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目的: 慢性肾脏疾病(chronic kideny disease,CKD)是一个全球性的医学问题,近年来CKD的发病率逐年升高,严重威胁着人类的健康和生命。早期发现、早期诊断能够有效地提高该病的治疗效果,从而减轻个人和社会的负担。因此,对CKD的深入研究,有助于阐明CKD发病机制,有助于早期诊断和提高疗效,也有助于寻找新药的作用靶点。 CKD的病因很多,包括肾小球疾病、肾小管间质疾病、肾血管疾病、代谢性疾病和结缔组织疾病性肾损害、感染性肾损害及先天性和遗传性肾脏疾病等。在我国,CKD患病率约为9%-14%,病因以原发性慢性肾小球肾炎最为多见。当CKD进展至中后期,肾功能中到重度受损,肾脏排泄、分泌及调节等功能逐渐丧失,导致水电解质紊乱,酸碱平衡失调,氮质代谢产物和毒素潴留等症状。对于CKD的治疗目前仍是世界医学的难题,在诊治过程中,我们发现CKD根据临床分期的不同,均有其特点,分期论治可执简驭繁,事半功倍。而CKD3期是研究肾脏保护、延缓CKD进展至终末期肾病(endstage of renal disease,ESRD)的关键时期。 CKD3期属于中医学“虚劳”、“水肿”、“肾风”等范畴。辨证多与脾、肾相关。CKD3期辨证属于本虚标实、虚实夹杂之证,以本虚为主。根据2002《中药新药治疗慢性肾功能衰竭的临床研究指导原则》中的慢性肾功能衰竭的中医证候诊断标准,将慢性肾衰竭分为正虚5型,包括脾肾气虚型、脾肾阳虚型、肝肾阴虚型、气阴两虚型、阴阳两虚型。研究表明,在CKD3期患者中,脾肾气虚型占53.7%-58%,脾肾阳虚型占13.75%-14.00%,肝肾阴虚型0%-20%,气阴两虚型占10%-28.00%,阴阳两虚型占0%-2.5%。在CKD3期患者中,其中医证型以脾肾气虚型为主,说明脾肾气虚能代表CKD3期一半左右的中医证型,故本研究以脾肾气虚患者为主要研究对象。 本研究旨在研究慢性肾脏病CKD3期脾肾气虚患者肠道菌群以及尿液代谢组学与正常组的差异,研究慢性肾脏病CKD3期脾肾气虚患者肠道菌群及其代谢产物的变化,探讨肠道菌群以及代谢产物的改变对慢性肾脏病发病以及病情进展的作用机制。 1.通过对体检健康成年人以及慢性肾脏病CKD3期脾肾气虚患者粪便中肠道菌群的测定,对比体检健康成年人及慢性肾脏病CKD3脾肾气虚期患者粪便菌群的差异。 2.通过检测体检健康成年人以及慢性肾脏病CKD3期脾肾气虚患者的尿代谢组学,对比体检健康成年人及慢性肾脏CKD3期患者代谢产物的差异。 方法: 本研究以原发病为原发性慢性肾小球肾炎CKD3期脾肾气虚患者为研究对象,观察慢性肾小球肾炎CKD3期脾肾气虚患者与正常对照组在肠道菌群以及代谢组学方面的差异。 本研究以13名原发性慢性肾小球肾炎CKD3期脾肾气虚患者为实验组,14名体检健康人为对照组,进行肠道菌群测定,研究采用16S rRNA V4区域进行扩增和鉴定,并分析实验组与对照组肠道菌群的差异。并以30名原发性慢性肾小球肾炎CKD3期脾肾气虚患者为实验组,30名体检健康人为对照组,利用LC-MS/MS检测方法,分析实验组与对照组在尿液代谢组学差异。 结果: 1.本研究共鉴定出肠道菌群微生物:门水平上,共鉴定出微生物所属15门,其中具有显著差异微生物有5门;纲水平上,共鉴定出微生物所属33纲,其中存在显著差异有9纲。目水平上,共鉴定出微生物所属57目,其中存在显著差异有20目。科水平,鉴定出微生物所属87科,其中存在差异的有25科;在属水平上,共鉴定出微生物所属121属,其中存在差异22属;种水平上,鉴定出微生物所属61种,其中存在显著差异有9种。将物种丰富极低的微生物排除,在统计学分析结果基础上,得出,在门水平上,与对照组相比,实验组酸杆菌门、绿弯菌门、互养菌门数量下调,疣微菌门数量上调。在纲水平上,与对照组相比,实验组疣微菌纲数量上调。在目水平上,与对照组相比,实验组巴斯德菌目、疣微菌目数量上调。在科水平,与对照组相比,疣微菌科、巴斯德氏菌科、肠杆菌科数量上调,理研菌科、Odoribacteraceae数量下调。在属水平上,与对照组相比,实验组Akkermansia数量上调,嗜胆菌属、Butyricimonas、粪球菌属、小杆菌属数量下调。在种水平上,与对照组相比,实验组Desulfovibrio_D168数量上调。 2.本研究从代谢组水平,通过正离子以及负离子模式,分析出实验组与对照组之间的差异代谢产物分别为502种和426种,所涉及的代谢路径共136条,其中正离子途径代谢产物的差异代谢路径136条,负离子途径代谢产物的差异代谢路径99条。这些代谢产物的差异代谢路径主要涉及脂类、氨基酸类、糖类、核苷酸代谢以及一些特殊的信号通路等。 结论: 1.肠道菌群研究中,重点讨论实验组与对照组在科的水平的区别。研究发现,在科的水平,实验组与对照组相比,理研菌科、Odoribacteraceae的数量较对照组下调,而疣微菌科、巴斯德氏菌科、肠杆菌科数量较对照组上调。目前关于疣微菌科、巴斯德氏菌科、Odoribacteraceae、理研菌科的研究相对较少。理研菌科微生物包含的普雷沃氏菌属,目前认为对于人体是一种益生菌。理研菌科微生物能够参加正常的糖酵解过程,其利用氨基酸的能力低,不产生吲哚,不能还原硝酸盐,产生神经鞘脂。疣微菌科微生物属于疣微菌门,是一门被划出不久的细菌,主要被发现于水生和土壤环境,或者人类粪便中。其对于人体的作用目前尚不明确,许多研究表明,在病理状态下,如肝硬化、克罗恩病等病理状态下,肠道中疣微菌科的数量较正常组明显升高。表明疣微菌科微生物可能参与人体的某些病理状态。巴斯德氏菌科微生物包括巴斯德氏菌属、嗜血杆菌属和放线杆菌属,其中嗜血杆菌属和放线杆菌属属于条件致病菌。研究表明,在慢性肾脏病过程中,由于肠道菌群失衡,条件致病菌的含量较正常组明显上升。有研究者在各年龄段的健康人粪便中均可分离出Odoribacteraceae,提示其可能为健康机体所共有;同时,也有研究证实,从感染性伤口的脓液中也可分离鉴定出Odoribacteraceae,显示其亦可能参与致病或具有条件致病性。本研究中实验组Odoribacteraceae数量低于对照组,其临床意义尚需进一步分析。肠道中的肠杆菌科微生物的增多,肠杆菌科微生物是一类可以分解色氨酸产生吲哚,吲哚吸收入血后在肝脏中合成硫酸吲哚酚,硫酸吲哚酚是一种尿毒症毒素,可以加速慢性肾脏病的进展。而肠杆菌科微生物的增多,同时导致肠道菌群的易位,肠道菌群的易位又能加重肾毒性代谢产物的产生,从而加重肾脏病的进展。 2.代谢组学研究表明,实验组与对照组设计的差异代谢途径包括脂类、氨基酸类、糖类、核苷酸代谢途径,以及一些特殊的信号通路,如VEGF信号通路、MAPK信号通路、FcRI信号通路等。本研究概述了脂类、糖类以及蛋白质代谢途径异常对慢性肾脏病代谢的影响。也通过分析一些目前研究比较深入的代谢途径,如VEGF信号通路、MAPK信号通路、FcRI信号通路,这些信号通路主要涉及体内免疫炎症反应的发生、肾小球硬化以及肾间质纤维化等,从而加重慢性肾脏病的进展。关于慢性肾脏病CKD3期脾肾气虚患者的更多差异代谢途径,还有需要更多的深入分析探讨。