1. 引言
急性肾损伤(Acute Kidney Injury, AKI)是一组异质性疾病,其特征是肾小球滤过率突然下降,表现为血清肌酐浓度升高或少尿 [1]。据报道,AKI发生在约10%~15%的住院患者中,而重症监护室中的AKI发生率超过50% [2]。肾功能的缓慢恶化或持续性肾功能障碍与肾细胞和肾单位的不可逆损失相关,这可能导致慢性肾脏病(Chronic Kidney Disease, CKD) [3]。近年来,肠道菌群与各种疾病之间的互相作用是一大研究热点,败血症 [4] 、动脉粥样硬化 [5] 、糖尿病 [6] 、肝炎 [7] 、肥胖症 [8] 等疾病都与肠道菌群及其代谢产物有着密不可分的关系。肾脏疾病和肠道菌群之间也存在重要关联,有研究发现约36%~70%终末期肾病患者表现出肠道功能障碍 [9] [10] [11],证实慢性肾脏病患者的肠道菌群组成及结构改变,肠道屏障发生功能障碍,致使有害代谢物入血,导致炎症反应加剧 [12] [13] [14] [15]。近年越来越多的研究证据表明肠道菌群及其代谢产物在AKI的发展过程中同样起到重要作用 [16] [17] [18]。因此,肠道菌群对AKI之间的影响和作用有望成为治疗AKI的新方向。
2. 肠道菌群及其变化
正常人体肠道中有超过1000种微生物,而每个个体的微生物群落具有其独特性且是相对稳定的 [19]。人类肠道中的大多数细菌属于四个门:厚壁菌、拟杆菌、变形杆菌和放线菌 [16]。肠道菌群被认为是人体生理学中具有重要功能的虚拟器官 [20],肠道菌群参与营养素的消化、吸收和合成 [21],其过程中分解代谢产生的各种物质参与机体免疫调节 [22] 、能量代谢 [23] 、神经内分泌活动 [24] 等。而在病理状态下,肠道菌群的组成和稳定性将会发生改变,从而影响机体健康。
有研究发现在肾缺血再灌注(Ischemia Reperfusion, IR)模型小鼠中,肠道菌群的各个种属的丰度发生变化 [25],其特征主要是肠杆菌数量增加,乳杆菌和反刍球菌数减少 [17]。在顺铂诱导的AKI大鼠中则同样发现乳杆菌减少,而梭菌、丹毒丝菌有增加 [18]。这些研究的发现足以说明了肾脏疾病与肠道菌群之间存在密切关系。
3. 肠道菌群与AKI的相互影响
3.1. 肠道屏障被破坏与AKI的相互影响
肠道黏膜上皮是分隔开肠道共生细菌与身体其他部分的屏障 [26],主要由肠道上皮细胞和细胞间的紧密连接(Tight Joint, TJ)如ZO蛋白、claudin蛋白和连接粘附因子组成 [18]。肠黏膜上皮屏障的完整性是肠道菌群发挥正常生理功能和宿主防御发育的重要保障 [26]。在CKD大鼠中发现其结肠黏膜中claudin-1、claudin-2蛋白的表达显著下降,结肠固有层中单核细胞大量浸润,肠道屏障功能受损,导致全身炎症 [27]。而在IR小鼠中,同样发现claudin蛋白表达明显下降,肠黏膜上皮细胞凋亡数量增加以及Th1、Th17应答增强,炎症因子TNF-α、IFN-γ等分泌增加,这一系列改变导致肠道屏障完整性受损,进而引起内毒素水平上升,肠道通透性增加,