论文部分内容阅读
蛋白结合型毒素是一类分子量小于500Da，但因与血浆蛋白高结合而在慢性肾脏病(chronic kidney diseases，CKD)患者体内严重蓄积的物质。硫酸吲哚酚(Indoxyl sulfate，IS)和对甲酚硫酸盐(p-cresyl sulfate，pCS)是目前研究最广泛的两种重要蛋白结合型毒素，分别是膳食摄入的色氨酸和苯丙氨酸在肠道细菌分解下产生吲哚和对甲酚，经肠道吸收后在肝脏中氧化和磺化形成。IS和pCS均具有很强的蛋白结合力，其结合率均达90%以上，正常情况下主要通过肾小管分泌至尿液排出体外。CKD患者由于肠道菌群失调，肠道产生IS和pCS前体物质吲哚和对甲酚增加，而肾功能下降，肾小管分泌排泄受阻，且透析清除效率较低，导致终末期肾脏病(End stage renal disease，ESRD)患者体内IS和pCS严重蓄积。本研究基于已建立的腹膜透析(peritoneal dialysis，PD)患者队列，围绕PD患者体内IS和pCS时间变化趋势，PD患者肠道菌群谱以及肠道IS和pCS产生菌谱，调节肠道菌群对体内IS和pCS水平的影响三个层面探寻减少ESRD患者体内IS和pCS的有效治疗方法。
第一部分腹膜透析患者血清IS和pCS的时间变化趋势及其与心血管疾病相关代谢参数的关联研究
目的：研究血清IS和pCS浓度以及其通过残肾和透析清除的时间变化趋势和影响因素，探讨血清IS和pCS与心血管疾病相关代谢参数的关联关系。
方法：采用前瞻性研究，纳入116例持续性非卧床腹膜透析患者(Continuous ambulatory peritoneal dialysis, CAPD)患者，每隔3个月追踪随访其病情进展情况，同时采集患者的空腹静脉血、24小时尿液和透析废液等标本，通过电子病历采集患者医疗信息。采用UPLC-MS/MS检测血清、尿液和透析液中总IS和pCS浓度。采用广义相加模型分析并曲线拟合血清IS和pCS浓度及其每日经尿液和透析液排出量的时间变化趋势。采用横断面设计研究患者最近一次随访的血清IS和pCS浓度与其心血管疾病相关代谢参数血磷、K+、Ca2+、Na+、血压、血脂、血糖等的关联关系。
结果：1.血清IS浓度(趋势性检验P=0.001)及每日经透析液排出量(P=0.001)随ESRD病程延长而升高，而每日经尿排出量(P=0.003)随病程延长而逐渐下降。血清IS浓度及每日经尿和经透析液排出量的时间变化趋势均受患者诊断为ESRD的年龄、24小时尿量和残肾GFR影响。2.血清pCS浓度随ESRD病程延长而呈逐渐下降趋势，但并未达到检验水准(P=0.089)，而每日经尿和透析液排出量保持相对稳定。3.校正年龄、性别、BMI、ESRD时长、PD时长以及残肾GFR后，血清IS浓度与血清Ca2+(P=0.002)和每日净超滤量(P=0.046)呈正相关，而与血清HDL-C(P=0.004)呈负相关。4.血清pCS浓度与血清K+(P=0.038)、血清磷(P=0.014)以及血清HDL-C(P=0.023)浓度呈负相关，而与HBA1C(P=0.025)呈正相关。
结论：本研究发现，血清IS浓度及其每日经透析液排出量随病程延长而升高，而每日经尿排出量逐渐下降。血清pCS浓度及每日经尿和透析液排出量保持相对稳定。血清IS浓度和pCS浓度均与HDL-C呈负相关。
第二部分腹膜透析患者与健康人群体内IS及pCS代谢过程的比较研究
目的：探讨PD患者和健康志愿者血清IS和pCS浓度及其肠道产生菌相对丰度的差异，研究肠道菌群紊乱是否为透析患者体内IS和pCS蓄积的重要因素。
方法：采用病例对照研究，在已建立的PD患者队列按纳入标准和排除标准筛选15例患者，并在某高校招募15例健康志愿者，同期采集研究对象的空腹静脉血、24小时粪便和尿液。采用3天饮食记录法调查患者和健康志愿者每天的膳食营养摄入。采用16SrRNA检测粪便肠道菌群，采用HPLC-荧光法检测粪便吲哚和对甲酚浓度，采用UPLC-MS/MS检测血清和尿液总IS和pCS浓度，通过检索数据库pubmed中发表的相关文献确定人体肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌。采用协方差分析检验PD患者和健康志愿者在肠道菌群结构、肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌、粪便吲哚和对甲酚浓度、以及血清IS和pCS浓度等方面是否存在差异。
结果：1.PD患者肠道菌群分类操作单元(Operational taxonomic units，OTUs)水平的物种丰富度(Chao index)比健康对照组低(P=0.024)。2.在门水平上，PD患者的Firmicutes(P=0.010)、Proteobacteria(P=0.001)、Actinobacteria(P=0.037)和Fusobacteria(P=0.008)相对丰度均较健康对照组高，而Bacteroidetes相对丰度较健康对照组低(P=0.001)。3.PD患者的属水平Blautia(P=0.001)、Escherichia-Shigella(P=0.001)、Ruminococcusgnavusgroup(P=0.001)、Lachnoclostridium(P=0.001)、Anaerostipes(P=0.001)、norankLachnospiraceae(P=0.005)和Tyzzerella_4(P=0.001)等相对丰度均较健康对照组高，而Prevotella_9(P=0.004)和Megamonas(P=0.001)等较健康对照组低。4.PD患者肠道吲哚产生菌Escherichiacoli(P<0.001)、Bacteroidesfragilis(P<0.001)、Klebsiellapneumoniae(P=0.001)、Enterococcusfaecalis(P=0.001)和Pseudomonasprotegens(P<0.001)相对丰度较健康对照组高。5.PD患者肠道对甲酚产生菌unclassifiedRuminococcusgnavus(P<0.001)、Bacteroidesfragilis(P<0.001)、Clostridiumsymbiosum(P=0.002)、Clostridiumscindens(P=0.002)、Clostridiuminnocuum(P<0.001)和Anaerostipescaccae(P=0.006)相对丰度较健康对照组高。6.PD患者的粪便吲哚浓度和对甲酚浓度与健康对照组无统计学差异，但健康对照组每日摄入的蛋白质(P=0.001)、色氨酸(P=0.026)、苯丙氨酸(P=0.002)以及酪氨酸(P=0.003)显著高于PD患者。7.PD患者的血清总IS浓度显著高于健康对照组(P=0.001)，是健康对照组的47倍。8.血清总pCS浓度显著高于健康对照组(P=0.001)，是健康对照组的18倍。9.PD患者每日经尿和透析液排出的总IS显著低于健康对照组(P=0.018)，约为健康对照组的50%。10.PD患者每日经尿和透析液清除的总pCS显著低于健康对照组(P=0.007)，约为健康对照组的21%。
结论：本研究发现，与健康对照组相比，ESRD患者肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌相对丰度、血清IS和pCS水平显著升高，而每日经尿和透析液排出的IS和pCS显著降低。
第三部分肠道菌群调节对腹膜透析患者体内IS和pCS影响的干预研究
目的：探讨菊粉型果聚糖能否通过调节肠道菌群降低肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌丰度而减少体内IS和pCS蓄积。
方法：采取随机交叉对照干预试验，基于已建立的腹膜透析患者队列，根据纳入标准和排除标准选取15例患者，按照计算机提前产生的随机数据将患者随机分配到两个干预顺序组。分配到第一个干预顺序组的患者先接受12周的菊粉型果聚糖干预(长链菊粉：短链果聚糖=1：1)，然后接受12周的洗脱，最后接受12周的安慰剂干预(麦芽糊精)。分配到第二个干预顺序组的患者则接受相反的干预顺序。干预期间采用3天饮食记录法调查患者在菊粉型果聚糖干预期、洗脱期以及安慰剂干预期的膳食营养状况。采用单因素重复测量方差分析比较研究对象在菊粉型果聚糖干预期、洗脱期以及安慰剂干预期的膳食营养差异。采用双向重复测量方差分析和混合线性模型分析菊粉型果聚糖干预对PD患者肠道菌群结构、肠道吲哚和对甲酚水平、血清IS和pCS浓度及其肠道产生菌的影响。
结果：1.患者在菊粉型果聚糖干预、清洗以及安慰剂干预阶段每日摄入的营养素，包括能量、蛋白质、碳水化合物、脂肪、色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等均无统计学差异。2.菊粉型果聚糖干预对门水平的肠道菌群和属水平总物种丰度前40的肠道细菌均无干预效应、时间效应以及干预-时间交互效应。3.菊粉型果聚糖干预对吲哚产生菌B.thetaiotaomicron有显著的干预-时间交互效应(P=0.047)，对其他相对丰度≥1×10-5的吲哚产生菌和对甲酚产生菌均无干预效应、时间效应以及干预-时间交互效应。4.菊粉型果聚糖干预期间粪便吲哚浓度呈下降趋势(P=0.052)，而对照处理呈上升趋势。两组变化值具有统计学差异(-10.07±7.48vs.+13.35±7.66,P=0.040)μg/g。5.菊粉型果聚糖干预显著降低肠道pH(P=0.010)，肠道pH与粪便吲哚浓度(rrm=0.51(95%CI:0.25,0.71)，P=0.0003)和对甲酚浓度(rrm=0.35(95%CI:0.06,0.59)，P=0.018)呈正相关。6.菊粉型果聚糖干预对血清IS和pCS浓度及其每日通过尿液和透析液的排出量无干预效应、时间效应以及干预-时间交互效应。
结论：菊粉型果聚糖干预抑制PD患者肠道吲哚增加，降低肠道pH，同时对吲哚产生菌B.thetaiotaomicron有抑制趋势。
第一部分腹膜透析患者血清IS和pCS的时间变化趋势及其与心血管疾病相关代谢参数的关联研究
目的：研究血清IS和pCS浓度以及其通过残肾和透析清除的时间变化趋势和影响因素，探讨血清IS和pCS与心血管疾病相关代谢参数的关联关系。
方法：采用前瞻性研究，纳入116例持续性非卧床腹膜透析患者(Continuous ambulatory peritoneal dialysis, CAPD)患者，每隔3个月追踪随访其病情进展情况，同时采集患者的空腹静脉血、24小时尿液和透析废液等标本，通过电子病历采集患者医疗信息。采用UPLC-MS/MS检测血清、尿液和透析液中总IS和pCS浓度。采用广义相加模型分析并曲线拟合血清IS和pCS浓度及其每日经尿液和透析液排出量的时间变化趋势。采用横断面设计研究患者最近一次随访的血清IS和pCS浓度与其心血管疾病相关代谢参数血磷、K+、Ca2+、Na+、血压、血脂、血糖等的关联关系。
结果：1.血清IS浓度(趋势性检验P=0.001)及每日经透析液排出量(P=0.001)随ESRD病程延长而升高，而每日经尿排出量(P=0.003)随病程延长而逐渐下降。血清IS浓度及每日经尿和经透析液排出量的时间变化趋势均受患者诊断为ESRD的年龄、24小时尿量和残肾GFR影响。2.血清pCS浓度随ESRD病程延长而呈逐渐下降趋势，但并未达到检验水准(P=0.089)，而每日经尿和透析液排出量保持相对稳定。3.校正年龄、性别、BMI、ESRD时长、PD时长以及残肾GFR后，血清IS浓度与血清Ca2+(P=0.002)和每日净超滤量(P=0.046)呈正相关，而与血清HDL-C(P=0.004)呈负相关。4.血清pCS浓度与血清K+(P=0.038)、血清磷(P=0.014)以及血清HDL-C(P=0.023)浓度呈负相关，而与HBA1C(P=0.025)呈正相关。
结论：本研究发现，血清IS浓度及其每日经透析液排出量随病程延长而升高，而每日经尿排出量逐渐下降。血清pCS浓度及每日经尿和透析液排出量保持相对稳定。血清IS浓度和pCS浓度均与HDL-C呈负相关。
第二部分腹膜透析患者与健康人群体内IS及pCS代谢过程的比较研究
目的：探讨PD患者和健康志愿者血清IS和pCS浓度及其肠道产生菌相对丰度的差异，研究肠道菌群紊乱是否为透析患者体内IS和pCS蓄积的重要因素。
方法：采用病例对照研究，在已建立的PD患者队列按纳入标准和排除标准筛选15例患者，并在某高校招募15例健康志愿者，同期采集研究对象的空腹静脉血、24小时粪便和尿液。采用3天饮食记录法调查患者和健康志愿者每天的膳食营养摄入。采用16SrRNA检测粪便肠道菌群，采用HPLC-荧光法检测粪便吲哚和对甲酚浓度，采用UPLC-MS/MS检测血清和尿液总IS和pCS浓度，通过检索数据库pubmed中发表的相关文献确定人体肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌。采用协方差分析检验PD患者和健康志愿者在肠道菌群结构、肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌、粪便吲哚和对甲酚浓度、以及血清IS和pCS浓度等方面是否存在差异。
结果：1.PD患者肠道菌群分类操作单元(Operational taxonomic units，OTUs)水平的物种丰富度(Chao index)比健康对照组低(P=0.024)。2.在门水平上，PD患者的Firmicutes(P=0.010)、Proteobacteria(P=0.001)、Actinobacteria(P=0.037)和Fusobacteria(P=0.008)相对丰度均较健康对照组高，而Bacteroidetes相对丰度较健康对照组低(P=0.001)。3.PD患者的属水平Blautia(P=0.001)、Escherichia-Shigella(P=0.001)、Ruminococcusgnavusgroup(P=0.001)、Lachnoclostridium(P=0.001)、Anaerostipes(P=0.001)、norankLachnospiraceae(P=0.005)和Tyzzerella_4(P=0.001)等相对丰度均较健康对照组高，而Prevotella_9(P=0.004)和Megamonas(P=0.001)等较健康对照组低。4.PD患者肠道吲哚产生菌Escherichiacoli(P<0.001)、Bacteroidesfragilis(P<0.001)、Klebsiellapneumoniae(P=0.001)、Enterococcusfaecalis(P=0.001)和Pseudomonasprotegens(P<0.001)相对丰度较健康对照组高。5.PD患者肠道对甲酚产生菌unclassifiedRuminococcusgnavus(P<0.001)、Bacteroidesfragilis(P<0.001)、Clostridiumsymbiosum(P=0.002)、Clostridiumscindens(P=0.002)、Clostridiuminnocuum(P<0.001)和Anaerostipescaccae(P=0.006)相对丰度较健康对照组高。6.PD患者的粪便吲哚浓度和对甲酚浓度与健康对照组无统计学差异，但健康对照组每日摄入的蛋白质(P=0.001)、色氨酸(P=0.026)、苯丙氨酸(P=0.002)以及酪氨酸(P=0.003)显著高于PD患者。7.PD患者的血清总IS浓度显著高于健康对照组(P=0.001)，是健康对照组的47倍。8.血清总pCS浓度显著高于健康对照组(P=0.001)，是健康对照组的18倍。9.PD患者每日经尿和透析液排出的总IS显著低于健康对照组(P=0.018)，约为健康对照组的50%。10.PD患者每日经尿和透析液清除的总pCS显著低于健康对照组(P=0.007)，约为健康对照组的21%。
结论：本研究发现，与健康对照组相比，ESRD患者肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌相对丰度、血清IS和pCS水平显著升高，而每日经尿和透析液排出的IS和pCS显著降低。
第三部分肠道菌群调节对腹膜透析患者体内IS和pCS影响的干预研究
目的：探讨菊粉型果聚糖能否通过调节肠道菌群降低肠道吲哚产生菌和对甲酚产生菌丰度而减少体内IS和pCS蓄积。
方法：采取随机交叉对照干预试验，基于已建立的腹膜透析患者队列，根据纳入标准和排除标准选取15例患者，按照计算机提前产生的随机数据将患者随机分配到两个干预顺序组。分配到第一个干预顺序组的患者先接受12周的菊粉型果聚糖干预(长链菊粉：短链果聚糖=1：1)，然后接受12周的洗脱，最后接受12周的安慰剂干预(麦芽糊精)。分配到第二个干预顺序组的患者则接受相反的干预顺序。干预期间采用3天饮食记录法调查患者在菊粉型果聚糖干预期、洗脱期以及安慰剂干预期的膳食营养状况。采用单因素重复测量方差分析比较研究对象在菊粉型果聚糖干预期、洗脱期以及安慰剂干预期的膳食营养差异。采用双向重复测量方差分析和混合线性模型分析菊粉型果聚糖干预对PD患者肠道菌群结构、肠道吲哚和对甲酚水平、血清IS和pCS浓度及其肠道产生菌的影响。
结果：1.患者在菊粉型果聚糖干预、清洗以及安慰剂干预阶段每日摄入的营养素，包括能量、蛋白质、碳水化合物、脂肪、色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等均无统计学差异。2.菊粉型果聚糖干预对门水平的肠道菌群和属水平总物种丰度前40的肠道细菌均无干预效应、时间效应以及干预-时间交互效应。3.菊粉型果聚糖干预对吲哚产生菌B.thetaiotaomicron有显著的干预-时间交互效应(P=0.047)，对其他相对丰度≥1×10-5的吲哚产生菌和对甲酚产生菌均无干预效应、时间效应以及干预-时间交互效应。4.菊粉型果聚糖干预期间粪便吲哚浓度呈下降趋势(P=0.052)，而对照处理呈上升趋势。两组变化值具有统计学差异(-10.07±7.48vs.+13.35±7.66,P=0.040)μg/g。5.菊粉型果聚糖干预显著降低肠道pH(P=0.010)，肠道pH与粪便吲哚浓度(rrm=0.51(95%CI:0.25,0.71)，P=0.0003)和对甲酚浓度(rrm=0.35(95%CI:0.06,0.59)，P=0.018)呈正相关。6.菊粉型果聚糖干预对血清IS和pCS浓度及其每日通过尿液和透析液的排出量无干预效应、时间效应以及干预-时间交互效应。
结论：菊粉型果聚糖干预抑制PD患者肠道吲哚增加，降低肠道pH，同时对吲哚产生菌B.thetaiotaomicron有抑制趋势。