文章標(biāo)題：The probiotic L. casei Zhang slows the progression of acute and chronic kidney disease
發(fā)表期刊：Cell Metabolism
發(fā)表時間：2021年6月
影響因子：27.287
合作客戶：華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院
百趣提供服務(wù)：短鏈脂肪酸靶標(biāo)檢測 200MRM靶標(biāo)檢測
1.研究背景
腸道菌群失衡會改變宿主代謝，并對各種腎臟疾病，尤其是慢性腎臟疾病（CKD）產(chǎn)生負(fù)面影響。益生菌廣泛存在于人體胃腸道中，調(diào)節(jié)著器官的平衡，對維持健康的微生態(tài)環(huán)境起著重要作用，這些益生菌的代謝產(chǎn)物是腸道中SCFA的主要來源。
本文利用口服益生菌Lactobacillus casei Zhang (Lac.z)或L. acidophilus (Lact)處理小鼠，再進(jìn)行腎缺血再灌注（I/R）處理。檢測腎臟相關(guān)指標(biāo)，利用GC-MS和UHPLC-MRM-MS/MS技術(shù)對腸道菌群代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析。結(jié)果表明，口服Lac.z可以改變SCFA和煙酰胺代謝，這些結(jié)果為慢性腎臟疾病提供了潛在的治療方法。
2.研究結(jié)果
1. 口服L. casei Zhang減輕I/R損傷后AKI和隨后發(fā)生的慢性腎纖維化
首先使小鼠進(jìn)行口服益生菌（Lac.z或Lact）后進(jìn)行I/R處理，5d后觀察其腎臟的損傷程度。發(fā)現(xiàn)口服Lac.z小鼠腎臟損傷減弱，血清尿素氮（BUN）和肌酐、病理損傷等都降低。將觀察期延長至28 d，發(fā)現(xiàn)口服Lac.z后腎間質(zhì)中的膠原沉積較低。這些結(jié)果表明預(yù)防性服用益生菌Lac.z可以減少I/R后的急性腎損傷(AKI)發(fā)生及隨后的慢性腎纖維化。
2. L.casei Zhang預(yù)處理可改善I/R誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)
通過糞便16S rRNA基因測序分析檢測I/R誘導(dǎo)損傷后5d（作為AKI模型）和28d（作為CKD模型）的小鼠腸道菌群情況。發(fā)現(xiàn)Lac.z導(dǎo)致I/R后α多樣性指數(shù)顯著升高（圖2A），Lac.z組與沒有任何處理的sham組的β多樣性更加接近（圖2B），且Lac.z組保留了更高水平的擬桿菌群（圖2C）。在I/R后28d，Lac.z組β多樣性也與sham組相似（圖2E），其它門水平菌群的變化趨勢與I/R后5d小鼠的變化趨勢一致（圖2F）。
使用廣譜抗生素（ABX）消耗原始腸道菌群4周，再進(jìn)行4周的口服益生菌預(yù)處理后進(jìn)行I/R誘導(dǎo)損傷（圖3A），發(fā)現(xiàn)口服Lac.z擬桿菌群水平更高，厚壁菌群更低（圖3B和3C）。與未經(jīng)ABX處理相比，ABX處理組的腎損傷的程度較輕。說明益生菌治療的效果不完全依賴于原始腸道菌群。
3.益生菌誘導(dǎo)代謝物的增加改善I/R誘導(dǎo)的腎損傷
為了探索口服Lac.z以后水平升高的細(xì)菌（如擬桿菌）產(chǎn)生的SCFA的有益作用的潛在機(jī)制，使用GC-MS檢測I/R后5 d小鼠血清和腎臟中的SCFA濃度。結(jié)果表明口服Lac.z的丙酸鹽和丁酸鹽顯著升高（圖4）。通過給小鼠飲用水中添加醋酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽或三者的混合物使小鼠飲用以后再進(jìn)行I/R，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些SCFA減輕了I/R誘導(dǎo)的AKI。
使用UHPLC-MRM-MS/MS分析技術(shù)檢測腎臟中其他代謝物的變化，共檢測到149種化合物，sham組和I/R d5 組之間的代謝物存在顯著差異（圖5A）。分層聚類分析熱圖顯示了兩組之間的主要差異代謝產(chǎn)物（圖5B），通過代謝途徑分析發(fā)現(xiàn)I/R d5 組的煙酰胺代謝（包括NAD和NAAD）顯著降低（圖5C），Lac.z導(dǎo)致煙酰胺含量顯著上調(diào)（圖5D）。用煙酰胺預(yù)處理小鼠后進(jìn)行I/R，發(fā)現(xiàn)煙酰胺處理組腎損傷和中性粒細(xì)胞浸潤明顯減少。
4. L.casei Zhang依賴于免疫調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞
對益生菌預(yù)處理與未處理組在I/R處理5 d后一起鑒定了13個細(xì)胞簇。發(fā)現(xiàn)Lac.z組巨噬細(xì)胞明顯減少，近端小管來源的細(xì)胞保存更好，且其巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中促炎癥和促纖維化的基因表達(dá)量較更低，而抗炎和恢復(fù)表型相關(guān)基因及近端小管細(xì)胞中與NAD生物合成相關(guān)的酶表達(dá)較高。說明Lac.z的保護(hù)作用主要依賴于其相關(guān)代謝產(chǎn)物對巨噬細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)。
5. L. casei Zhang延緩CKD患者腎功能下降
對第3-5期CKD患者（n=62）納入研究，進(jìn)行隨機(jī)分組，接受安慰劑（n=29）或L. casei Zhang（1 3 109CFU/天）（n=33）作為補(bǔ)充劑（圖7），進(jìn)行為期1年的觀察，發(fā)現(xiàn)口服L. casei Zhang耐受性良好，能顯著減緩CKD患者的腎功能下降。
3.研究結(jié)論
腸道菌群失調(diào)是引起腎臟炎癥和進(jìn)行性纖維化的關(guān)鍵因素。本文通過小鼠模型和獨(dú)立的人體研究揭示了益生菌L.Chesi Zhang通過增加短鏈脂肪酸水平和煙酰胺代謝減緩AKI/CKD小鼠模型和慢性腎臟病患者的腎病進(jìn)展，這兩類物質(zhì)可共同調(diào)節(jié)腎臟巨噬細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)表明L.Chesi Zhang對于控制AKI 和CKD進(jìn)展極具潛力，為腎臟病的治療提供新的思路和方向。
文獻(xiàn)原文
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