肾病新救星：益生菌有望成为新的护肾良药

IgA肾病是一种涉及免疫系统的疾病，其特征为免疫球蛋白A在肾脏中的沉积。该病症可能引发蛋白尿和血尿，严重时甚至可能演变为肾功能衰竭。目前，治疗IgA肾病的方法涵盖了药物治疗、饮食调整以及血压控制等方面，然而这些方法存在一定的局限性。例如，尽管药物治疗能够控制病症表现，但无法实现疾病的彻底治愈，并且长期服用可能会产生不良反应。此外，目前尚缺乏统一的治疗标准，因此治疗方案需要根据患者的具体状况进行个性化设计。

2022年8月29日，谭家兴,董玲秋,郑江等人在《Journal of Translational Medicine》上发表题为“Probiotics ameliorate IgA nephropathy by improving gut dysbiosis and blunting NLRP3 signaling”的研究性文章。本研究共招募35例IgAN患者和25名健康志愿者，并构建了小鼠IgAN模型。通过16S rRNA高通量测序分析粪便微生物，鉴定IgAN与健康对照之间的差异菌株。评价了益生菌对肠道菌群结构的影响以及益生菌治疗IgAN的功效。研究表明，尽管小鼠和人类的菌群结构不相同，但患有IgAN的患者和小鼠都表现出肠道菌群失调，所有受试者的双歧杆菌水平都明显下降。双歧杆菌比例与蛋白尿和血尿水平呈负相关，表明双歧杆菌丰度降低可能与IgAN的严重程度有关。在IgAN小鼠中含有双歧杆菌的益生菌处理可以显着缓解肠道菌群失调，特别是通过增加有益菌的比例和减少潜在致病菌的丰度。因此，益生菌具有作为IgAN辅助疗法的潜力。

1.    以双歧杆菌减少为特征的肠道生态失调与IgAN患者有关

a)  计算α多样性来比较IgAN患者和hc之间直接或间接的群落丰富度和多样性。结果表明,与正常对照组相比，IgAN患者肠道菌群丰度多样性显著降低(图a, P < 0.05)。β多样性分析也表明，两组肠道菌群的整体结构存在显著差异(图b)。以上结果支持IgAN患者肠道微生物群落结构发生改变的观点。

b)  群落直方图在属水平上展示了不同细菌的比例，清楚地显示IgAN组中双歧杆菌和普雷沃氏菌9等有益菌的含量显著降低，而IgAN组中拟杆菌的丰度显著增加(图c)。

c)   如图d所示，双歧杆菌丰度与年龄、尿蛋白水平、尿红细胞呈负相关。此外，拟杆菌与尿蛋白水平和尿红细胞呈正相关，而普雷沃氏菌9与尿红细胞呈负相关。结果表明，肠道微生物群的丰度与IgAN的严重程度密切相关。

d)  研究发现，IgAN患者中双歧杆菌的百分比为0.395±0.794，远低于健康志愿者。此外，亚群分析进一步证实了双歧杆菌与IgAN之间的关联。根据蛋白尿程度将患者分为轻度蛋白尿组和中度蛋白尿组。结果显示，中度蛋白尿IgAN患者中双歧杆菌的比例明显低于轻度蛋白尿患者(P = 0.013，图e)。同样，在中重度血尿组(≥10/Hp, 20例)IgAN患者中，双歧杆菌丰度明显低于尿红细胞< 10/Hp的患者(P = 0.027)。值得注意的是，由于大多数入组患者处于CKD的早期阶段，IgAN患者发生肾功能衰竭的数量相对较少。因此，根据CKD分期对患者进行分组，结果表明，不同CKD分期中双歧杆菌的丰度没有显著差异。

2.    益生菌可改善IgAN小鼠肠道菌群结构

a)  α多样性分析表明，W-IgAN组肠道菌群多样性与WC组不同(P < 0.001，图c)。主坐标分析(PCoA)显示W-IgAN组和WC组之间肠道细菌群落存在明显差异(图d)。W-IgAN和WC的属水平比较表明，W-IgAN组双歧杆菌和乳杆菌的丰度急剧下降，而幽门螺杆菌和异丙杆菌的百分比显著增加(图g)。

b)  对6只野生型IgAN小鼠(W-IgAN + B组)进行为期5周的益生菌干预试验。以双歧杆菌为主的益生菌。alpha分析显示，W-IgAN + B组的群落丰富度多样性指数介于WC和W-IgAN组之间，表明益生菌可能改变了IgAN小鼠肠道微生物的结构(图h, i)。Venn图(图j)和二元分析(图k)都表明，益生菌可以改善但不能完全重建IgAN改变后的肠道菌群结构。

c)  WC组双歧杆菌比例为0.0700±0.0879,W-IgAN组双歧杆菌比例为0.0006±0.0013，远低于正常对照组。W-IgAN + B组双歧杆菌的百分比达到2.8402±0.9304(图m)，说明口服益生菌可以显著提高肠道双歧杆菌的水平。然而，口服这类益生菌并没有显著增加IgAN小鼠的乳酸杆菌含量(P > 0.05，图l)。此外，通过口服益生菌给IgAN小鼠，对宿主有益的Allobaculum的相对丰度显著增强(图n)。相反，益生菌竞争性地抑制潜在致病菌的生长，包括幽门螺杆菌和异prevotella(图o和p)。

3.    益生菌通过减弱NLRP3激活信号来改善IgAN

a) 从图3a和b可以看出，WC组和NC组小鼠的肾小球系膜中几乎没有IgA沉积，而W-IgAN组和N-IgAN组的肾小球系膜区有大量IgA沉积，这与IgAN患者的肾活检结果和IgAN组以及健康组的结果一致在野生型小鼠中，W-IgAN组IgA沉积明显增加，益生菌显著降低IgA荧光强度。同样，在NLRP3−/−小鼠中，N-IgAN组的IgA分子数也高于正常对照组，益生菌进一步减少了N-IgAN组的IgA沉积。

b) 周期性酸性席夫(PAS)染色(图c)显示，与WC组相比，W-IgAN组可见更多的系膜基质和系膜增生，而益生菌可以保护W-IgAN小鼠的肾小球系膜增殖。而N-IgAN组系膜增生程度与NC组无明显差异，且明显低于W-IgAN组。此外，与N-IgAN组相比，N-IgAN + B组的系膜病变没有明显变化。因此，可以推测益生菌和敲除NLRP3基因都可能减少IgAN的系膜增殖，但益生菌似乎不能进一步改善IgAN的NLRP3−/−小鼠的系膜病变。

c) 与WC小鼠相比，W-IgAN小鼠的尿蛋白-肌酐比值明显升高(P < 0.001，图d)，这与IgAN的临床表现一致。以双歧杆菌为主的益生菌能显著降低W-IgAN组的蛋白尿-肌酐比值。在NLRP3−/−小鼠中，N-IgAN组尿蛋白水平没有明显升高，益生菌不能进一步改变N-IgAN小鼠尿蛋白水平(P > 0.05)，提示益生菌对NLRP3基因敲除小鼠IgAN的影响不明显。同样，W-IgAN组的血清肌酐水平略高于其他组(P < 0.05，图e)，这表明益生菌可能降低了野生型IgAN小鼠的血清肌酐水平，但似乎没有改变NLRP3 - / -IgAN小鼠的血清肌酐浓度。

d) 酶联免疫吸附试验(ELISA)测定各组血清炎症指标如图f-h所示。结果表明，W-IgAN组血清肿瘤坏死因子-α (TNF-α)和白细胞介素-18 (IL-18)水平显著高于WC组，益生菌可下调TNF-α和IL-18的表达。NC组、N-IgAN组和N-IgAN + B组血清TNF-α浓度差异无统计学意义。虽然N-IgAN组IL-18水平高于NC组，但IL-18浓度的增加远小于W-IgAN组，益生菌不能进一步降低IgAN组NLRP3−/−小鼠IL-18水平。此外，IgAN组血清IL-1β水平与对照组无显著差异。然而，益生菌仍能轻微降低W-IgAN组的血清IL-1β浓度(P < 0.05，图h)。

e) 用肾组织中胶原1的表达来反映肾纤维化程度。图 i-k为免疫荧光检测和qPCR结果。结果一致表明，W-IgAN组胶原蛋白1水平明显升高，益生菌可以有效下调胶原蛋白1的表达，而N-IgAN组的胶原蛋白1水平远低于W-IgAN，但与NC和N-IgAN + B组相当。

f) 为了进一步证实益生菌可以通过抑制NLRP3信号通路改善IgAN，我们采用western blotting和qPCR检测小鼠肾组织中NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis associated speck-like protein, ASC)和Caspase 1的相对水平。W-IgAN组NLRP3蛋白和mRNA水平较WC组显著升高，W-IgAN + B组NLRP3水平与WC组相当。值得注意的是，在所有NLRP3−/−小鼠中几乎检测不到NLRP3水平，这证实了基因敲除小鼠的成功构建(下图a, b和e)。此外，W-IgAN组中ASC和Caspase 1的蛋白和mRNA水平升高，并且可以通过益生菌和IgAN中的NLRP3基因敲除而降低(图4c-d和f-g)。同样，益生菌和NLRP3基因敲除都降低了IL-18的表达，但益生菌没有进一步抑制N-IgAN组IL-18的表达(图下h)。虽然IL-1β是NLRP3信号通路的下游分子，但在我们的研究中，敲除NLRP3基因并未显著抑制其mRNA的表达。然而，益生菌有效地改变了其在W-IgAN组中的表达(图下i)。

参考资料：益生菌通过改善肠道生态失调和减弱NLRP3信号来改善IgA肾病