基于腹膜透析患者队列研究肠道菌群调节对蛋白结合型毒素的影响

The protein-bound uremic toxins indoxyl sulfate and p-cresyl sulfate originate from the gastrointestinal tract(GIT) fermentation of the amino acids unabsorbed.The removal of those substances are troublesome even for hemodialysis. As chronic kidney disease (CKD) evolves, the accumulation of uremic toxins becomes a progressively more important contributor to overall organ dysfunction including kidney and increases the risk of cardiovascular diseases and mortality. A hypothesis that maintaining a metabolically balanced GIT may reduce progression of CKD and associated uremia throws new light on the issue as source reduction of toxins is key to the puzzle..In present project, we will conduct a randomized controlled, crossover and a randomized controlled,parallel design to explore the effects of prebiotics (fructooligosaccharide- inulin, OF-IN) based on our established peritoneal dialysis patients cohort.The effects will be evaluated from four aspects of indexes,namely, gut microflora, toxin in body, biomarkers of toxicity, and clinical events. Further correlation and pathway analysis among different index aspects will also be done to finally produce valid evidences of human study for the hypothesis above..The project can not only provide clues for further obsevation and mechanism studies, but also for CKD therapy and prevention.

硫酸吲哚酚和对甲酚硫酸盐是肠道微生物分解食物残渣产生的蛋白质结合型毒素，迄今包括血液透析在内的临床手段皆难以有效清除。它们在肾功能损伤状态下会大量蓄积，大大加速了肾病进展、增加了心血管疾病风险和死亡率，是慢性肾脏病（CKD）病人危害最大的一类尿毒症毒素。因此，若能通过调节肠道菌群，从毒素产生的源头上找到解决办法意义非凡。.本项目基于已建立的腹膜透析（PD）患者管理队列，采用短中期交叉对照和长期平行对照设计，观察混合型果聚糖对患者肠道菌群的调节作用。并从肠道菌群谱、体内毒素水平、毒素效应生物标记物、以及临床结局四个层面评价干预效果，探寻各个层面证据间的相互联系和途径，为“维系肠道菌群平衡能减轻尿毒症并延缓CKD进展”的假说，提供直接的人群观察依据。.本项目结果不仅能提供进一步人群观察和机制研究的线索，并将为预防CKD的发生和进展提供依据。

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（CKD）患者体内严重蓄积的尿毒症毒素。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酪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。正常情况下IS和pCS主要通过肾小管分泌至尿液排出体外。然而，CKD患者由于肠道菌群失调，肾脏损害，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（ESRD）患者体内 IS 和 pCS 严重蓄积。本项目主要是探讨益生元干预能否通过调节肠道菌群，改善肠道代谢，降低肠道蛋白结合毒素产生，从而缓解循环系统IS和pCS蓄积。采用短中期随机交叉对照试验，我们比较了持续3个月每日口服10 g菊粉型果聚糖和每日口服10 g麦芽糊精对ESRD患者肠道菌群，肠道细菌代谢通路和代谢产物如吲哚和对甲酚，循环系统代谢毒素如硫酸吲哚酚和对甲酚硫酸盐水平及其每日经尿、经透析液排出量的影响。研究发现，益生元干预增加肠道益生菌如双歧杆菌物种丰度，促进肠道益生菌的同源重组、DNA复制和错配修复，减少肠道致病菌如变形菌门和机会致病菌大肠杆菌的物种丰度，并减少革兰氏阴性菌脂多糖合成，降低部分致病菌如沙门氏菌的致病性。此外，益生元干预可改善肠道环境，增加肠道短链脂肪酸产生，降低肠道PH。同时，益生元干预限制肠道吲哚产生，而增加肠道尿酸降解能力，降低循环系统尿酸水平。该项目的执行为后续寻找降低CKD患者体内尿毒症毒素蓄积的方法提供线索和理论依据。