肠杆菌科、链球菌科、链球菌属、嗜胆菌属(Bilophila)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、克雷伯菌属(Klebsiella)、Escherichia-Shigella等增多。

  • 具有产尿毒症毒素能力的细菌科增多,如Clostridiaceae、Enterobacteriaceae和Verrucomicrobiaceae等。

  • 产脂多糖的革兰氏阴性菌如Corynebacteriaceae、Pseudomonadaceae、Enterobacteriaceae增多。

有益菌减少:

  • 厚壁菌门、普雷沃氏菌科、普雷沃氏菌属、产碱菌科(Alcaligenaceae)、罗氏菌属(Roseburia)、Faecalibacterium属等减少

  • 产短链脂肪酸菌如Lactobacillaceae、Prevotellaceae减少

  • 益生菌如双歧杆菌属、乳杆菌属等减少

  • 菌群多样性降低

  • 肠道pH值升高,有利于蛋白质发酵菌生长

  • 肠道通透性增加,有害物质更易进入血液

肠道菌群失调如何影响慢性肾病进展?

这种菌群失调会导致:

  • 尿毒症毒素如吲哚硫酸盐、对甲酚硫酸盐等产生增加

  • 短链脂肪酸产生减少

  • 肠道屏障功能受损

  • 炎症反应增强

  • 加速慢性肾病的进展

因此,调节肠道菌群、增加有益菌、减少有害菌是改善慢性肾病患者预后的一个重要策略。

肠道菌群生物标志物

肠道菌群有潜力成为慢性肾病早期诊断和预后监测的生物标志物。

早期诊断标志物:

  • Akkermansia (AUC =0.753)

  • Lactobacillus(AUC =0.792)

  • Ruminococcus (AUC = 0.771)

  • Roseburia (AUC = 0.803)

这些细菌属可以较准确地区分慢性肾病患者和健康对照。

疾病进展标志物:

Escherichia-ShigellaPrevotella9(AUC = 0.86)可以准确区分糖尿病肾病患者和年龄/性别匹配的糖尿病患者。

随着慢性肾病的进展,一些特定菌种的变化:

增加的菌种:

  • Citrobacter freundii ↑↑

  • Citrobacter werkmanii ↑↑

  • Flavonifractor plautii ↑↑

  • Anaerostipes caccae ↑↑

减少的菌种

  • Methanobrevibacter smithii ↓↓

  • Coprococcus comes ↓↓

  • Coprococcus eutactus ↓↓

特定慢性肾病阶段的标志菌:

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肾移植患者的特征菌群:

与健康对照相比,肾移植患者的肠道菌群特征类似于慢性肾病3-4期患者,表现为:

  • 拟杆菌门,变形菌门,梭菌目,肠杆菌科增加

  • 厚壁菌门,毛螺菌科,瘤胃球菌科,Faecalibacterium减少。

这些菌群变化与慢性肾病进展相关,可能通过以下机制影响疾病:

  • 产生尿毒症毒素

  • 减少短链脂肪酸产生

  • 破坏肠道屏障功能

  • 增加炎症反应

首先,失调的肠道菌群导致肠道屏障功能受损,使得内源性和外源性毒素(如脂多糖,LPS)进入血液。这些毒素通过激活全身性炎症反应增强肾脏的负担,进而导致肾功能损害。脂多糖可以与Toll样受体4(TLR4)结合,诱导炎症介质的释放,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6),这些介质加重肾脏的炎症反应

其次,肠道微生物产生的代谢物,尤其是短链脂肪酸,在维持肾脏健康中发挥着关键作用。短链脂肪酸生成减少与肠道菌群失调相关,导致的肠道屏障功能进一步减弱,使肾脏暴露于更高的毒素水平和炎症状态

慢性肾病与肠道菌群失调之间的恶性循环

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doi.org/10.1186/s12967-023-04455-2

菌群代谢物

短链脂肪酸

SCFAs(短链脂肪酸)主要通过以下几个方面影响慢性肾病:

• 通过抑制NF-κB活性和MAPK信号通路来减少促炎因子的产生

• 激活Nrf2通路,增强抗氧化防御能力。

• 通过AMPK/mTOR信号通路调节自噬,延缓CKD进展

• 改善CKD患者胰岛素敏感性和葡萄糖稳态。

• 调节T细胞和B细胞分化,参与免疫调节。

吲哚硫酸盐(IS)

•IS是一种强效的尿毒症毒素,对肾脏和血管系统有负面影响。

•IS可以促进内皮功能障碍和炎症。

•它增加氧化应激,上调转录因子NF-κB的表达(与炎症有关),并下调转录因子Nrf2(与抗氧化防御有关)。

•IS可以通过影响调节骨化血管平滑肌细胞(VSMCs)转分化的microRNAs来促进血管钙化。

•它可以下调miR-29b,这是一种血管钙化的抑制因子。

•IS可以激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统,上调血管紧张素II 1型(AT1)受体,下调2型(AT2)受体。

•在慢性肾病(CKD)患者中观察到的浓度下,IS可以增强血管紧张素II对VSMCs的有害作用。

对甲酚硫酸盐(PCS)

• PCS与心血管损伤有关,随着肾小球滤过率(GFR)下降而在血清中累积。

•它可以促进VSMCs的迁移和增殖,这是血管钙化发展的关键细胞事件。

•PCS可以触发内皮细胞和VSMCs中氧化应激。

•它可以诱导主动脉壁平滑肌收缩,导致主动脉壁向内的共性重塑。

•PCS与动脉僵硬度、血管钙化和颈-股脉搏波速度有关。

•它可以促进主动脉炎症和钙化,通过急性期反应和凝血信号通路。

•PCS与内皮功能障碍、动脉僵硬度、血管钙化、心血管事件和全因死亡率有关。

三甲胺N-氧化物(TMAO)

•TMAO可以剂量依赖性地增加VSMCs中的钙含量,促进血管钙化。

•它刺激与VSMCs骨化分化相关的基因(如Runx2和BMP2)的表达。

•TMAO可以增加矿物质含量,上调负责VSMCs向骨样细胞转分化的基因。

•它可以激活NLRP3炎症小体和上调NF-κB,这些都与IL-1β的转录有关。

•TMAO与主要不良心血管事件的发生有关。

•它可以加速肾功能障碍的进展,影响肾小管间质纤维化和胶原沉积的发展。

•TMAO与高血压风险增加、不良心血管事件和全因死亡率有关。

铁死亡

铁死亡是一种新型的铁依赖性、脂质过氧化驱动的细胞死亡形式。

肠道菌群与多种器官、组织和疾病中的铁死亡有关

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doi.org/10.1038/s41420-024-02000-8

铁死亡影响慢性肾病的方式主要如下:

○ 氧化应激和炎症反应

铁死亡导致活性氧(ROS)积累,这会加剧氧化应激,进而引发炎症反应,对肾脏细胞造成损伤

注:谷氨酰胺支链氨基酸的代谢与铁死亡密切相关,它们可以通过不同机制影响谷胱甘肽合成、ROS生成和铁死亡过程。

○ 脂质代谢紊乱和脂质积聚

铁死亡涉及多不饱和脂肪酸(PUFAs)的过氧化,这些物质在脂质代谢中起着重要作用。慢性肾病与脂质代谢紊乱脂质积聚有关。脂质的积聚可激活先天免疫系统,促进炎症纤维化,引发线粒体和肾细胞损伤,并驱动慢性肾病进展。

○ 肾脏细胞损伤

铁死亡导致的细胞死亡,如果发生在肾脏,将直接导致肾脏细胞的丧失,影响肾脏功能。

肠道菌群与铁死亡的关系主要表现在:

○ 代谢物的影响:

肠道菌群通过其代谢产物,如短链脂肪酸、胆汁酸、色氨酸代谢物等,影响宿主的代谢平衡和免疫状态,进而可能影响铁死亡的过程。

肠道菌群代谢物,如丁酸盐通过Nrf2/GPX4信号通路改善溃疡性结肠炎中的铁死亡,保护肠道粘膜屏障的完整性。

○ 免疫调节:

肠道菌群在维持宿主免疫平衡中起着关键作用。肠道菌群失衡可能导致系统性炎症,影响铁死亡的调节。

○ 铁代谢调节:

肠道菌群参与宿主肠道中铁的吸收和储存,影响铁代谢,进而可能影响铁死亡。

与铁死亡相关的肠道菌群有:

  • 鼠李糖乳杆菌:通过调节肠道菌群,影响胆固醇和甘油三酯代谢,可能间接影响铁死亡过程。

  • 大肠杆菌:可能通过增强脂质分解代谢,影响脂质过氧化和铁死亡。

  • Escherichia fergusonii:通过分泌小RNA干扰宿主肝脏脂质β-氧化,促进肝脏脂肪积累,可能与铁死亡有关。

通过球形红杆菌(Rhodobacter sphaeroides)发酵获得的富含辅酶Q10的南瓜汁不仅具有抗氧化能力,尤其是铁离子还原抗氧化能力,而且还能调节哺乳动物的肠道菌群,保护肠道屏障。

总的来说,铁死亡在慢性肾病中的作用和肠道菌群的联系是一个复杂的过程,涉及多种代谢途径和细胞信号传导机制。慢性肾病患者应多食用富含膳食纤维的食物避免食用高胆碱食物,如 L-肉碱和磷脂酰胆碱,因为肠道菌群代谢胆碱产生的三甲胺-N-氧化物促进慢性肾病进展和死亡风险。

03慢性肾病相关的口腔问题

流行病学研究表明,慢性肾病患者很容易患上多种口腔疾病。

肾功能障碍会导致血清和唾液中尿素浓度升高,导致患者(尤其是晚期慢性肾病患者)因尿毒症而反复出现口臭。在口腔中,过量的尿素会被尿素酶阳性的口腔微生物群转化为氨,从而减少唾液流量并导致口干,这通常在终末期肾衰竭患者中常见。

慢性肾病患者在摄入食物后常常会感觉到不舒服的金属味道,这会导致食欲下降营养摄入不良蛋白质能量消耗综合征

除了这些机制之外,其他因素,包括唾液 pH 值改变、口腔卫生不良、菌群失调、使用多种药物以及免疫反应改变,都可能大大增加患牙周病的风险

▼直接:慢性肾病与牙周病之间的双向联系

某些因素同时增加了慢性肾病和牙周疾病的风险,如糖尿病、高血压、吸烟等。这些共同的风险因素进一步强化了两种疾病之间的联系。

两者之间也存在很大关联,慢性肾病患者的全身状况可能会加剧牙周炎症,而牙周炎症通过促进全身性炎症反应,又可能进一步损害肾脏健康。

慢性肾病对牙周疾病的影响

慢性肾病的营养不良状况、代谢性酸中毒、氧化应激、低度炎症会对口腔健康和牙周产生影响。

a) 免疫功能下降:慢性肾病患者的免疫系统通常受到抑制,这使得他们更容易受到口腔感染和牙周疾病的影响。

b) 尿素浓度升高:慢性肾病晚期患者体内尿素浓度升高,导致唾液中尿素浓度也随之升高。口腔中的细菌将尿素转化为氨,这可能改变口腔pH值,影响口腔微生态平衡。

c) 矿物质代谢紊乱:慢性肾病患者常见钙磷代谢紊乱,这可能影响牙齿和牙槽骨的健康,增加牙周疾病的风险。

d) 药物副作用:一些用于治疗慢性肾病的药物可能有口腔副作用,如口干,增加了口腔感染的风险。

e) 营养不良:慢性肾病患者常见的营养不良状态可能影响口腔组织的修复能力,加重牙周疾病。

慢性肾病与牙周炎的直接关联机制

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doi:10.3390/biomedicines11113033

牙周疾病对慢性肾病的影响

a) 系统性炎症:

牙周疾病是一种慢性炎症性疾病,可导致口腔内细菌和炎症因子进入血液循环。这些炎症因子(如IL-6、TNF-α、CRP、IL-8、IL-1β)可以引起全身性的低度炎症反应,进而影响肾脏功能。

b) 内皮功能障碍:

牙周病原体可以附着并侵入冠状动脉内皮细胞,导致动脉粥样硬化和血管功能障碍。这种机制同样可能影响肾脏血管,导致肾功能下降

c) 氧化应激:

牙周疾病会增加体内的氧化应激水平,这可能导致肾脏组织的损伤和纤维化。

d)基质金属蛋白酶

基质金属蛋白酶(MMP)是一组参与组织修复和细胞凋亡的酶,它们在牙周炎症期间上调,并在肾脏中参与调节炎症反应和慢性纤维化,牙周病诱导的全身性MMP过度表达可能导致肾脏损害。

e) 微生物群相关:

菌群失调:如牙龈卟啉单胞菌T. denticola, S. noxia, A.actinomycetemcomitans, V. parvula导致IgG水平升高,这与肾功能受损有关。

菌群易位:口腔中的致病菌可能通过血液循环到达肾脏,直接或间接地影响肾脏功能。

口腔-肠道-肾脏轴的概念为我们提供了一个全新的视角,来理解慢性肾病与牙周病之间的联系。口腔中的微生物可以通过血液循环到达肠道影响肠道微生物群的平衡,进而通过肠道-肾脏轴影响肾脏健康。

▼间接:口腔-肠道-肾脏轴

口腔-肠道-肾脏轴是一个复杂的动态系统,在慢性肾脏病中发挥着重要作用。这个系统的各个组成部分之间存在着密切的相互作用,形成了一个复杂的网络。以下是这个系统如何动态互作的详细解释:

牙周病与慢性肾病之间的间接关联机制

口腔-肠-肾轴

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doi:10.3390/biomedicines11113033

口腔 ⇋ 肠道

● 口腔微生物群落影响肠道微生物组成口腔中的细菌可以随唾液进入消化道,影响肠道微生物的组成。特别是在牙周病患者中,口腔病原体可能会定植在肠道中。

● 共同的炎症通路

口腔和肠道炎症可能共享一些共同的炎症通路,如NF-κB和NLRP3炎症小体的激活。

● 细菌转位

口腔病原体可能通过肠道进入血液循环,影响全身健康。

肠道 ⇋ 肾脏

● 肠道微生物代谢物影响肾功能肠道微生物产生的代谢物,如短链脂肪酸、三甲胺N-氧化物(TMAO)等,可直接影响肾功能。

● 尿毒症毒素的产生和吸收肠道微生物参与尿毒症毒素的产生,而这些毒素会进一步损害肾功能。

● 肠道通透性增加慢性肾病可导致肠道屏障功能受损,增加细菌和内毒素的转位,加重全身炎症。

肾脏 ⇋ 口腔

● 尿毒症对口腔健康的影响慢性肾病患者体内尿素浓度升高,可导致口腔pH值改变,影响口腔微生物环境。

● 免疫功能改变慢性肾病导致的免疫功能障碍可能增加口腔感染的风险。

● 矿物质代谢紊乱慢性肾病患者常见的钙磷代谢紊乱可能影响牙齿和骨骼健康。

▼牙周治疗对肾功能的积极影响

牙周治疗

牙周治疗通过改善 eGFR 和肌酐水平,并降低炎症标志物(如 IL-6、CRP、ROS)对终末期肾病患者的肾功能产生积极影响。

强化牙周治疗还与接受腹膜治疗和血液透析患者的营养参数和铁利用率改善有关。3 个月牙周治疗显著降低了慢性肾病患者的全身 TNF-α 水平和其他炎症参数(IL-6、hs-CRP 和正五聚蛋白-3)。

牙周治疗可改善 ESRD 腹膜透析患者的全身炎症、营养状况和促红细胞生成素反应性。

一项为期 6 个月的随机对照临床试验旨在评估非手术牙周治疗对ESRD患者临床反应和全身状态的影响,结果表明,牙周临床参数以及 IL-6、铁蛋白、白蛋白、肌酐、血尿素氮和转铁蛋白水平均有显著改善

一项全国性队列研究报告称,非手术性牙周治疗(尤其洁牙)效果与慢性肾病患者进展至ESRD、重大不良心血管事件、感染和全因死亡风险降低显著相关。

口腔预防措施

预防措施中,改善口腔卫生与慢性肾病发病率下降相关。

一项回顾性纵向研究报告称,刷牙频率对eGFR下降或透析需求有积极影响。

一项初步研究作者指出,强化牙科预防可能是减少全身炎症并随后降低慢性肾病儿科患者过早发生心血管疾病的一种有前途的方法。

多项研究的结果,提醒临床医生和患者注意口腔健康在控制肾功能方面的关键作用。

04慢性肾病相关疾病▼糖尿病肾病

糖尿病肾病 (DKD) 是 1 型和 2 型糖尿病的严重并发症,是终末期肾病主要原因

糖尿病肾病的患病率和发病率逐年增加,大约30%~40%糖尿病患者会患上糖尿病肾病。

这种慢性肾病的标志是:

  • 白蛋白尿水平升高

  • 肾脏纤维化进行性加重

  • 肾小球滤过率降低

除了传统代谢因素,即高血糖高血压外,肠道菌群的变化被认为是新型的重要影响因素之一。

肾功能下降导致尿素、尿酸等代谢废物在血液中积聚。这些代谢废物通过肠道分泌入肠腔,改变肠道环境。肠道环境改变引起肠道菌群失调。

糖尿病肾病患者的肠道菌群与健康人有明显差异,双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌减少肠杆菌等致病菌增加

关于糖尿病肾病肠道菌群变化的研究

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doi.org/10.3389/fcimb.2024.1359432

肠道菌群:辅助判别的生物标志物

糖尿病肾病患者肠道菌群组成发生显著变化,可作为临床鉴别诊断或活检确诊糖尿病肾病的生物标志物。对于有肾活检禁忌症的患者,肠道菌群检测可能是一个重要的替代方案

四川省经活检确诊的14例糖尿病肾病患者中,Prevotella_9属可准确区分糖尿病患者与健康对照,受试者AUC为 0.900。

大肠杆菌-志贺氏菌Prevotella_9也可准确区分经活检确诊的糖尿病肾病患者与糖尿病患者,AUC为0.860,有助于诊断糖尿病肾病。

山西地区 35 例经穿刺活检确诊的糖尿病肾病患者研究发现结果存在差异,其中Flavonifractor(AUC=0.909)或Eisenbergiella(AUC=0.886)可准确鉴别糖尿病肾病与糖尿病患者,可能与南北地区及饮食习惯差异有关

下列可有效区分糖尿病肾病患者与健康对照组:

• Colatridium sp. CAG_768 (AUC=0.941)

• Bacteroides propionicifaciens (AUC= 0.905)

• Colatridium sp. CAG_715(AUC=0.908)

多元线性回归分析显示,Fusobacterium varium、Pseudomonadales、Prevotella sp. 3 联合检测对 糖尿病肾病患者具有较高的鉴别价值。

这些结果提示,肠道菌群可能是诊断糖尿病肾病的有效方式。但目前研究表明,用于诊断糖尿病肾病的肠道菌群生物标志物在不同地区和种族之间存在差异。因此,还需要更多临床研究来探讨其应用价值。

氨基酸代谢:

N-乙酰天门冬氨酸、L-缬氨酸、甜菜碱、异亮氨酸、天门冬酰胺和L-蛋氨酸水平升高

在糖尿病肾病中,肾脏对氨基酸的重吸收和代谢能力下降,导致这些物质在血液中积累

L-亮氨酸和异亮氨酸水平与肾小球滤过率快速下降显著相关

这两种分支链氨基酸的水平升高可能是肾功能下降的早期标志。它们可能参与胰岛素抵抗和炎症过程,加速肾功能恶化。

谷氨酰胺水平升高

谷氨酰胺是一种重要的氨基酸,参与多种代谢过程。其水平升高可能反映了氮代谢的紊乱和肾脏对氨的处理能力下降

脂肪酸代谢

硬脂酸水平升高

硬脂酸是一种饱和脂肪酸,其水平升高可能与脂质代谢紊乱和胰岛素抵抗有关。

亚油酸水平降低

亚油酸是一种必需脂肪酸,具有抗炎作用。其水平降低可能加剧糖尿病肾病相关的炎症反应。

其他代谢物:

  • 谷氨酸、2-氨基-3-甲基咪唑(4,5-f)喹啉和L-脯氨酸水平升高

  • 1,3,7-三甲基尿酸、高肉毒碱、肾上腺素、N-乙酰腐胺和麻黄碱水平降低

短链脂肪酸(SCFAs):

  • 戊酸和己酸水平显著降低

  • 乙酸、丙酸和丁酸水平降低

尿毒症毒素:

  • 苯基硫酸盐水平升高,与蛋白尿严重程度相关。

苯硫酸盐可以直接损害肾脏增加氧化应激促进肾脏纤维化,从而加速糖尿病肾病的进展。

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doi.org/10.3390/biom14091153

  • 苯硫酸盐形成的主要途径是通过肠道微生物分解膳食酪氨酸。

  • 酪氨酸在细菌酶酪氨酸苯酚裂解酶的作用下转化为苯酚,然后在肝脏中进一步转化为苯硫酸盐。

  • 苯硫酸盐通常由肾脏清除,但会在肾脏中积聚并导致进一步的肾脏损害。

减轻苯硫酸盐对肾脏有害影响的策略:

  1. 酪氨酸苯酚裂解酶抑制剂或阻断剂;

  2. 限制或减少膳食中酪氨酸摄入量;

  3. 通过直接血液灌流吸附蛋白结合苯硫酸盐;

  4. 具有抗氧化和抗炎特性的天然产物

慢性肾病相关认知障碍和抑郁风险

慢性肾病患者中16-38%存在认知障碍,肾功能与认知障碍和痴呆的发展相关。

肠道微生物失调和尿毒症毒素积累确实会影响血脑屏障(BBB)完整性,可能导致认知功能障碍。同时,慢性肾病患者更容易出现抑郁和认知障碍,这与肠道微生物改变和炎症有关。

肠道微生物失调和尿毒症毒素对血脑屏障的影响

  • 肠道微生物失调会导致产生更多尿毒症毒素,如吲哚硫酸盐(IS)、对甲酚硫酸盐(PCS)和三甲胺N-氧化物(TMAO)。这些毒素可以穿过血脑屏障,直接影响中枢神经系统功能。

  • 尿毒症毒素可以激活炎症通路,增加氧化应激,损害内皮细胞功能。这些作用会导致血脑屏障完整性受损,增加其通透性。

认知功能障碍与肠道微生物和尿毒症毒素的关系

  • 尿毒症毒素可以改变神经营养因子的分泌,如脑源性神经营养因子(BDNF)。BDNF对神经发生、分化和神经可塑性至关重要,是长期记忆的基础。

  • 慢性肾病患者BDNF水平较低,肾移植后BDNF水平会增加。

  • 肠道微生物可以产生和代谢神经递质,如血清素、多巴胺、γ-氨基丁酸(GABA)、组胺和乙酰胆碱,这些都影响情绪、行为和认知。

  • 轻度认知障碍的老年人肠道微生物组成发生改变,如拟杆菌增加,瘤胃球菌、丁酸菌和草酸杆菌减少。

慢性肾病患者抑郁和认知障碍与肠道微生物和炎症的关系

  • 慢性肾病中炎症水平升高,免疫反应改变,加上肠道微生物失调,可能进一步促进神经炎症和神经退行性过程。

  • 重度抑郁障碍患者,放线菌门增多,拟杆菌门减少。

  • 肠道微生物可以通过免疫、内分泌和神经通路与CNS建立联系。

  • 肠道微生物产生的代谢物如短链脂肪酸可以调节小胶质细胞的成熟和功能,从而影响大脑健康。

  • 慢性肾病相关的CNS疾病可能基于两个假说:血管假说(内皮功能障碍)和神经退行性假说(尿毒症毒素直接或间接损害CNS)。

总之,肠道微生物失调和尿毒症毒素积累通过影响血脑屏障完整性、改变神经递质和神经营养因子水平、促进炎症和氧化应激等多种机制,增加了慢性肾病患者出现认知功能障碍和抑郁的风险。这强调了维持健康肠道菌群和控制尿毒症毒素水平,对慢性肾病患者神经健康的重要性。

▼慢性肾病与肌肉减少症

慢性肾脏病患者中肌肉减少症的发病机制是多方面的。

慢性炎症

首先,慢性炎症状态是导致肌肉减少症的一个重要因素。在慢性肾病患者中,系统性炎症反应指数(SIRI)与疾病的发生呈正相关,炎症因子如TNF-α、IL-6、IL-8等水平升高,这些炎症因子可以促进肌肉蛋白的降解抑制肌肉生长。

炎症介质参与了导致肌肉减少症发生的多种机制

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doi.org/10.3390/ijms25158474

代谢毒素积累

其次,代谢激素调节障碍也与肌肉减少症的发展有关。慢性肾病患者常伴有代谢性酸中毒和尿毒症毒素的积累,这些因素可以导致胰岛素抵抗、线粒体功能下降,进而影响肌肉功能和肌肉质量的维持。

肠道菌群失调

慢性肾病患者的肠道菌群失调也是一个不可忽视的因素。研究发现,慢性肾病患者的肠道菌群组成发生了显著变化,如拟杆菌门和变形菌门的增加厚壁菌门的减少

肠道失调与肌少症之间潜在联系

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慢性肾病状态减少了乳酸杆菌的存在,这与抑制其与肌肉健康相关的有益作用有关:

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doi.org/10.3390/ijms25158474

代谢产物:硫酸吲哚酚和色氨酸

肠道菌群代谢产物硫酸吲哚酚(IS)在慢性肾病和肌肉减少症中起重要作用。

IS通过以下机制影响健康:

  • 肠道屏障损伤:

IS抑制肠上皮细胞的线粒体自噬,损害肠道屏障,可能通过IRF1-DRP1轴影响线粒体功能。

  • 炎症和纤维化:

IS作为AhR的激动剂,激活AhR/NF-κB通路,促进炎症和纤维化,这与慢性肾病和肌肉减少症的发展有关。

  • 肌肉代谢影响:

IS在肌肉中激活NRF2,过度激活抗氧化反应,导致TCA循环减缓和ATP产生不足,进而引起肌肉无力和萎缩

肠道微生物群产生的另一种代谢物是色氨酸,一种具有吲哚结构的氨基酸,色氨酸可以作为 AhR 的配体,AhR激活增加会导致线粒体损伤,从而导致肌肉损伤和萎缩

miRNA表达异常

微小RNA(miRNA)的异常表达也参与了慢性肾病相关肌肉减少症的发病机制。例如,miR-29amiR-29b的表达降低与肌肉减少症有关,它们通过影响YY1蛋白的表达来调节肌肉细胞的分化和凋亡。

总的来说,慢性肾脏病相关肌肉减少症的发病机制涉及炎症、代谢紊乱、肠道菌群失调和miRNA表达异常等多个方面。针对这些机制的治疗策略,如抗炎治疗、调节代谢、改善肠道菌群和miRNA治疗等,可能是未来治疗慢性肾病相关肌肉减少症的潜在方法。

▼肾结石

泌尿系统结石是全球主要的健康问题,全球约 10-15% 的人一生中至少会经历一次。

泌尿系统结石的起因复杂且多方面,涉及遗传倾向、饮食习惯、液体摄入以及肥胖、糖尿病和高血压等潜在健康状况。结石的形成主要是由于尿液中含有钙、草酸盐、磷酸盐、尿酸盐、胱氨酸等矿物质过饱和,这个过程受尿液 pH 值以及结晶抑制剂和促进剂之间的平衡影响。

肠源性高草酸尿症

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doi.org/10.1016/j.clinre.2024.102322

在生理条件下(左图),草酸的吸收受到限制,因为草酸钙复合物在结肠中不被吸收。在吸收不良状态下,例如短肠综合征或其他引起吸收不良的疾病(右图),结肠中的脂肪酸会导致钙螯合(皂化)。草酸不再与钙结合,可能会被结肠吸收,导致高草酸尿症。

新兴研究表明,肠道菌群失调可能通过调节尿液代谢物、肠道草酸代谢变化和全身炎症反应等机制,显著影响肾结石的风险和发展。

肠道菌群可降解草酸

特别是草酸杆菌属Oxalobacter等细菌,尤其是O. formigenes,以其降解草酸的能力而闻名,这种细菌通过表达草酸脱羧酶等与草酸代谢相关的蛋白来降解草酸,将其转化为甲酸盐和二氧化碳,从而减少肠道对草酸盐的吸收,并降低结石形成的风险。

Klimesova等(2015)和Mogna等(2014)的研究比较了不同菌株降解草酸的效率。

Suryavanshi等(2016)发现肾结石患者肠道微生物群中的O. formigenes 减少,但其他草酸代谢酶表达增加。

动物实验显示给予草酸降解菌可降低血草酸水平和肾钙化风险,但对尿草酸无影响。

肠道菌群调节草酸转运蛋白表达

此外,肠道微生物群可以通过调节草酸转运蛋白的表达来影响草酸的吸收和分泌。例如,SLC26A3SLC26A6等转运蛋白在肠道草酸的吸收和分泌中起着关键作用。肠道微生物群的组成变化可能会影响这些转运蛋白的表达和活性,进而影响草酸的代谢。

菌群产生的短链脂肪酸影响草酸转运蛋白表达

微生物产生的短链脂肪酸也可以影响草酸转运蛋白的表达,这可能是通过改变肠道环境的酸碱度或通过直接与宿主细胞的信号传导途径相互作用来实现的。

肠道菌群降低胆固醇

多项研究证实了脂肪吸收不良高草酸尿症之间的关联。

Moreland等(2017)的研究发现,胃旁路手术后患者出现脂肪吸收不良高草酸尿症

Chambers等(2022)和de Martines等(2019)的研究表明,慢性胰腺炎和胰腺功能不全患者也存在脂肪吸收不良、高草酸尿症和肾脏草酸钙结晶沉积

Agrawal等(2014)报告,减肥手术后患者在术后两个月就可能出现显著的尿液草酸水平升高

肠道微生物群的其他作用也不容忽视。例如,某些微生物如双歧杆菌、乳杆菌属等可降低胆固醇,这可能间接降低草酸的吸收

一项研究发现,肾结石患者的乳杆菌和双歧杆菌的丰度显著低于健康个体,这与肾结石的风险增加相关。

Bordoni等(2013)和Zanotti等(2015)发现口服双歧杆菌降低小鼠血清LDL和总胆固醇水平。

Costabile等(2017)报告Lactiplantibacillus plantarum治疗可显著降低轻度高胆固醇血症患者的血清LDL和总胆固醇水平。

益生菌治疗肾结石的潜力与挑战

在治疗肾结石方面,益生菌显示出了潜力,但也面临着定植和存活的挑战。例如,Oxalobacter formigenes是一种有潜力的益生菌,它能够降低原发性高草酸尿症患者的血浆和尿液草酸水平,但这种效果在停止治疗后会消失。乳杆菌属和双歧杆菌属的某些菌株也显示出降低尿液草酸水平的能力。然而,这些益生菌在定植和存活方面面临挑战,需要进一步研究来解决这些问题。

其他方法可以参考:

  • 增加水分摄入有助于稀释尿液中的草酸盐浓度,减少结石的形成。

  • 适量钙摄入和限制高草酸食物的摄入可以降低肾结石的风险。

  • 粪菌移植也可能成为治疗和预防肾结石的新方法。

▼狼疮性肾炎

系统性红斑狼疮 (SLE) 是一种众所周知的系统性自身免疫性疾病,以产生致病性自身抗体和免疫复合物为特征,从而导致多种器官和组织的损害。大约 50% 的系统性红斑狼疮患者会出现肾脏损害,其特征是血尿、蛋白尿、水肿或肾功能减退等症状,称为狼疮性肾炎 (LN) 。在亚洲,系统性红斑狼疮患者的狼疮性肾炎患病率为 33%-82%

狼疮性肾炎的治疗主要依赖类固醇和非选择性免疫抑制药物,但仅有50%~70%的狼疮性肾炎患者可获得临床缓解10%~20%的患者在初次诊断后5年内进展为终末期肾病预后不佳提示狼疮性肾炎的发病机制和治疗仍是一个尚未解决的难题。

越来越多的证据表明,肠道菌群失调可能与狼疮性肾炎相关,因为它会导致免疫失调,而这是其潜在发病机制之一。

狼疮性肾炎患者肠道菌群特征

菌群多样性降低

  • Alpha多样性(Chao1指数和Shannon指数)降低,表明肠道菌群的丰富度和多样性下降。

临床和动物研究中狼疮性肾炎肠道菌群变化

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doi : 10.1080/0886022X.2023.2285877

菌群组成改变

Firmicutes/Bacteroidetes (F/B)比例降低

这被认为是病理状态的一个标志。F/B 比率降低可导致Treg细胞和Th17细胞失衡,这可能会加剧先前存在的肠道炎症。狼疮患者 F/B 比率降低引起的菌群失调会导致 ILC3 功能障碍,而 ILC3 是屏障免疫关键因素。

此外,F/B 比率失衡与系统性红斑狼疮患者血浆脂多糖水平升高相一致;从而增强 B 细胞的活化并促进小鼠模型中的系统性红斑狼疮进展。研究人员认为,多形拟杆菌可能是导致狼疮性肾炎患者 F/B 比降低关键肠道菌群。

变形菌门、链球菌属、乳杆菌属↑↑

肠道菌群中变形菌增多可能是狼疮性肾炎发病机制中的一个重要因素,或许是基于自身免疫和炎症反应。

变形菌可能在以下两个方面对狼疮性肾炎的发病机制产生重大影响:

首先,从变形菌门成员大肠杆菌中获得的LPS可通过 TLR4–NF-κB和TLR4–p38MAPK通路刺激IL-6的产生,从而引发炎症反应。巧合的是,动物研究表明 IL-6在促进狼疮性肾炎中起着重要作用。

其次,变形菌门成员肠杆菌科的丰度T细胞有关,而 T 细胞在免疫反应中至关重要。这表明,肠杆菌科丰度的变化可能促使狼疮性肾炎的发病机制和进展。

因此,变形菌的增加可作为肠道菌群改变的特异性标志,并可能通过调节IL-6T细胞的水平促进狼疮性肾炎的发展。

链球菌属(Streptococcus)丰度增加,可能通过增强自身免疫反应促进狼疮性肾炎发展。

3项临床研究发现,狼疮性肾炎患者的链球菌属丰度高于健康对照组。

链球菌与韦荣球菌(Veillonella)的组合可增加IL-6、IL-10、IL-8和TNF-α的产生,同时抑制IL-12p70的产生。

肺炎链球菌的多糖与抗dsDNA抗体中的五肽具有相同的表位。

某些链球菌种可能通过抗原呈递触发特定CD4+ T细胞和初始B细胞刺激。

细菌同源物与人类自身抗原的分子模拟可能触发T和B淋巴细胞的交叉反应,激活自身免疫。

Ruminococcus gnavus、Lactobacillus reuteri ↑↑

Ruminococcus gnavus(简称RG)的丰度与狼疮疾病活动性和狼疮性肾炎相关,并与C3和C4补体水平呈负相关。

RG2菌株细胞壁脂聚糖具有抗原性,可诱导抗dsDNA抗体的产生。

这些抗体可与狼疮抗dsDNA抗体发生交叉反应,导致不适当的免疫反应。

活动性狼疮性肾炎患者血清中IgG抗RG2抗体浓度较高。

乳杆菌属和鼠李糖乳杆菌(L. reuteri)在狼疮性肾炎发病中存在争议

正面作用:

乳酸杆菌治疗可以促进无炎症的肠道环境,增加血清IL-10水平,恢复肾脏内Treg和Th17细胞的平衡。

负面作用:

罗伊氏乳杆菌灌胃增加了脾脏肿大和浆细胞样树突状细胞(pDCs)在脾脏和派氏结积累,加剧了白细胞向肾脏募集。

罗伊氏乳杆菌单菌定植的小鼠显示pDCs在脾脏和肠系膜淋巴结中积累增加,狼疮性肾炎症状恶化。

这些矛盾的发现表明乳酸杆菌属和鼠李糖乳杆菌在狼疮性肾炎中可能扮演复杂的角色,其作用可能取决于具体的遗传或环境条件。

特定菌群链的富集

从系统发育图中观察到,肠道分类链拟杆菌-拟杆菌-多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)在狼疮性肾炎中显著富集

肠道菌群失调与狼疮性肾炎的可能机制

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doi : 10.1080/0886022X.2023.2285877

特定微生物类群的改变可能通过以下四个因素促进狼疮性肾炎的发病和进展:

首先,特定微生物类群的改变可通过促进肾脏 M2 样巨噬细胞浸润白细胞募集而诱发狼疮性肾炎。

其次,肠道菌群可能通过增强自身免疫反应导致狼疮性肾炎。

第三,链球菌与韦荣球菌结合可增强自身免疫反应,包括通过增加IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α水平,而 IL-12p70 降低可能会诱发狼疮性肾炎。

第四,特定微生物类群的改变可以增加Treg的丰度,而IgG2a沉积减少可能会减轻狼疮性肾炎。

细菌代谢物:短链脂肪酸的作用

短链脂肪酸是最常被提及的细菌代谢物,对许多肾病具有有益作用。短链脂肪酸产生的变化与 系统性红斑狼疮患者的肠道菌群失调有关,而粪便 短链脂肪酸水平的升高 F/B 比降低有关。SLE 动物模型显示,补充 SCFA 可以减轻狼疮表型。

此外,短链脂肪酸可能抑制B细胞活化诱导的胞苷脱氨酶和 Blimp1 的表达,限制浆细胞和系统性类型转换自身抗体的分化,并防止 IgG1/IgG2a 在肾脏中的沉积

基于菌群对狼疮性肾炎的干预措施

通过饮食、益生菌和粪菌移植 (FMT) 成功治疗狼疮性肾炎可能为理解狼疮性肾炎与肠道菌群之间的关系提供新的证据。

首先,营养干预可以改善小鼠模型中的狼疮性肾炎。

其次,益生菌疗法是狼疮性肾炎的另一种治疗选择。口服脆弱拟杆菌可有效缓解狼疮性肾炎。该机制包括降低狼疮性肾炎患者的自身抗体水平更新 B 淋巴细胞的免疫反应、缓解肠道炎症以及恢复狼疮性肾炎小鼠模型中 Treg 和 Th17 细胞的平衡

第三,目前,FMT在治疗系统性红斑狼疮和 CKD 方面的安全性和有效性已得到证实。在系统性红斑狼疮治疗中,经过 12 周的 FMT 干预后,血清抗 dsDNA 抗体水平、炎症相关肠道微生物群和外周血中 IL-6 水平降低,同时产生 SCFA 的菌群和 SCFA 的产量增加

总的来说,F/B 比值降低可能是狼疮性肾炎患者肠道菌群的一个特殊标志,这与 IFN-γ 水平降低、Treg 和 Th17 细胞失衡以及 B 细胞激活有关。变形菌门丰度增加,这可能与 IL-6 和 T 细胞水平有关,链球菌属R. gnavus的富集也可能通过增强自身免疫和分子模拟在狼疮性肾炎的发病机制中发挥作用。这些发现有助于更好地了解肠道菌群如何影响狼疮性肾炎及其在预防和治疗狼疮性肾炎中未被认识到的作用。

05慢性肾病抗菌药物相关问题

慢性肾病患者更易发生抗菌药物相关神经毒性,主要表现为抗生素相关性脑(AAE)

慢性肾病是抗生素相关性脑的已知风险因素。AAE被认为是慢性肾病患者中最常见的抗生素引起的不良反应之一。

在接受静脉抗生素治疗住院终末期肾病患者中,AAE的总体患病率估计为4.4%,但可能被低估。

慢性肾病患者更容易发生抗生素相关神经毒性的原因包括:

  • 肾功能下降导致药物代谢和排泄受损

  • 尿毒症毒素积累可能改变药物药代动力学

  • 血脑屏障功能可能受损,增加药物进入中枢神经系统

  • 多重用药增加了药物相互作用的风险

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doi.org/10.1093/ckj/sfae174

以下列举的是一些CKD患者可能会用到的抗生素药物及其带来的影响。

◆β-内酰胺类抗生素(如青霉素、头孢菌素和碳青霉烯类)

  • 影响途径:通过抑制γ-氨基丁酸(GABA)介导的神经传递,导致中枢神经系统(CNS)兴奋性增加,引起神经毒性。

  • 具体影响:可导致混乱、定向障碍、幻觉、肌阵挛和惊厥。在CKD患者中,由于药物清除率降低,这些症状的风险增加。

◆ 氟喹诺酮类(如环丙沙星、左氧氟沙星、莫西沙星)

  • 影响途径:喹诺酮类抗生素通过肾脏排泄,CKD患者中药物清除率降低,可能引起药物蓄积。它会高剂量或长期使用喹诺酮类药物可能导致肾损伤,抑制GABA神经传递和干扰N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)神经传递,导致CNS不良反应。

  • 具体影响:可能引起精神错乱、激动、失眠和嗜睡等症状,少数情况下可能发生癫痫发作。

◆ 氨基糖苷类(如庆大霉素和妥布霉素)

氨基糖苷类抗生素以其强大的杀菌作用著称,但其肾毒性是导致CKD患者使用时的主要顾虑,其毒性作用与药物的血药浓度使用时间密切相关。

  • 影响途径:直接作用于神经系统,激活NMDA受体,可能引起耳毒性和神经肌肉传导阻滞。

  • 具体影响:除了耳毒性外,也可能导致头晕、癫痫发作、步态异常和意识障碍。

◆ 大环内酯类(如红霉素和阿奇霉素)

大环内酯类抗生素的肾毒性相对较低,但部分药物如红霉素可能通过与肾脏药物转运体相互作用,影响其他药物的排泄,从而间接影响肾功能。

  • 影响途径:可能通过抑制神经递质的再摄取,影响神经传递,引起CNS不良反应。

  • 具体影响:可能引起头晕、眩晕、失眠、耳鸣、混乱和定向障碍。

◆ 磺胺类(如磺胺甲噁唑、磺胺嘧啶)

磺胺类抗生素在慢性肾病患者中使用需谨慎,这类药物可能引起晶体性肾尿,特别在尿液酸性时更易形成药物结晶,导致肾小管堵塞和急性肾损伤。

  • 影响途径:可能由于缺乏谷胱甘肽和四氢生物蝶呤的合成,导致多巴胺和5-羟色胺的继发性缺乏,引起神经毒性。

  • 具体影响:可能引起精神错乱、抑郁、无菌性脑膜炎、共济失调、寒战、头痛、失眠和癫痫发作。

◆ 硝基咪唑类(如甲硝唑和替硝唑):

磺胺类抗生素在CKD患者中使用需谨慎,这类药物可能引起晶体性肾尿,特别在尿液酸性时更易形成药物结晶,导致肾小管堵塞急性肾损伤

  • 影响途径:可能通过抑制GABA神经传递,引起CNS不良反应。

  • 具体影响:可能引起恶心、头痛、眩晕和共济失调。

◆ 糖肽类(如万古霉素)

  • 影响途径:可能通过直接对神经细胞的毒性作用,引起耳毒性和神经毒性。

  • 具体影响:可能导致听力损失和平衡障碍。

◆ 多粘菌素类(如多粘菌素B和粘菌素)

  • 影响途径:可能由于其脂溶性结构,直接穿过血脑屏障,引起神经毒性。

  • 具体影响:可能引起肌肉麻痹、感觉异常、癫痫发作、意识障碍和视觉障碍。

◆ 抗结核药物(如异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇)

  • 影响途径:异烟肼可能通过干扰维生素B6的代谢引起周围神经病变;乙胺丁醇可能通过金属螯合效应影响线粒体代谢和溶酶体激活。

  • 具体影响:异烟肼可能导致周围神经病变和中枢神经系统的脑病;乙胺丁醇可能导致视神经炎和精神错乱。

症状通常在开始治疗后数天内出现停药后可逆。但某些抗生素(如甲硝唑)症状出现和恢复可能需要更长时间。

对于血液透析患者,有报道显示血液透析可能有助于清除某些抗生素并改善症状。

CKD患者使用抗菌药物时应进行治疗药物监测,调整剂量

对于慢性肾病(CKD)患者使用抗菌药物时,进行治疗药物监测(TDM)和剂量调整是非常重要的。

剂量调整原则:

  • 考虑药物的作用机制(时间依赖性vs浓度依赖性)

  • 考虑治疗窗口

  • 考虑感染严重程度和微生物敏感性

  • 考虑感染部位和宿主免疫状态

监测频率:

  • 初始给药后应尽快进行TDM

  • 在达到稳态浓度后定期监测

  • 肾功能变化时需要重新评估

总之,对慢性肾病患者使用抗菌药物时,进行治疗药物监测和适当的剂量调整是至关重要的。这不仅可以确保治疗的有效性,还可以显著降低药物不良反应的风险,特别是神经毒性。医生应熟悉治疗药物监测的原则和方法,并根据患者个体情况制定个性化的给药方案。

06慢性肾病的干预措施
饮 食

选择健康的饮食方式

✘ 红肉摄入增加人工甜味剂使用改变了肠道微生物组成,增加了尿毒症毒素的产生。

 富含胆碱和 L-claritin(TAMO 的前体)的食物(如蛋黄、肾脏、肝脏、牛奶和肉类)可能会增加尿毒症毒素并降低肾小球滤过率,尽量避免。

 一系列饮食指南已被研究作为 CKD 的潜在治疗策略,包括地中海饮食(富含蔬菜、坚果、豆类、水果和全谷物)、植物性饮食低蛋白饮食(LPD;减少饮食蛋白质摄入但避免完全不摄入蛋白质)。

这些饮食旨在通过减少与西方饮食相关的高蛋白质消耗来减少细菌蛋白水解发酵。因此,预计炎症反应和尿毒症毒素的产生会减少,肾功能衰退可能会减缓,心血管风险可能会降低

选择含盐和钠较少的食物

关键词:

无钠、无盐;或低盐、低钠;无盐或微咸

经常购买新鲜食物。超市或餐厅出售的许多预制或包装食品中都添加了钠(盐的一部分)。

自己烹饪食物,而不是吃预制食品、“快餐”食品、冷冻食品和钠含量较高的罐头食品。当你自己做饭时,你可以控制食物的成分。

使用香料、草药和不含钠的调味料代替盐。

检查食品包装上的营养成分标签上是否有钠。每日摄入量为 20% 或更高意味着食物中钠含量高。

尝试低钠版本的冷冻晚餐和其他方便食品。

食用前请用水冲洗罐装蔬菜、豆类、肉类和鱼类。

摄入适量、合适类型的食物

✔ 摄入超过需要的蛋白质可能会使你的肾脏更加辛苦地工作,因此,吃少量的蛋白质食物更合适。

✔ 防止脂肪在血管、心脏和肾脏中堆积:

烧烤、炙烤、烘培、烘烤或炒制食物,而不是油炸。

使用不粘烹饪喷雾或少量橄榄油代替黄油来烹饪。

食用前,应去掉肉中的脂肪,去掉家禽的皮。

尽量限制饱和脂肪和反式脂肪的摄入。阅读食品标签。

少吃这些食物

饱和脂肪、黄油、猪油、红肉、全脂牛奶、反式脂肪、商业烘焙食品,例如饼干和蛋糕、甜甜圈、炸薯条、氢化植物油、人造黄油等。

可以选择这些食物

单不饱和脂肪和多不饱和脂肪、菜籽油、坚果、麦片、橄榄油、三文鱼、香油。

✔ 随着肾功能下降,可能需要食用磷和钾含量较低的食物。

患有慢性肾病时,磷会在血液中积聚。血液中过多的磷会从骨骼中吸收钙,使骨骼变薄、变弱,更容易断裂。血液中磷含量过高还会导致皮肤瘙痒以及骨骼和关节疼痛。

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来源:NIDDK

✔ 选择含适量钾的食物

当血钾水平过高或过低时,就会出现问题。受损的肾脏会导致血液中钾积聚,从而导致严重的心脏问题。

盐替代品的钾含量可能非常高,阅读成分标签。

食用前将罐装水果和蔬菜沥干。

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来源:NIDDK

多酚和omega-3脂肪酸等植物成分具有抗氧化和抗炎作用,可能有助于缓解CKD。

✔ 多酚

多酚是植物中广泛存在的次生代谢物,主要包括黄酮类和酚酸类化合物。它们具有以下作用:

  • 抗氧化作用:多酚是天然的抗氧化剂,可以清除自由基,减少氧化应激对肾脏的损害。

  • 调节肠道菌群:多酚可以抑制有害细菌,促进有益菌生长,改善肠道菌群结构。

  • 抗炎作用:多酚可以抑制炎症因子的产生,如IL-1和TNF-α。

  • 保护肠道屏障:多酚可以恢复肠道屏障的通透性,减少有害物质进入血液。

✔ Omega-3脂肪酸

Omega-3脂肪酸,特别是α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),可以抗血栓形成、降低甘油三酯、还有抗炎作用。

研究表明,CKD患者体内Omega-3脂肪酸水平较低。补充Omega-3脂肪酸可能通过以下机制缓解CKD:

  • 降低血压

  • 减轻炎症

  • 减缓肾小球肾炎(如IgA肾病)的进展

  • 延缓肾病向终末期肾病(ESRD)发展

其他植物成分

  • 花青素:可以影响肠道菌群组成,在结肠中被肠道细菌生物转化。

  • 生物碱:具有降血压和杀菌作用。

  • 单宁:具有降血压和杀菌作用。

这些植物成分通过抗氧化、抗炎、调节肠道菌群等多种机制,可能有助于减轻氧化应激和炎症,从而缓解慢性肾病的进展。然而,还需要更多的研究来确定这些成分在慢性肾病患者中的具体作用和适当剂量。

更多抗炎食物可以参考我们之前的文章:

深度解析 | 炎症,肠道菌群以及抗炎饮食

增加维生素D的摄入量

维生素 D对肾脏的正常功能起着重要作用,

维生素D在肌肉生长、调节肌肉收缩和舒张周期、提供能量、维持葡萄糖平衡以及修复肌肉损伤方面起重要作用。

缺乏维生素 D 会导致进一步的肾功能障碍。对CKD患者而言,PTH水平升高和维生素D缺乏共同影响钙磷代谢,可能导致骨矿物质代谢紊乱。这些变化可能影响肌肉功能和生长,参与肌肉减少症的发生。

可以适当吃鲑鱼、鲭鱼、金枪鱼,乳制品和谷物产品等。多晒太阳补充

其他饮食小Tips:

选择新鲜或冷冻的蔬菜而不是罐装的。

选择糙米或大麦而不是速食米饭或预先包装的调味谷物。

选择吃鸡胸肉等瘦肉蛋白质来源,而不是红肉。

在你的饮食中加入更多鱼。

用低盐鹰嘴豆泥蔬菜条代替薯条作为零食。

吃新鲜水果而不是烘焙食品。

中草药提取物

五层龙Salacia chinensis

研究:30名稳定的糖尿病CKD患者,每天两次服1000mg

结果:降低同型半胱氨酸和IL-6水平

西藏苦草Hygrophila spinosa

研究:分析植物化学成分,对多重耐药Pandoraea sputorum的杀菌活性,以及对HepG2和HEK 293细胞系的肝肾保护作用

结果:甲醇提取物对CCl4和顺铂诱导的细胞毒性显示肝肾保护作用

蕨麻 (Potentilla anserine L.)

研究:调查rosamultin对顺铂诱导的肾毒性的保护作用

结果:

降低血尿素氮(BUN)

提高HEK293细胞的体外活力

抑制顺铂诱导的细胞凋亡

改善肾功能障碍

减少肾小管损伤

洋甘草 (Glycyrrhiza glabra L.)

研究:分析植物化学成分,研究甘草根提取物对顺铂诱导的体内外肾毒性的保护作用

结果:通过抗氧化、抗炎和抗凋亡活性发挥肾脏保护作用

长梗黄花棯 (Sida cordata)

研究:评估乙酸乙酯提取物对CCL4诱导的肾毒性的抗氧化活性

结果:显示对CCl4诱导的大鼠肾毒性有保护作用,与其含有的抗氧化化合物有关

菝葜 (Smilax cordifolia和刺芹属植物(Eryngium carlinae)

研究:评估两种植物煎剂对大鼠肾功能障碍的影响

结果:

降低血清尿酸、白蛋白和尿素浓度

减少与肾小球硬化和肾小管纤维化相关蛋白的积累

增加肌酐清除率

增加促炎和保护性蛋白的浓度

中药大黄 (Rheum L.)

大黄是一种具有泻下作用的传统中药,常用于治疗CKD。

大黄与血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)或血管紧张素受体阻滞剂(ARB)具有协同作用。

大黄灌肠可以调节肠道菌群的丰度和组成,增加短链脂肪酸(SCFA)水平,改善肠道屏障损伤,减少炎症水平,改善肾脏病理,降低血肌酐水平。

这些研究结果表明,这些中草药提取物通过不同的机制(如抗氧化、抗炎、抗凋亡等)展现出肾脏保护作用,有望用于CKD的辅助治疗。然而,还需要进行更多的研究来确定这些植物提取物在CKD患者中的具体作用和适当剂量。

益生菌 和 益生元

给8名血液透析患者口服嗜酸乳杆菌,结果显示血清二甲胺(DMA)减少。

注:DMA这种物质会损害器官血管。

口服胶囊形式的长双歧杆菌可以降低血清IS水平。

干酪乳杆菌L. casei Zhang通过提高血清短链脂肪酸水平改善局部巨噬细胞和肾小管上皮细胞的炎症反应。研究还观察到在服用张氏乳杆菌后,CKD3-5期患者的肾功能下降速度变慢

约翰逊乳杆菌Lactobacillus johnsonii)治疗通过增加血清IAld水平来抑制AHR信号通路,从而减轻肾脏病变

Lactiplantibacillus plantarum N-1在乙二醇诱导的肾结石大鼠模型中,降低了尿液草酸水平和肾脏草酸钙结晶沉积

初步证据表明,富含益生元低聚果糖的菊粉(p-菊粉) 可促进双歧杆菌的生长、介导减肥、减轻炎症并改善代谢功能。

高膳食纤维摄入量与 CKD 患者炎症风险降低和死亡率降低相关。

益生菌对CKD患者的影响研究

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doi: 10.1021/acs.jafc.4c00263

益生菌调节肠道菌群对 CKD 的缓解作用包括:

  • 上调有益细菌双歧杆菌属

  • 上调具有合成短链脂肪酸的细菌

  • 下调拥有合成尿毒症毒素的细菌

  • 下调与炎症相关的细菌

  • 通过调节肠道菌群降低血清尿毒症毒素/内毒素并增加粪便短链脂肪酸

  • 通过降低血清尿毒症毒素/内毒素和增加短链脂肪酸来减少炎症、氧化应激和肠道屏障损伤

通过肠肾轴探索益生菌防治慢性肾脏病的机制

23.jpgdoi: 10.1021/acs.jafc.4c00263

由于饮食、疾病状况和个体年龄的广泛差异,需要充分考虑益生菌的治疗精确性。

粪 菌 移 植

多项 FMT 研究已证实,FMT 已成为一种有用工具,有助于证明肠道菌群的调节可能是 CKD 治疗干预措施发挥肾脏保护作用的关键机制之一。FMT 也已在临床病例研究中用于改善肾功能:

在一份临床病例报告中,从一名健康男性合格供体中提取的 FMT 通过内镜应用于治疗一名膜性肾病患者。经过两次治疗后,FMT 改善了相关的肾病综合征,改善了肾功能,总血清蛋白和白蛋白水平增加,血清肌酐和 24 小时尿蛋白降低。

两例 IgAN 患者通过内镜肠内插管定期接受 FMT 6-7 个月。FMT 治疗降低了两名患者的 24 小时尿蛋白,增加了血清白蛋白,并恢复了肠道菌群。

FMT 通过调节肠道菌群失调来改善肾功能并防止肾损伤,其机制包括恢复宿主的免疫力、调节肠道菌群代谢物、肾素-血管紧张素系统和改善肠道上皮屏障完整性

FMT 治疗慢性肾病的潜在机制

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doi.org/10.3390/nu14122528

“一刀切”并不能解决所有问题。因此,特定疾病的供体选择给药方法是 FMT 成功率的主要决定因素

FMT 策略需要依靠人工智能、先进的生物信息学技术和机器学习算法的优势,例如多组学相关性分析。需要将肠道菌群检测、血浆、尿毒症毒素、粪便代谢物和肾功能的一组参数联系起来并进行系统分析,这将有力地支持研究人员了解FMT。

生 活 方 式

管理压力水平

重大生活事件带来的巨大压力,会增加急性肾损伤和慢性肾病进展的风险。可以通过听音乐,冥想,瑜伽等方式让身体放松。

定期锻炼

运动锻炼有助于降低血压和改善心脏健康,这两者都是肾脏疾病的风险因素。运动还有助于控制血糖水平和体重,这对糖尿病和肾病患者来说都是重要的因素。CDC建议,每周进行150分钟中等强度的锻炼。两天的肌肉强化活动。

慢性运动对CKD可能的治疗效果

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doi.org/10.3390/toxins16060242

保证充足的睡眠

一项研究发现,肾功能正常的中老年人如果每晚睡眠时间不足6小时,患慢性肾病的风险更高。

建立规律的睡眠时间表:每天在同一时间上床睡觉和起床,以调节身体的生物钟。

营造宁静的环境:让卧室安静、黑暗、凉爽。考虑使用遮光窗帘、耳塞或白噪音机。

睡前限制屏幕时间:睡前至少一小时关闭电子设备。

练习放松的睡前习惯:从事一些令人平静的活动,例如阅读、洗个温水澡或完成放松的伸展运动。

限制酒精摄入量

一些研究表明,少量至适量的酒精摄入可能对肾功能有益。

然而,他们并不建议不喝酒的人为了获得潜在的健康益处而开始饮酒。

其他研究警告称,饮酒可能会增加其他疾病的风险,例如通常与肾脏疾病有关的心血管疾病。

避免吸烟

香烟烟雾中含有有害物质,会减少流向肾脏的血液,从而降低肾脏正常工作的能力。

吸烟也是导致高血压和2 型糖尿病的风险因素,这两者都是导致肾脏疾病的主要原因。

07结 语

据统计,慢性肾病(CKD)的发病率高达10%,其致残和死亡率在所有慢性疾病中增幅最快,防治面临严峻挑战。尽管通过尿液检查、血液检测、核素显像和肾脏超声等方法可以早期发现肾脏损害,但由于缺乏明显症状,许多人忽视定期检查。此外,这些检测的费用较高,增加了筛查的难度。

肾脏病种类繁多,病理类型复杂,临床症状相似,单靠临床判断诊断慢性肾病具有挑战性。患者最关心的是疾病是否会进展到尿毒症阶段。肾活检虽然是诊断的“金标准”,但在病情严重时,其适用性受到限制。治疗方案如激素和免疫抑制剂也存在副作用和风险

近年来,研究发现慢性肾病与肠道菌群密切相关,调节肠道菌群有助于延缓疾病进展并改善生活质量。然而,个体差异、饮食模式和补充剂等因素使得研究结论难以统一。

为解决这些问题,建议扩大研究范围,利用人工智能和生物信息学技术评估肠道菌群在慢性肾病中的作用。通过肠道菌群检测技术评估干预效果,将更多基于菌群的干预手段推向临床实践

随着研究的深入,肠道菌群有望成为慢性肾病治疗的重要方向,为患者带来新的希望。

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本文转自:谷禾健康



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