基于肠道菌群探讨中医药防治糖尿病肾病的研究进展

邹泰基 ，彭 涛

(1.广西中医药大学 研究生院，广西 南宁 530200；2.柳州市中医医院 (柳州市壮医医院)，广西 柳州 545001)

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是我国临床上常见的慢性代谢性疾病，多因胰岛素分泌相对或绝对不足引起的，且以血葡萄糖水平慢性升高为主要特征.而长期处于异常状态的糖脂代谢及炎症指标足以诱发心、脑、眼、肾及足等并发症.其中糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病中最常见的微血管并发症之一，起病隐匿且进展迅速.DN是一种由DM引起的慢性肾脏疾病(chronic kidney disease，CKD)，发病机制复杂，以持续性白蛋白尿排泄增加，或肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GFR)进行性下降为临床特征[1]，最终发展为终末期肾脏疾病(end-stage renal disease，ESRD).据IDF最新全球糖尿病地图显示[2]，2021年全球成年糖尿病患者人数高达5.37亿，且全球约有30%～50%的ESRD是由DN所致，发病后比较难通过药物治疗来逆转病情.目前临床上DN的治疗方案主要通过联合血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂类药物以及降糖药物来减少蛋白尿和控制血糖.但其用药仍无法兼顾整体，疗效有限，而且对尿路感染、GFR小于30%等患者存在用药禁忌，无法完全延缓CKD的进展.

中医药的临床工作与基础实验显示出其在控制DN发生、发展进程中疗效显著，从而受到诸多医家的推崇.肠道菌群是人类体内的最大微生态系统.肠道菌群的数目、种类及代谢活性发生改变均可导致肠道菌群失调，进而影响人体代谢系统的正常状态.现已证实肠道菌群失调与糖尿病等多种代谢性相关疾病关系密切[3]，因此基于肠道菌群积极探索中医药防治DN的机制，有望发现治疗DN的新方向，可更好地发挥中医药防治DN的突出优势.本文将从肠道菌群与DN、中药单体、中药复方及中成药等方面作以下综述，以期为临床治疗提供参考.

1 中医对DN的认知

DN 在中医内科学与古代中医书籍中并没有明确命名，但结合其临床特征，如水肿、泡沫尿以及倦怠乏力等，可追溯为《黄帝内经》之“消瘅”及“消渴病”继发的“水肿”“尿浊”“关格”“肾消”以及“肾劳”等[4].明朝戴思恭《证治要诀》记载消渴日久不愈可出现：“三消久而小便不臭，反作甜气，在溺中滚涌，更有浮溺，面如猪脂，此精不禁，真元竭也.”而《外台秘要·消中消渴肾消方八首》中也载道：“消渴病有三……，三渴饮水不能多，但腿肿脚先瘦小，阴痿弱，数小便者，此是肾消病也.”治疗选用方剂多为茴香散、八味丸、竹笼散等[5].国医大师邹燕勤[6]从虚、热、湿、瘀论治糖尿病肾病.DN多以脾肾亏虚为本，湿热互结、瘀血阻络为标.治则当以维护肾元为本，兼备健脾益气、清热利湿、化瘀泄浊，临床应用疗效显著.何立群教授[7]治疗以早期补益气阴顾其本，中晚期共举脾肾之阳助其运，久病祛风活血通肾络贯穿治疗全程.可见，中医药治疗DN历史悠久、经验丰富，相关论治经过长期临床实践验证，值得结合现代医学加以拓展与推广.

2 肠道菌群与DN发生发展机制

近100万亿微生物以人体胃肠道为栖息地，故称其为肠道菌群，通常其组成、结构、功能保持相对稳定.近年来，随着分子生物学、宏基因组学、生物信息分析技术、高通量测序技术的发展，学界对肠道菌群有了新的认识，并逐步证实肠道菌群紊乱与多种疾病有关.目前，基础实验及临床研究均已证明，肠道菌群的组成决定了其代谢产物的水平和比例，进而发挥多种病理生理作用，故而包括DN在内的多种疾病发生发展与肠道菌群存在相互作用的关系[8].冯真真[9]等人分别对DM患者、DN患者以及正常健康人群进行了肠道菌群检测.通过检测结果发现，三者的厚壁菌门/拟杆菌门的比例存在不同，并且DN组患者的肠球菌和棒状杆菌呈现高表达水平.此外，在基础动物实验中[10]，与正常对照组相比，DN 组厚壁菌门丰度显著减低(P<0.01).由此可见，在DM及DN 两种疾病状态下，二者肠道菌群的失衡模式具有共性.结果显示，这两种疾病肠道菌群的组成向有害菌偏移，并且 DN 的肠道菌群较DM的肠道菌群产生了更具致病性的改变.结合国内外相关文献，肠道菌群失调在DN中的作用机制多考虑为以下四种：

1) 内毒素血症学说.有关研究[11]指出,DM患者的肠道内有害菌群如肠杆菌、酵母菌的丰度增多,有益菌群如双歧杆菌、乳酸杆菌的丰度减少.而肠道菌群的丰度及功能失调，导致了脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)释放增加.可知LPS是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分，会与肠道相互作用，破坏肠的屏障结构和功能，进而反促使移位至血循环的肠道菌数大大增加，最终发展为“代谢性内毒素血症”.同时，LSP还会与脂多糖结合蛋白(lipopolysaccharide binding protein,LBP)相结合，以CD14为辅助因子，构建LPS-LBP-CD14 复合物，激活Toll样受体(toll-like receptors,TLRs) .其中依赖于MyD88信号通路的特异性跨膜受体TLR-4同样被激活，借助于核因子-κB (nuclear factor κB,NF-κB)，最终大量释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1以及白细胞介素-6等促炎细胞因子，且活化免疫细胞，引发炎性级联反应，加重胰岛素抵抗，作用于包括胰岛及肾脏在内的全身器官.在DN基础上，高啸[12]等人进行了同质研究，以C57BL/6雄性小鼠注射链脲菌素(STZ)建立DN模型构建DN组,生理盐水替代为对照组,比较两组小鼠血糖、尿白蛋白定量和TLRs-NF-κB信号通路中关键蛋白水平差异.结果显示，DN组TLR4及NF-κB蛋白水平均较对照组明显升高(P<0.05).综上推测，肠道菌群失衡可能通过上调 LPS相关TLRs/NF-κB炎症通路，推动糖尿病肾病的发生发展.

2) 肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)学说.这种学说常常被用于高血压研究，但相关研究[13]指出处于DM疾病状态下，肾脏对血管紧张素 II(angiotensin II，Ang II)的敏感性增加，促使肾血管收缩增强，出球小动脉压力增加，钠水重吸收增强，使得血压以及球内压均升高，影响正常肾功能.除此之外，Ang II是RAS的重要效应因子，主要由血管紧张素转换酶(angiotensin I-converting enzyme,ACE)裂解 Ang I 产生，而DN患者的ACE活性水平显著高于无并发症的T2DM患者.据此推断,Ang II可能是 DN进行性肾损伤的关键因素[14].乙酸为肠道菌群酵解后代谢物的重要组成部分.有基础研究指出,糖尿病大鼠血浆乙酸盐水平与肾内 Ang II 表达呈正相关.实验显示,经抗生素饲喂后，模型大鼠肠道菌群种类减少，血乙酸盐水平降低，肾内过激的RAS可表现出抑制[15]，故而推测肠道菌群失衡可通过调控RAS相关Ang II/ACE通路影响肾脏的正常功能.

3) “肠-肾轴”学说.慢性肾脏病与肠道菌群组成、肠道环境以及肠屏障通透性变化存在关联性.而相关的尿毒症毒素大多是由肠道微生物代谢产生的肠源性毒素，例如硫酸吲哚酚(indoxyl sulphate，IS)、硫酸对甲酚(p-cresyl sulphate,p-CS)、氧化三甲胺(trimethylamine-N-oxide ,TMAO)、吲哚-3乙酸(indole-3 acetic acid，IAA)等[10].但在DN疾病状态下，此类患者的肠道菌群失衡，肠道屏障的完整性遭到破坏，代谢产生的尿素可使肠内pH值升高，进而加剧肠黏膜损伤，导致上皮屏障功能障碍，使得上述肠毒素进入体循环，最终对肾脏产生负面影响[16].值得注意的是DN患者常因控制血糖限制摄入碳水化合物，进而促使肠道分解代谢蛋白质及含氮化合物作用增强，使含氮有毒终产物进一步产生并累积，从而形成恶性循环.由此可知，“肠-肾轴”也是DN发生发展的重要刺激因素，学界可据此作为DN防治研究的新靶点.

4) 胆汁酸(bile acids，BAs)代谢紊乱学说.以胆固醇为原材料且经肝脏等系列酶促反应合成衍生产物.在此过程中，胆盐水解酶是一种关键酶，能够将初级胆汁酸解偶联转化为次级胆汁酸[17].而这种关键酶恰好由拟杆菌属、双歧杆菌属以及乳杆菌属等多种肠道菌群产生.初级胆汁酸经7ɑ-羟基脱氧后产生次级胆汁酸以及脱脂等过程也需要肠道菌群参与.而肠道菌群调控糖脂代谢以及参与Bas的工具主要是BAs受体法尼醇X受体(farne-soid X receptor，FXR)及G蛋白偶联BAs受体(G-protein-coupled bile acid receptor，Gpbar1 TGR5).FXR在肝脏、肾脏以及肠道均有高表达水平.高骏伟[18]则是以八周龄雄性db/db小鼠为实验对象,借助免疫印迹(Western blot)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)等手段检测肾脏中脂质合成相关分子.结果显示,糖肾方可通过激活FXR来抑制下游脂质合成相关基因的表达,从而改善肾脏的脂质沉积.由此推测，肠道菌群可通过调控胆汁酸相关FXR通路在肾脏糖脂代谢、炎症以及纤维化方面发挥作用.

除此之外，短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)失衡学说以及细胞衰老学说等也是肠道菌群参与糖尿病肾病发生发展的重要研究靶点.故而，肠道菌群失调与DN肾功能损伤之间关系复杂，可能互为因果并相互影响，涉及上述多种作用机制，亟待学界的进一步研究.

3 中药单体通过干预肠道菌群对DN的治疗作用

Sang Tingting[19]等研究指出，灵芝多糖能借助肠道微生物酵解物来激活脂肪组织中的短链脂肪酸G蛋白偶联受体43(G-protein coupled receptor 43，GPR43)表达，进而实现调节患者机体代谢、氧化应激和免疫，达到治疗DN的目的.张文杰[20]等人则从山药多糖着手，以肥胖糖尿病肾病大鼠为实验对象，分组多剂量予山药多糖灌胃.实验结果显示,高剂量组可明显改善DN大鼠粪便菌群多样性，改善肾功能，且其作用呈剂量依赖性.尹欢欢[21]的动物实验构建STZ诱导DN大鼠模型，可观察到DN大鼠的肠道菌群失调存在病程依赖性，与疾病严重程度密切相关.同时，课题组予以肉桂醛干预DN的肠道菌群,恢复部分结构及丰度,可减轻DN早期蛋白尿,改善肾小管基底膜(tubular basement membrane，TBM)厚度，从而参与到DN的临床诊疗中.倪雅丽[22]等基于DN小鼠，借助16sRNA的高通量测序技术进行研究，实验结果证明，益智仁能调节厚壁菌门与拟杆菌比例，蓝藻菌门及阿克曼氏菌丰度，从而发挥抗DN的作用.徐卓[23]等均借助自发性2型糖尿病肾病小鼠模型，证实了丹参茎叶总酚酸及丹参根总酚酸可改善2型糖尿病肾病小鼠肠道菌群紊乱，并可调节肠道内短链脂肪酸的含量.

综上所述，中药单体可能通过调节肠道菌群的组成、结构以及丰度，进而发挥抗炎、抑制肾毒性、抗氧化等作用来维护肠道微生态的内平衡.反之，肠道菌群种类丰富，酶含量高，如乳酸杆菌同样对中药有效成分的转化利用起到促进作用，是一种互促互用、协同治疗的过程.就DN而言，中药单体可能通过调节与DN相关肠道菌群的相对丰度而起到保护DN肾功能的作用，但具体是哪一种或数种成分起效的机制仍需更多的实验加以验证.

4 中药复方通过干预肠道菌群对DN的治疗作用

中药复方是指经辨证审因决定治法后，选择合适的药物酌定用量，按照组成原则妥善配伍而成的一组药物.源自《金匮要略》肾气丸的演变方肾炎康复片在治疗糖尿病时有着显著疗效.王晓丽[24]等把 db/db基因缺陷小鼠糖尿病肾病模型鼠，随机分为模型组、二甲双胍组以及肾炎康复片高、低剂量组，结果与模型组比较，各给药组中短链脂肪酸的含量均呈下降趋势，差异有统计学意义(P<0.05)，与肠道菌群拟杆菌的相对丰度下降相互印证.结论指出,肾炎康复片干预模型鼠肠道菌群代谢物即丙酸的含量可以达到治疗糖尿病肾病的目的.张瑞瑞[25]则以SPF 级雄性SD大鼠构建链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病肾病大鼠模型，随机把大鼠分为空白对照组、模型组、芪石肾舒胶囊高剂量组(肾高组)、芪石肾舒胶囊低剂量组(肾低组)以及缬沙坦胶囊组，经8周系统治疗后，对各组肠道菌群结构分布进行16sDNA微生物测序.结果显示,芪石肾舒胶囊可能通过改善肠道内环境，使有益菌维持优势数量，进而调控炎症因子白介素- 6(Interleukin-6，IL-6)、转化生长因子-β1(Transforminggrowth factor- β1，TGF-β1 )、单核细胞趋化蛋白-1( Monocytechemoattractant protein-1，MCP-1)水平，最终起到保护肾功能的作用.除此之外，参芪地黄汤加减[26]可以减轻DN患者微炎症状态,恢复肠道菌群平衡，即调整拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌相对丰度(P<0.01)，从而减轻蛋白尿保护肾功能.黄葵胶囊[27]则是通过影响肠道内拟杆菌、双歧杆菌、柔嫩梭菌和乳杆菌的分布及亚群，进而帮助患者肾功能恢复.冯程程[28]等则着眼于中医外治法，基于“肠-肾轴”理论的通腑泄浊法，并作用于糖尿病肾病小鼠模型.研究结果证明,糖肾灌肠方可能通过增加DN小鼠肠道菌群多样性，影响肠道菌群结构，最终发挥护肾作用.姚宇剑[29]等研究则证明了缩泉益肾方可以干预DN小鼠肠道菌群的多样性，如增加蓝藻菌门与疣微菌门的相对丰度，减少软壁菌门与放线菌门的相对丰度，从而调整肠道菌群的结构，对DN发挥治疗作用.

上述研究结果表明,中药复方及中成药在调节肠道菌群对DN发挥多层次、多成分、多靶点的协同作用，促进乳杆菌、双歧杆菌等益生菌的生长，抑制变形菌等致病菌的增殖，达到控糖固肾的目的.

5 小结与展望

现有研究结果表明，肠道菌群组成、丰度以及形态与DN发生之间有着密切关系，其中拟杆菌门、厚壁菌门、乳杆菌属及柔嫩梭菌属与DN的发生发展更为密切.中医药大多基于益生菌的结构以及丰度来调节糖尿病肾病患者的体脂量及糖化血红蛋白水平，提高SCFAs水平，最终缓解肾脏炎症和纤维化进程，但对具体有效机制的探讨尚显不足.基于肠道菌群的中医药研究为DN发生机制以及寻找有效治疗手段提供了一个新方向，是治疗DN等DM重要并发症的重要潜在靶点，但仍需更多具有特异性的实验研究.证候方面：虽然DN在古代未见详名，但也不可比类于消渴病进行分型施治，DN在发病过程中病机迁衍，各时期辨证各有其特点变化.学界仍需基于中医理论，结合现代医学优势，开展大规模、多中心、具有前瞻性的证候研究，且要兼顾气候、体质、地域以及年龄等相关因素，来探究中医证候、中医药、肠道菌群以及糖尿病肾病等四者的相关性，以便于临床运用.疗效方面：虽然现已有不少中医药相关的DN基础实验或临床观察试验，但大多涉及中晚期，而早期疾病状态也需进行大样本、随机的临床观察研究.现有研究的给药途径多以口服为主，其他外治法也可纳入临床对照研究.机制方面：现有研究暂不能系统阐述清楚中医药干预肠道菌群作用于DN的多通路机制，学界可以借助分子对接技术、网络药理学以及回顾性分析等多种手段进行探讨.除上述三方面外，肠菌添加剂或益生菌食物能否达到同样效果，多复方的临床研究疗效是否更佳，如何比较复方之间的优劣性，这都需要人们不断深入研究，才能为中医药在临床上的合理应用提供科学依据，从而实现对DN的有效预防和治疗.