《Gut Microbes》：Lactiplantibacillus plantarumWJL ameliorates chronic kidney disease by inhibiting fibroblast growth factor 21 adaptive stress response via low protein diet
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低蛋白饮食（LPD）被推荐用于慢性肾脏病（CKD）以减缓疾病进展，然而由于其存在蛋白质能量消耗风险，其临床疗效与安全性尚存争议，因此需要更深入的机制理解。研究人员在小鼠模型与非糖尿病CKD患者的随机对照试验中，探讨了LPD的代谢效应，重点关注葡萄糖稳态、血浆尿
低蛋白饮食（LPD）被推荐用于慢性肾脏病（CKD）以减缓疾病进展，然而由于其存在蛋白质能量消耗风险，其临床疗效与安全性尚存争议，因此需要更深入的机制理解。研究人员在小鼠模型与非糖尿病CKD患者的随机对照试验中，探讨了LPD的代谢效应，重点关注葡萄糖稳态、血浆尿毒症毒素（UTs）水平、肠道微生物群重塑及内分泌适应。在实验与临床环境中，LPD改善了葡萄糖耐受性，显著降低循环来源的肠道UTs水平，同时降低体重（小鼠体重增加减少33%，人类体重指数约降低?0.5 kg/m2）。这些代谢改善与肠道微生物群组成及功能改变相关，包括芳香族氨基酸生物合成相关微生物通路的下调。在小鼠与患者体内，LPD均触发了肝脏成纤维细胞生长因子21（FGF21）——一种氨基酸缺乏的内分泌调节因子——的显著诱导（+2.9倍于人类，28倍于小鼠）；FGF21水平与瘦体重呈负相关，与脂肪量及血糖调控呈正相关，支持其在代谢适应与分解代谢信号中的双重作用。为减轻LPD的不良营养效应，研究人员给予植物乳杆菌WJL（LpWJL），该益生菌此前被发现能在营养应激下增强CKD小鼠生长。LpWJL恢复了循环氨基酸水平，抑制了FGF21诱导（?26%）及应激相关的生物合成反应，并保留了体重（体重增加+247%）与身体成分，且未损害LPD对肾脏及代谢参数的益处。本研究确定UTs与FGF21为LPD代谢反应的关键因子，并支持针对微生物群的策略（如LpWJL补充）以增强LPD疗效，但仍需临床试验确认其在CKD管理中的相关性。
研究背景方面，慢性肾脏病（CKD）预计在2040年成为第五大死亡原因，早期干预迫在眉睫。肾功能下降导致代谢产物清除受损，尿毒症毒素（UTs）积累，其中许多源自肠道微生物代谢，进而贡献于CKD并发症如葡萄糖代谢改变与脂肪组织功能障碍。尽管钠-葡萄糖协同转运蛋白-2（SGLT2）抑制剂等新药物改善了肾脏存活率，残留风险依然存在。营养策略特别是蛋白限制是CKD管理的基石，肾脏病改善全球预后（KDIGO）与肾脏病预后质量倡议（KDOQI）指南推荐低蛋白饮食（LPD）及极低蛋白饮食（VLPD）辅以酮类似物（KA），但其临床疗效因依从性差与蛋白能量消耗（PEW）风险而存疑。LPD在健康条件下影响葡萄糖稳态，但在CKD中的代谢效应表征不足，假设LPD通过减少循环UTs（如尿素、对甲酚硫酸盐p-cresyl sulfate、硫酸吲哚酚indoxyl sulfate）获益，并调节肠道微生物群组成及成纤维细胞生长因子21（FGF21）表达。FGF21上调是营养稀缺下的适应性代谢信号，但慢性升高与CKD不良结局及PEW相关。肠道微生物群调节可能影响FGF21对蛋白限制的反应，植物乳杆菌WJL（LpWJL）此前显示能增强营养不良下生长激素（GH）/胰岛素样生长因子-1（IGF-1）轴敏感性，但在CKD中与FGF21信号的交互尚未探索。因此研究人员旨在探讨LPD在CKD中的代谢效应及LpWJL能否减轻LPD诱导的代谢应激与PEW。该研究发表在《Gut Microbes》。
主要关键技术方法包括：使用两种CKD小鼠模型（腺嘌呤诱导肾病与5/6肾切除5/6 Nx），评估LPD（6.1%蛋白）影响及LpWJL（3×108CFU）口服灌胃补充；开展KETO-GUT开放标签随机1:1对照临床试验，纳入法国里昂南部医院18–80岁4–5期非糖尿病CKD患者（eGFR<30 mL/min/1.73 m2），比较VLPD+KA（0.4 g/kg/d）与正常饮食（ND，0.8 g/kg/d）3个月；采用METANUTRIBIOTA平台进行血清与肝脏靶向代谢组学分析（MxP? Quant 500 kit，LC-MS/MS）；对人粪便与小鼠盲肠样本进行16S rRNA基因V3–V4区测序（Illumina MiSeq），利用PICRUSt2进行功能宏基因组预测；使用R与GraphPad Prism 10进行统计分析。
研究结果部分保留小标题并说明如下：
Impact of LPD on glucose homeostasis and uremic toxicity in CKD mice：研究人员在腺嘌呤诱导CKD小鼠中评估LPD（6.1%蛋白）效应，发现CKD+LPD小鼠尽管食物摄入趋势增加但体重持续较低，瘦体重、肝重、肾重显著降低；然而肾脏参数改善（血浆尿素降低、蛋白尿减少、肾纤维化减轻、促炎促纤基因表达下调），葡萄糖调节改善（胰岛素耐受与葡萄糖耐受测试改善），循环代表性UTs（硫酸吲哚氧indoxyl sulfate、对甲酚硫酸盐p-cresyl sulfate、对甲酚葡萄糖醛酸p-cresyl glucuronide、吲哚-3-乙酸indole-3-acetic acid）显著降低至对照组水平，且血浆UT水平与葡萄糖耐受测试曲线下面积（AUC）正相关，表明LPD减轻UT全身负担并改善小鼠CKD肾脏与葡萄糖代谢。
The impact of LPD on glucose homeostasis and uremic toxicity in patients with CKD：在KETO-GUT试验中，16例4–5期非糖尿病CKD患者随机至LPD+KA或ND组3个月，LPD组蛋白摄入显著降低而热量摄入稳定；LPD组血清尿素降低（?3 mmol/L）、甲状旁腺激素降低、血清碳酸氢盐增加，体重（~?1.4 kg）与BMI（~?0.5 kg/m2）降低；LPD改善葡萄糖耐受（口服葡萄糖耐受测试OGTT-AUC降低）而不改胰岛素敏感性（HOMA-IR）或β细胞功能（HOMA-β），循环特定肠道来源UTs（PCS、PCG、IS、IAA、TMAO）显著降低，芳香族氨基酸（色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸）不变，UT水平与血糖参数相关，支持LPD通过调节UT负担改善CKD葡萄糖代谢。
LPD reshapes gut microbiota composition in mice and patients with CKD：对粪便16S rRNA测序发现小鼠CKD+LPD α多样性无显著差异但β多样性显著偏移，分类学显示双歧杆菌属Bifidobacterium animalis、Bifidobacterium、Lactiplantibacillus减少，瘤胃球菌科Ruminococcaceae增加；人类LPD组α/β多样性无大差异但分类学显著改变，Choladocola、丁酸弧菌Butyrivibrio、Agathobacter、Negativibacillus及一未识别属丰度显著增加；PICRUSt2预测显示LPD组芳香族氨基酸生物合成超通路最下调，表明LPD广泛重塑CKD肠道微生物群并可能减少UTs产生。
Lactiplantibacillus plantarumWJLsupplementation limits nutritional deterioration in CKD mice under a low-protein diet：基于LpWJL促生长及CKD+LPD小鼠Lactiplantibacillus耗竭，分析CKD-REIN队列宏基因组发现L. plantarum与L. acidophilus丰度与蛋白摄入正相关；在5/6 Nx CKD小鼠中，LPD导致体重丢失与营养损害，LpWJL补充有效限制体重丢失、改善生长、增加脂肪量而不改能量摄入；标准饮食下LpWJL也降低血浆尿素与肾纤维化，但LPD下无额外肾脏保护（LPD已正常化肾脏参数），且不损害LPD代谢益处；LpWJL未显著改变GH/IGF-1轴（肝GH受体与循环IGF-1不变），表明益处可能经GH/IGF-1非依赖机制。
Lactiplantibacillus plantarumWJLmitigates the FGF21 metabolic stress response elicited by low-protein diet in CKD mice：人类LPD组血浆FGF21在3个月后显著增加（+291%），OGTT期间更高；5/6 Nx小鼠LPD增加循环FGF21与肝Fgf21表达；基线FGF21与身高瘦体重负相关，与葡萄糖稳态改善正相关；LpWJL补充减轻CKD小鼠LPD诱导的肝FGF21反应伴营养状态改善；LPD下CKD小鼠肝非必需氨基酸合成基因Asns（天冬酰胺合成酶）、Phgdh（3-磷酸甘油酸脱氢酶）上调反映营养应激，LpWJL显著降低其表达至假手术组水平，并减弱营养响应转录因子PPARα（过氧化物酶体增殖物激活受体α），表明LpWJL减轻CKD蛋白限制的肝营养应激，通过减弱FGF21信号与内源氨基酸合成依赖。
Lactiplantibacillus plantarumWJLsupplementation alters liver and plasma metabolite profiles under a low-protein diet：血浆与肝脏代谢组PCA显示LPD主导聚类，PLS-DA鉴别代谢物；CKD小鼠LPD下血浆氨基酸稳定或增加（组织代偿），肝脏谷氨酰胺等非必需氨基酸升高（氮循环与从头合成）；LpWJL补充增加循环氨基酸、降低肝脏氨基酸、显著减少色氨酸衍生UTs（硫酸吲哚氧、犬尿氨酸kynurenine），MetaboINDICATOR?指示色氨酸代谢下调；LpWJL不改变肠屏障（occludin）与肽转运蛋白PEPT1（SLC15A1）但增加回肠隐窝增殖；LpWJL选择性增加Lactiplantibacillus丰度，基因组含完整必需氨基酸（色氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸）合成途径且缺吲哚途径，表明其提升循环氨基酸并减少UTs而不损LPD肾脏代谢益处。
讨论部分总结：研究人员指出本转化研究结合CKD患者分析与体内模型，发现LPD通过重塑肠道微生物群组成与功能改善代谢及减少UTs产生，但亦诱导营养应激表现为肝FGF21反应增加与血浆FGF21升高；LpWJL补充通过增加循环氨基酸减轻FGF21介导应激从而限制体重丢失，LPD联合LpWJL是增强CKD依从性与代谢耐受的有前景策略。LPD在CKD管理中作用仍存辩，虽报道瘦体重丧失有害，但本临床前模型显示保护肾功能与延长寿命，患者中因尿毒症厌食难实现；本临床中即便营养支持能量摄入仍低于推荐且体重丢失，表明需超越热量补充的互补策略。CKD中近半数存在葡萄糖稳态障碍，LPD减轻此损害与本结果一致，代谢改善关联UTs降低，高尿素与糖尿病风险相关，LPD亦降低PTH与增加碳酸氢盐可能影响葡萄糖代谢，KA补充通过转氨基再利用氮减少尿素与UT前体，但本研究未专门探讨KA直接作用，人（加KA）与鼠（无KA）结果相似提示非关键。LPD不仅减少UT前体还重塑微生物功能如下调氨基酸生物合成，患者芳香族氨基酸血浆水平无显著变化反映宿主代偿，小样本（16例）可能致UTs差异不显著，需大队列结合宏基因组与代谢组确认。CKD肠道微生物群改变多源于终末期，本研究聚焦非透析人群，显示CKD菌群富集UT生产基因，UT如硫酸吲哚氧刺激肠细胞产亚硝酸盐促进大肠杆菌色氨酸酶增加吲哚形成恶性循环；益生菌调节UTs潜力被强调，如L. johnsonii通过AhR、B. ovatus通过TGR5等，但少有干预显示明确临床疗效与硬终点，营养状态与PEW联系主要在透析人群，需全阶段CKD探究。LpWJL改善CKD小鼠营养状态，不同于营养不良模型未观察GH/IGF-1轴显著参与（老年CKD动物此通路下调抵抗），其机制可能涉及产氨基酸、减弱肝营养感应、肠滋养效应；LpWJL源于果蝇，促幼虫生长可能经mTOR激活，增强蛋白同化需氨基酸转运蛋白slimfast，诱导肠肽酶增强蛋白同化，基因组支持产必需氨基酸尤其是色氨酸；FGF21为营养应激生理检查点，LpWJL减弱ATF4依赖与PPARα通路驱动的FGF21激活；其细胞壁组分激活肠上皮NOD2增加增殖（图S5c支持），可能解释生长益处而不改整体菌群；减少色氨酸UTs机制可能涉及减少芳香族氨基酸细菌分解、改善肠滋养、调节肝代谢（如磺化）。FGF21在CKD中作用不清，适度升高益于代谢病但CKD与LPD下持续升高可能有害，高水平关联CKD进展但也有代偿保护作用（FGF21敲除加重LPD肾损伤，FGF21类似物护肾），本研究中高FGF21关联代谢改善与体重丢失，具双重性与情境依赖性，此处主要作为营养应激生物标志物而非因果因子；需肝细胞特异性Fgf21敲除等进一步研究，且LPD代谢效应不仅氨基酸-FGF21轴，可能涉及微生物代谢物、胆汁酸-FXR等。局限性：仅雄性小鼠；PICRUSt2与16S预测有限需鸟枪宏基因组确认；人类未观Lactobacillus减少可能因粪便vs盲肠采样差异，但CKD-REIN队列中L. plantistica与蛋白摄入正相关支持LPD下减少；未做纵向分析无法定长期效应，假设联合策略有长期协同需长期研究验证。
研究结论部分翻译：本研究发现UTs与FGF21是LPD代谢反应的关键因子，并支持针对微生物群的策略（如LpWJL补充）以增强LPD疗效并限制PEW（蛋白能量消耗）。但仍需临床试验确认其在CKD管理中的相关性。
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