CKD5期患者饮食治疗与肠道菌群关系研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chensiyao159
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背景:  慢性肾脏病(chronic kidney disease CKD)发病率越来越高,其病程持续进展不可逆转,最终大部分患者逐渐步入慢性肾脏病终末期,也就是通常所说的慢性肾功能衰竭 尿毒症期。此时,患者需进行长期透析等替代治疗维持生命。这不但给患者带来巨大的痛苦,也增加了家庭及社会的负担。面对CKD导致的严重后果,目前尚无有效的治疗方法。仅有的几种治疗手段中,饮食控制应用比较广泛。国内外的研究证实,严格的饮食治疗方案如优质低蛋白+复方α酮酸,同时配合低钾、低磷食谱可以延缓肾衰进展,并可减少诸如高钾、高磷血症等合并症,但随之而来的是CKD患者营养不良、系统微炎症等发病率明显升高。这些问题反过来又加速了肾功不全的进展。针对CKD患者的饮食治疗方案带来的问题,目前尚无有效的解决方法。如何能在进行饮食控制疗法的同时,最大限度减少营养不良相关并发症的发生对CKD患者具有重要的意义。导致CKD患者营养不良的原因很多,除了饮食因素以外,肠道菌群在其中无疑也扮演了重要的角色。  肠道菌群作为人体内的‘第二基因组’数量巨大,种类繁多,可影响到宿主的代谢、免疫功能等。肠型的定义是多维空间内高度聚集的微生物群落结构,它代表了宿主-微生物共生稳态时的人体微生态结构特征。既往的研究揭示正常人肠道菌群可以分为拟杆菌型(Bacteroides)、普氏菌型(Prevotella)、瘤胃球菌型(Rminococcus)和厚壁菌型(Firmicutes)四种肠道型。最近我国的一项包括不同地区、民族的健康年轻人的肠道菌群研究提示可以将种类繁多,数量庞大的微生物群落划分为9 个功能核心群。这些研究都揭示了即使健康人之间的肠道菌群也是存在比较显著性的差异。目前关于肠道菌群的研究多聚焦于代谢性疾病、自身免疫性疾病等。CKD患者因为其体内环境,尤其是肠道环境发生了异于常人的变化,其中的微生物必然发生变化。少数的研究揭示了CKD可导致患者肠道内菌群紊乱,与正常人肠道菌群比较,CKD患者肠道菌群存在丰度减低,拟杆菌等益生菌数量减少,细菌在肠道中的分布发生改变等情况。纵观CKD患者肠道菌群方面的研究,存在以下问题:研究数量较少,既有的研究样本数量不足;缺乏导致慢性肾功不全菌群紊乱各种可能因素的分组研究;多为动物研究,缺乏与慢性肾功不全相关的临床表现的研究;缺乏肠道菌群紊乱导致CKD患者各项机体功能异常的深入机制研究。  同时,尿毒症瘙痒症也是终末期肾病,特别是透析患者常见并发症,严重影响了患者的生存质量。导致透析患者发生皮肤瘙痒的原因非常复杂,其中患者体内微炎症状态是很重要的因素。尿毒症患者普遍存在肠道菌群紊乱以及营养不良问题,这些问题又可以引起体内微炎症状态。是否可通过益生菌调整肠道菌群,减轻患者体内微炎症状态,从而改善其瘙痒症状?基于此,本试验对尿毒症维持性血液透析患者瘙痒症的临床特点及益生菌对其的治疗价值进行研究、分析。  锌α2糖蛋白(2-glycoprotein,ZAG)是主要组织相容性复合物I型家族中的一员。作为具有多种潜在生物学功能的糖蛋白,在脂肪降解和利用、能量平衡和维持机体体重中发挥着重要作用,还参与到细胞黏附和免疫应答等过程,但至今它的许多功能仍不是很清楚。我们既往的研究证实ZAG在CKD患者中含量是增高的,同时与营养不良是有相关性的,在CKD患者的营养不良与肠道菌群紊乱之中究竟起到怎样的作用,尚需进一步研究。  目的:  本研究旨在从慢性肾功能不全(CKD5期)患者的不同饮食治疗方案导致的不同营养情况及系统炎症状况差异,结合其肠道菌群,利用高通量测序技术,全面系统的研究慢性肾功能不全患者肠道菌群数量以及结构的改变,探讨CKD5期患者不同饮食情况,其肠道菌群类型是否有差异;CKD5期患者之间肠道菌群类型差异是否与其营养状况、系统炎症等有关联,进而针对CKD5期患者不同的肠道菌群类型个性化的调整饮食治疗方案,做到精准饮食治疗,达到既延缓CKD进展,又减少其并发症的目的。另外,针对部分CKD5期患者所患的尿毒症瘙痒症,拟采取给予益生菌改善其肠道菌群的方案,达到减轻由肠道菌群紊乱导致的系统微炎症,从而缓解其瘙痒症状的目的。  方法:  298例CKD5期未透析患者、40例血液透析患尿毒症瘙痒症的CKD5期患者及4例正常人参与本研究。所有受试对象在进入实验前均签署知情同意书,并经医院伦理委员会批准。  1.298例CKD5期未透析患者分为三组:正常饮食组90例、低蛋白饮食组121例、低蛋白饮食+开同组87例。记录各组研究对象性别、年龄、准确测量患者身高、体重。所有入选对象禁食10小时后于清晨空腹留取晨尿,抽取上肢静脉血,常温下离心10分钟(3000转/分),取上清液,分别检测血清总胆固醇、白蛋白、血红蛋白、血肌酐、C-反应蛋白、24小时尿蛋白定量等生化指标。  2.留取上述298例患者中符合要求的36例患者及4例正常人清晨粪便各5克冻存于-80℃冰箱待测,并以ELISA 法检测血清中ZAG含量。  3.使用Illumina二代高通量测序技术对40份粪便样品的16SV4区Microbial扩增子进行测序分析。比较3组不同饮食的CKD5期患者肠道菌群构成的差异,揭示CKD5期不同饮食,不同营养状态患者肠道菌群组成特点。  4.30只SD大鼠随机分成对照组,CKD5期患者肠道菌群移植组,正常人肠道菌群移植组;准备移植组大鼠先给以复合抗生素喂养3周。  5.通过灌肠的方式,将CKD5期低蛋白饮食组患者及正常人的肠道菌群分别移植给SD大鼠。测量各组大鼠的体重、内脏脂肪重量、体脂比;检测各组大鼠血浆白蛋白、胆固醇、肾功等指标;WESTERN-BLOT检测各组大鼠内脏脂肪组织的ZAG表达,ELISA法检测各组大鼠CRP、IL-1β及IL-6等炎症指标。  6.收集患有尿毒症瘙痒症的CKD5期血液透析患者40例,应用视觉模拟量表(VAS)对患者瘙痒程度进行评估。同时检测:血尿素氮(BUN)、血肌酐(Cr)、血钙、磷、钙磷乘积、免疫反应性甲状旁腺激素(iPTH)、C反应蛋白(CRP)、铁蛋白、IL-1β、IL-6。  7.所有尿毒症瘙痒症患者均行规律血液透析治疗,4h/次,3次/周;40例尿毒症瘙痒症患者,按轻重程度随机分为两组,每组20例,试验组给予凝结芽孢杆菌(1050mg,日3次)口服,对照组给予等量安慰剂(3粒,日3次)口服。3周后复查CRP、IL-1β、IL-6 及患VAS评分,评估两组患者微炎症指标及瘙痒症状改善情况。  结果:  1.298例CKD5期患者中严格依照正规优质低蛋白饮食+复方α酮酸饮食治疗方案的数量相对较低,只有29%,更多的患者采取的单纯低蛋白饮食方案,占41%,没有控制饮食的占30%。  2.单纯低蛋白饮食组患者的血浆白蛋白水平、血脂水平、BMI 指数等明显低于正常饮食组及低蛋白饮食+开同组,CRP 水平则高于其余两组,差异具有统计学显著性,P<0.05;其营养不良发生率明显高于后两组。  3.正常人对照组中厚壁菌门集中于粪球菌属(coprococcus)、毛螺旋菌UCG-005 属(lachnospiraceae-UCG-005)、假丁酸弧菌属(pseudobutyrivibrio)、巨蛋细胞菌属(megamonas)等,拟杆菌门则是拟杆菌属、普氏菌属(Prevotella)等益生菌为主。CKD5期患者在门水平上不单是拟杆菌减少,而且致病菌属明显增多。  4.CKD5期患者RS3 组的厚壁菌门以克里斯滕森菌(Christensenellaceae_R-7_groupRS1)为主;其次,聚集较多的是变形菌门的大肠杆菌属;拟杆菌门只有克雷白杆菌属相对较多。RS4 组厚壁菌门中瘤胃球菌属、fusicatenibacter、柔嫩梭菌属(faecalibacterium),拟杆菌门主要以气单胞菌属为主。  5.给予大鼠以复合抗生素喂养可导致其肠道菌群丰度及数量发生显著改变,正常对照组大鼠其肠道菌群以厚壁菌门及拟杆菌门为主,给药后大鼠肠道菌群以变形菌门为主。  6.CKD5期患者肠道菌群移植给SD大鼠后可导致其发生营养不良的相关变化。  7.菌群移植后的大鼠血浆中CRP、IL-1β等炎症因子含量增高,脂肪组织中ZAG的表达上调,与对照组相比,差异具有显著性。  8.试验组轻度及重度瘙痒患者益生菌治疗前后VAS评分比较差异无统计学意义(P>0.05),但中度、重度患者治疗后VAS评分显著降低,差异有统计学意义(P<0.05);  9.两组维持性血液透析合并顽固性瘙痒症患者治疗前后CRP、IL-1β及IL-6水平比较:对照组治疗前后CRP、IL-1β及IL-6水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。试验组治疗后CRP、IL-1β及IL-6水平显著下降,与治疗前比较差异有统计学意义(P<0.05)。  结论:  1.CKD5期患者病情知晓率、饮食控制规范化仍未达标。单纯的控制饮食,低蛋白摄入导致的系统炎症,营养不良等问题更加严重;目前的饮食治疗方案有益于系统炎症的改善,存在营养不良的风险,需要进一步完善。  2.本课题首次釆用高通量测序方法(Illumina HiSeq2000测序平台)对CKD5期不同饮食状况患者肠道细菌的16S rRNA基因进行分析,比较其间肠道菌群组成的差异,揭示CKD5期患者肠道细菌群落多样性和结构组分的基本特征。  3.与正常人群相比,CKD5期患者肠道菌群中拟杆菌门相对丰度降低,同时在属水平构成上益生菌减少,致病菌增多。  4.CKD5期患者肠道菌群不同饮食之间也存在差异,低蛋白低热量摄入组厚壁菌门明显减少,其中Christensenellaceae_R-7_groupRS1属增多,提示与其营养不良发生率高密切相关。而正规饮食治疗的患者肠道菌群致病菌含量相对要小。  5.通过灌肠的方式,人肠道菌群可移植给经复合抗生素处理后的SD大鼠,为研究肾脏病患者的肠道菌群提供了适合的动物模型。  6.排除肾功不全及饮食的影响,单纯 CKD5期患者肠道菌群也可能导致宿主发生营养不良的相关变化,这为进一步根据患者肠道菌群情况调整饮食治疗方案指明了方向。  7.CKD5期患者的肠道菌群可以使肾功正常的宿主发生系统炎症,可能通过ZAG表达增高导致宿主营养不良,具体机制尚待进一步的研究发现。  8.益生菌有可能通过改善尿毒症患者的肠道菌群紊乱情况,减轻系统炎症,从而起到部分缓解尿毒症瘙痒症的作用。
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