《International Immunopharmacology》：Astragalus polysaccharides prevent kidney stone formation in an ethylene glycol-induced rat model via modulation of gut microbiota and short-chain fatty acid production
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摘要肾结石是一种常见的泌尿系统疾病，会引发剧烈疼痛并导致严重的肾脏并发症。黄芪多糖是传统中药中的生物活性成分，通过调节肠道微生物群及其代谢物，在治疗肾脏疾病方面展现出潜力。基于其特性，有研究推测黄芪多糖可通过调节肠道微生物群并改变短链脂肪酸的生成来预防肾结石的形成。本研究中，研究
摘要
肾结石是一种常见的泌尿系统疾病，会引发剧烈疼痛并导致严重的肾脏并发症。黄芪多糖是传统中药中的生物活性成分，通过调节肠道微生物群及其代谢物，在治疗肾脏疾病方面展现出潜力。基于其特性，有研究推测黄芪多糖可通过调节肠道微生物群并改变短链脂肪酸的生成来预防肾结石的形成。本研究中，研究人员利用乙二醇诱导的大鼠模型，探讨了黄芪多糖对肾结石形成、肾脏损伤、肠道微生物组组成以及相关短链脂肪酸代谢的影响。实验结果表明，黄芪多糖治疗可显著减少草酸钙结晶的沉积和尿液中草酸含量，减轻肾脏组织损伤，还能调节参与草酸代谢和短链脂肪酸生成的细菌种类，尤其能提升血清丁酸水平。补充丁酸钠进一步增强了黄芪多糖在预防肾结石方面的保护作用。粪便微生物群移植实验显示，与接受含结石微生物群的受体相比，那些接受了健康小鼠或经黄芪多糖处理过的小鼠的微生物群的受体，其肾功能有所改善。这些发现表明，黄芪多糖是通过调节肠道-肾脏轴以及微生物群和代谢物的变化来预防肾结石形成的，而粪便微生物群移植则体现了肠道微生物群在疾病发展中的作用。因此，黄芪多糖为预防肾结石提供了一种具有前景的天然治疗方法，同时也凸显了基于微生物群策略在肾结石防治中的重要性。
引言
肾结石，又称肾石症，是一种常见的泌尿系统疾病，其特征是在肾脏内形成晶体物质，主要是草酸钙[1]、[2]。这类结石不仅会带来剧烈疼痛和不适，还会引发慢性肾病、肾功能衰竭等更严重的肾脏并发症[1]、[2]。最新研究显示，肠道微生物群对肾结石的发病机制和发展有着重要影响，会作用于草酸代谢等相关因素[3]、[4]。对肠道-肾脏轴的深入认识为治疗肾结石提供了新的思路。
传统中医拥有丰富的草药配方，这些配方已被用于治疗肾结石数个世纪[5]、[6]。其中，黄芪这一药材尤为重要。黄芪是中国及东亚地区数千年来一直被用来治疗肾脏疾病的传统中药[7]。在传统中医理论中，黄芪的根具有补气、利水、消肿、养血的功效，还能补充体液、缓解疼痛[7]。此前有研究利用果蝇模型筛选了80种传统中药，证明了黄芪在预防尿路结石方面的作用[8]；另一项基于果蝇模型的研究也指出黄芪是可用于治疗肾结石的药材之一[9]。黄芪中的关键活性成分是黄芪多糖，该成分已被证实具有多种生物功能，包括抗炎、抗氧化和免疫调节作用[10]、[11]。初步研究表明，黄芪多糖可通过降低氧化应激、促进肾小管上皮细胞的恢复，来抑制作为肾结石主要成分的草酸钙晶体的形成[12]；此外，它还能增强接受体外冲击波碎石术的大鼠输尿管平滑肌的收缩力、收缩频率以及SOD活性，从而对输尿管平滑肌起到修复作用[13]。不过，黄芪多糖影响肾结石形成的具体机制仍需进一步研究。
黄芪多糖可能发挥保护作用的一种机制是调节肠道微生物群。已有研究显示，黄芪多糖能在多种疾病中调节肠道微生物群，比如2型糖尿病[14]、[15]、复杂因子诱发的慢性疲劳综合征[16]、小鼠黑色素瘤[17]、大鼠湿滞证[18]以及肥胖症[19]。但其在肾结石形成过程中对肠道微生物群的作用尚不明确。肠道微生物群在调节关键代谢过程方面起着重要作用，尤其是与草酸代谢和炎症相关的过程[20]、[21]。某些肠道微生物会分泌短链脂肪酸，包括丁酸，这些脂肪酸既能影响肠道微生物群的组成，也能影响全身代谢途径，进而影响肾脏的健康状况和疾病发展[22]、[23]、[24]、[25]。因此，有研究推测黄芪多糖可能通过改变肠道微生物群的组成，进而调节短链脂肪酸等代谢物，从而预防或减轻肾结石的形成。
本研究利用乙二醇诱导的大鼠模型，探讨了黄芪多糖对肾结石形成的影响，同时研究了肠道微生物组的改变是否介导了黄芪多糖的这些作用。通过结合肠道微生物群分析、代谢物分析以及生化和组织学检测，全面评估了肠道微生物组和短链脂肪酸代谢变化对黄芪多糖预防肾结石作用的影响。这种综合研究方法将为探索肠道-肾脏轴作为肾结石治疗靶点提供新的见解。
章节节选
动物模型
本研究从湖南湘雅实验动物有限公司（中国长沙）购买了200克、6周大的雄性斯普拉格-道利大鼠，用于建立乙二醇诱导的肾结石模型。大鼠在标准环境（12小时光照/12小时黑暗周期）下饲养，可自由获取食物和水。为诱发肾结石，模型大鼠饮用添加了0.75%乙二醇的饮水，持续5周；对照组大鼠则饮用普通饮水。对于黄芪多糖治疗组的大鼠，则进行了相应处理
黄芪多糖可减少肾结石形成并减轻肾脏损伤
为评估黄芪多糖对肾结石形成的影响，首先建立了乙二醇诱导的肾结石模型，随后给大鼠给予黄芪多糖治疗。在35天的实验期间，对照组、肾结石组以及肾结石+黄芪多糖组的大鼠体重之间没有明显差异，这说明黄芪多糖治疗并未影响大鼠的整体健康状况（图1A）。生化分析结果显示，肾结石组大鼠的血液钙浓度、尿酸浓度、BUN水平均显著升高
讨论
肾结石由草酸钙等晶体物质构成，是一种常见的泌尿系统疾病，会引发包括慢性肾病和肾功能衰竭在内的严重并发症[1]、[2]。随着对肠道-肾脏轴认知的深入，人们发现肠道微生物群会参与肾结石的发病机制，影响草酸代谢[3]、[4]。本研究表明，作为传统中药黄芪中的关键成分，黄芪多糖能够显著减少肾结石的形成
作者贡献声明
谭静：撰写原始稿件、数据可视化、项目管理、方法设计、实验开展、资金筹集、正式数据分析、数据整理、概念构建。黄世伟：软件使用、项目管理、方法设计、实验开展、正式数据分析、数据整理。尹广民：软件使用、资源协调、方法设计、实验开展、正式数据分析、数据整理。王龙：监督工作、软件使用、资源协调、方法设计、实验开展。王金荣：方法设计、实验开展、数据整理
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了湖南省自然科学基金（项目编号：2024JJ5527和2022JJ30908）的支持。
Jing Tan|Shiwei Huang|Guangmin Yin|Long Wang|Jinrong Wang|Peng Yuan|Jianye Liu|Kun Yao
中南大学湘雅三医院泌尿外科，中国湖南长沙410013
