护肾先护肠?1.2万人的迄今最大研究发现:肠道菌群及其代谢产物参与肾功能早期变化
发表时间:2026-03-16 11:18:21
近期,一项聚焦肠道菌群与估算肾小球滤过率(eGFR)关联的迄今最大规模、深度分析研究在线发表于国际肾脏病协会(ISN)官方期刊Kidney International。该研究以瑞典两个独立人群为队列(发现队列和验证队列),结合深度宏基因组测序、血浆代谢组学等技术,首次系统揭示了肠道菌群多样性、特定物种及其代谢通路与社区成年人肾功能的独立关联,证实肠道-肾脏轴在肾功能早期变异中的关键作用。
一、研究背景与目的
慢性肾脏病(CKD)在普通人群中高发,且与高发病率、死亡率相关,早期保护肾功能对改善预后至关重要。肠道-肾脏轴的相互作用已被证实,但现有研究多聚焦于重症肾病患者,针对肾功能基本保留的社区成年人的大样本研究十分匮乏,且缺乏宏基因组与代谢组的联合分析。本研究旨在通过两个瑞典人群队列,量化肠道菌群与eGFR的关联,挖掘与肾功能相关的核心菌群物种、代谢通路及关键代谢物,明确肠道菌群在肾功能早期变化中的作用。
二、研究设计与研究对象
1.研究队列:采用经典的发现-验证设计,总纳入12015名社区成年人,均为欧洲/瑞典裔,整体肾功能状态良好:①发现队列:瑞典心肺生物影像研究(SCAPIS),纳入9798人,平均年龄58±4岁,女性占52.4%,8.5%合并糖尿病;②验证队列:马尔默后代研究(MOS),纳入2080人,平均年龄40±14岁,女性占52.3%,仅2.4%合并糖尿病。
2.核心检测指标:①肾功能:以CKD-EPI公式基于血肌酐计算eGFR为主要结局,同时检测尿白蛋白-肌酐比(UACR);②肠道菌群:粪便样本深度宏基因组测序,分析494种相对丰度>0.01%且在30%以上研究对象中存在的物种,计算Shannon、逆辛普森指数(inverse Simpson)等α-多样性指标;③代谢组学:SCAPIS队列行非靶向血浆代谢组学检测,筛选出1010种有效代谢物;④协变量:涵盖人口学特征、心血管危险因素、用药史、白蛋白尿等。
3.统计方法:采用线性回归分析菌群与eGFR的关联,经多模型校正(人口学/技术因素、UACR、心血管危险因素)并控制假发现率;通过随机森林模型评估菌群对eGFR变异的解释度;采用通路富集分析、偏Spearman相关分析揭示菌群-代谢物-eGFR的关联;同时开展多项敏感性分析验证结果稳健性。
三、核心发现
1.肠道菌群α-多样性与eGFR呈轻度逆相关:两个队列中均观察到菌群α-多样性(Shannon、逆辛普森、Chao1)与eGFR的统计学显著负相关,但效应量较小,提示在肾功能健康的人群中,菌群多样性升高与肾功能轻度降低相关,且该关联独立于传统危险因素。
2.鉴定出44种与eGFR稳定关联的核心细菌物种:在SCAPIS中筛选出223种与eGFR显著相关的物种,经MOS队列验证后,44种物种呈方向一致的显著关联,其中仅5种(如瘤胃球菌、变形链球菌、罗氏菌)与eGFR正相关,其余39种均为负相关。这44种物种通过随机森林模型可共同解释7%的eGFR变异,且经排除抗生素使用者、炎症性肠病患者,校正质子泵抑制剂使用等敏感性分析后,结果仍稳健;部分物种(如马赛肠杆菌)在多种统计模型中均被鉴定为核心关联物种,具有重要生物学意义。
3.菌群相关代谢通路以组氨酸和肉碱代谢为核心:通路富集分析显示,与eGFR关联物种显著富集于组氨酸代谢和肉碱代谢通路,为排名前两位的核心通路;功能分析发现,高eGFR与菌群的发酵代谢通路(乙醇、乳酸产生)相关,低eGFR则与分解代谢通路(淀粉降解、乙酰辅酶A生成)相关,提示菌群代谢功能的改变与肾功能状态密切相关。
4.菌群相关代谢物解释51%的eGFR变异,关键毒性代谢物为核心介质:44种核心物种与1010种血浆代谢物存在16689个显著关联,这些代谢物可共同解释51%的eGFR变异,远高于菌群本身的解释度。其中,肉碱代谢产物三甲基胺N-氧化物(TMAO)、组氨酸代谢产物咪唑丙酸为关键关联代谢物,二者均与eGFR呈显著负相关,是介导肠道菌群影响肾功能的核心循环介质。
5.菌群关联独立于传统危险因素:菌群与eGFR的关联在校正年龄、性别、糖尿病、高血压、白蛋白尿、心血管用药等传统危险因素后仍显著,且44种核心物种的解释度约为传统临床预测因子的一半,证实肠道菌群是肾功能的独立影响因素。
四、研究结论
肠道微生物多样性、44种可跨队列验证的核心细菌物种与社区成年人的肾功能独立相关,这些物种共同解释了7%的eGFR变异;肠道菌群介导的组氨酸和肉碱代谢通路激活,及其产生的TMAO、咪唑丙酸等循环代谢物,是导致eGFR变异的重要原因,相关代谢物可解释51%的eGFR变异。研究证实,肠道-肾脏轴的相互作用在肾功能早期变化中即已存在,肠道菌群及其代谢产物是肾功能保护的可干预靶点,为通过调节肠道菌群预防早期肾功能损伤提供了全新的研究方向。
参考文献
Lin YT, et al. Association between the gut microbiota and estimated glomerular filtration rate in two Swedish population-based cohorts, Kidney International (2026), doi: https://doi.org/10.1016/j.kint.2026.01.021.