《Current Research in Microbial Sciences》：Differences in Gut Microbiota Composition Are an Important Reason for Lower Serum P-Cresol Sulfate Levels in anuric Peritoneal Dialysis Patients Compared to Hemodialysis Patients
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本研究针对终末期肾病（ESKD）患者蛋白结合毒素清除难题，通过比较腹膜透析（PD）与血液透析（HD）患者的肠道菌群和血清代谢组，发现PD患者血清硫酸对甲酚（PCS）水平显著低于HD患者，且菌群差异是重要原因。动物实验验证了菌群对毒素产生的因果作用，为通过调控菌群降低尿毒症毒素提供了新靶点。
在终末期肾病（End-Stage Kidney Disease, ESKD）的治疗领域，腹膜透析（Peritoneal Dialysis, PD）和血液透析（Hemodialysis, HD）是两种主要的肾脏替代疗法。然而，尽管HD在清除小分子毒素方面通常被认为更高效，但一个有趣的现象长期困扰着临床医生和研究者：一些重要的蛋白结合尿毒症毒素（Protein-Bound Uremic Toxins, PBUTs），如硫酸对甲酚（p-Cresyl Sulfate, PCS）和硫酸吲哚酯（Indoxyl Sulfate, IS），在HD患者体内的血清水平反而高于PD患者。这些毒素与ESKD患者的心脑血管并发症等严重临床结局密切相关。这一“清除多却留存高”的悖论提示，除了透析清除率，毒素的生成速率可能是更关键的影响因素。而肠道菌群，作为这些毒素的主要“生产工厂”，其在不同透析模式下的状态差异，很可能就是解开谜题的关键钥匙。以往的研究虽然提示透析模式会影响菌群，但结论尚存争议，且缺乏将菌群差异与毒素水平直接关联的因果证据。为此，发表在《Current Research in Microbial Sciences》上的这项研究，旨在系统比较PD与HD患者的肠道菌群组成和血清代谢谱，并深入探究它们与尿毒症毒素产生之间的关联。
为了回答上述科学问题，研究人员开展了一项精心设计的单中心横断面研究。他们招募了100名无尿（尿量<100 mL/24h）的ESKD患者，其中PD和HD各50例，并在年龄、性别和透析时长上进行匹配，以最大程度减少这些混杂因素的影响。研究收集了患者的粪便和血清样本，运用16S rRNA基因测序技术解析肠道微生物的群落结构，并采用基于液相色谱-质谱联用（LC-MS）的非靶向代谢组学技术全面分析血清中的代谢物变化。为了验证观察到的菌群-代谢物关系是否存在因果关系，研究团队进一步设计了动物实验，将PD和HD患者的粪便微生物移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）到由腺嘌呤诱导的慢性肾病（Chronic Kidney Disease, CKD） germ-free（无菌）小鼠体内，观察受体小鼠血清PCS水平的变化。
研究结果
1. 比较PD和HD患者的临床和生化特征
为确保两组患者的可比性，研究人员对PD和HD患者进行了严格的匹配。结果显示，两组患者在年龄、性别、透析时长、合并症、血清肌酐、β2-微球蛋白（β2-MG）水平和透析充分性（Kt/v）方面均无显著差异。然而，PD患者的体重指数（BMI）、直接胆红素、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平较高，而血红蛋白、白蛋白、血尿素氮（BUN）和尿酸水平则较低。值得注意的是，PD患者的无尿持续时间显著短于HD患者。
2. PD和HD患者的肠道微生物组成不同
通过16S rRNA测序分析，研究发现尽管PD和HD两组患者肠道菌群的Alpha多样性（包括物种丰富度和均匀度）没有显著差异，但Beta多样性分析（基于Bray-Curtis距离的主坐标分析PCoA和相似性分析ANOSIM）揭示了两组间肠道微生物的整体构成存在显著区别。线性判别分析（LEfSe）进一步在属水平上鉴定出32个差异细菌菌属。与HD组相比，PD组有18个菌属显著富集，其中包括机会致病菌如梭杆菌属（Fusobacterium）和埃希氏菌-志贺氏菌属（Escherichia-Shigella）；而14个菌属在PD组中显著减少，主要包括已知能产生短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）的有益菌，如拟杆菌属（Bacteroides）、普雷沃氏菌属（Prevotella）、Subdoligranulum和粪杆菌属（Faecalibiterium）。
3. PD和HD患者的血清代谢物谱存在差异，PCS水平升高
非靶向代谢组学分析共鉴定出959种代谢物，其中314种在PD和HD组间存在显著差异。在5种常见的肠道来源尿毒症毒素中，PD患者血清PCS水平显著低于HD患者。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析显示，这些差异代谢物主要参与了酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸等氨基酸的代谢通路，而这些氨基酸正是PCS、IS等尿毒症毒素的前体物质。
4. 差异代谢物PCS与细菌菌属显著相关
斯皮尔曼相关性分析揭示了差异菌属与差异代谢物之间的潜在联系。特别重要的是，血清PCS水平与10个菌属呈负相关，与4个菌属呈正相关，包括乳酸杆菌属（Lactobacillus）、未分类梭菌纲（Clostridia_unclassified）、Fournierella和Eubacterium_siraeum_group。
5. PCS相关细菌物种导致HD小鼠组PCS积累
为了验证肠道菌群是否是造成血清PCS水平差异的原因，研究人员进行了FMT动物实验。将PD或HD患者的粪便菌群移植给腺嘌呤诱导的CKD germ-free小鼠后，结果显示，接受HD患者菌群移植的小鼠血清PCS水平显著高于接受PD患者菌群移植的小鼠。进一步分析小鼠肠道菌群发现，在患者中与PCS呈正相关的Fournierella和Eubacterium_siraeum_group两个菌属，在HD受体小鼠肠道中的丰度也显著高于PD受体小鼠，这为菌群差异驱动PCS水平差异提供了有力的因果证据。
结论与讨论
本研究通过整合临床队列的宏基因组学、代谢组学以及动物实验验证，系统地阐明了PD和HD患者之间存在显著的肠道菌群结构和功能差异，并且这种差异是导致PD患者血清PCS水平低于HD患者的重要原因。研究不仅确认了临床观察到的现象，更重要的是通过FMT实验提供了菌群影响毒素生成的因果性证据。尽管研究发现某些传统上被认为有益的菌属（如Eubacterium_siraeum_group）与PCS水平正相关，提示了菌群功能的复杂性，但整体上揭示了靶向调控特定肠道微生物以减少PBUTs生成的巨大治疗潜力。例如，抑制Fournierella等与毒素产生正相关的细菌，或促进SCFAs产生菌的增殖以增强肠道屏障功能，都可能成为未来降低ESKD患者毒素负荷、改善预后的新策略。这项研究深化了对透析模式、肠道菌群和尿毒症毒素三者关系的理解，为开发基于菌群调控的辅助治疗方法奠定了重要的理论基础，为终末期肾病患者带来了新的希望。
