一、痛风概述
(一)痛风的概念
痛风是一种嘌呤代谢紊乱和尿酸排泄紊乱的异质性疾病。其临床特点为高尿酸血症、痛风性急性关节炎反复发作、痛风石沉积、慢性关节炎及关节畸形,常累及肾脏引起慢性间质性肾炎并形成肾尿酸结石。
(二)痛风的流行病学
随着人类生活方式和饮食习惯的改变,痛风的发病率迅速上升。2011年,美国成年人群痛风发病率为3.9%,与痛风密切相关的高尿酸血症比例为21%。在英国,痛风发病率在2012年上升到总人口的2.5%,比1997年上升了63.9%。到2010年,中国确诊的痛风病例达到7500万例。
(三)痛风的危害
痛风的发生与尿酸积累增加、排泄减少密切相关。尿酸盐晶体在关节周围组织中的沉积导致严重的关节疼痛,可诱发肾功能不全、高血压、糖尿病和冠心病等综合性疾病。严重时可引起关节反复炎症,疼痛难忍,形成痛风石,造成关节畸形,给患者带来极大痛苦,直接影响生活质量,可能危及生命
(四)痛风的主要临床诊断标准
一是尿酸盐沉积,关节及周围严重疼痛,二是血尿酸水平升高。后者被称为血尿酸值,因为它可以被量化,所以被认为是临床实践中最重要的诊断标准。但痛风急性发作时处于应激状态,能促进肾上腺皮质激素的分泌,迫使尿酸的排出,血尿酸值严重滞后,敏感性不强。大多数痛风患者血尿酸水平无明显升高。开发痛风的早期诊断方法已迫在眉睫。
(五)面临的主要挑战
目前,痛风的防治工作有限且进展缓慢,给患者家属带来巨大的精神压力和经济负担。痛风的防治是一个世界性的健康问题和社会问题,应引起高度重视。
二、肠道菌群与痛风的相关性
内蒙古农业大学张和平教授课题组对痛风患者和健康人的肠道菌群结构和功能进行了分析,发现痛风患者和健康人的肠道菌群组成和功能特征存在显著差异。在此基础上,建立了痛风早期诊断模型,准确率为88.9%。研究结果发表在2016年2月的《科学报告》上。
(一)痛风患者菌群变化
肠道菌群是人类进化过程中长期积累的一种特殊模式,与经济水平、营养结构和饮食习惯有关。当经济水平迅速变化,导致食物结构发生变化时,肠道菌群也随之发生变化,导致肠道菌群失调、高尿酸血症和痛风。本文的主要发现如下:
1) 应用测序技术建立痛风患者肠道微生物参考基因图谱;。
2) 结果发现痛风患者嘌呤代谢和丁酸生物合成紊乱,嘌呤降解途径增强,尿酸分解途径减弱,导致血尿酸水平升高,痛风加重;。
3) 提示痛风患者肠道菌群与健康人有显著差异。痛风患者肠道菌群中含有丰富的仙人掌类杆菌和木茴香类杆菌,而两种细菌(普氏粪杆菌和假链球菌)均不存在,痛风患者体内两种细菌的缺乏会引起炎症。
有什么意义?过去,类杆菌被认为是IBD(炎症性肠病)的唯一生物标志物。仙人掌类杆菌产生的OMP——w蛋白是IBD免疫应答的关键。痛风患者中存在类杆菌可能是痛风发作的生物学标志。大便杆菌通过产生乳酸具有抗炎和肠道净化作用。痛风患者体内缺乏这种细菌可能是炎症发生的原因之一。
4) 研究人员结合痛风患者肠道菌群中特异表达的17种细菌构建了诊断模型。这个模型的精度高达88.9%高于单纯血尿酸诊断的准确性;
5) 研究人员还比较了不同疾病中肠杆菌科的特征,发现痛风患者的肠杆菌科特征与代谢性疾病糖尿病患者相似,表现为缺乏粪乳酸菌,丁酸合成减少;。
我们知道三分之二的尿酸通过肾脏排出,三分之一通过肠道排出。肠道菌群参与嘌呤向尿酸的转化,在尿酸的排泄过程中,调节肠道菌群的动态平衡对痛风患者具有重要意义。
另一项研究:选取41例痛风患者和22例健康志愿者的粪便作为研究对象。采用454焦磷酸测序技术和多元统计方法检测细菌16srrna基因V1——V3区的多样性。通过主坐标分析和基于未加权UniFrac的典型相关分析,发现痛风患者肠道菌群的总体结构与健康对照组有显著差异。采用Chao1指数和Shannon指数评价肠道菌群的丰富度和多样性。结果表明:痛风患者肠道菌群丰度明显低于健康对照组。
在门水平上,痛风患者肠道内属于五分体的细菌相对含量显著降低。在属水平上,痛风患者肠道中肠球菌、大肠埃细菌/志贺氏菌、真核菌、副革命杆菌和钙单胞菌的相对含量均显著高于健康对照组。采用偏最小二乘法,我们发现了25个菌群,它们是导致两组人群肠道菌群结构差异的关键。其中粪细菌、巨单胞菌、粪球菌、罗氏杆菌、blautia、厌氧菌、孢子虫属、玫瑰囊属23个手术类群。痛风患者肠道内含量明显偏低。我们发现两个手术评分痛风患者的分类含量高于痛风患者。我们使用Q——PCR进一步量化了一些能够促进抗炎因子产生的细菌。结果表明:痛风患者肠道中瘦素梭菌、球形梭菌、双歧杆菌和脆弱类杆菌的含量明显低于正常人。
痛风患者肠道菌群失调主要表现为条件致病菌增多和产生抗炎因子的细菌减少。
(二)痛风患者代谢物变化
肠道菌群主要通过肠道内的代谢物与宿主进行交流,从而达到动态平衡。清代的粪便可能会因痛风而改变。牛晓曼等人收集了痛风患者和健康人的粪便,并用1H——NMR技术检测了各组粪便的代谢谱。结果表明,清代健康人的粪便与痛风患者的粪便有显著差异,说明痛风患者粪便具有清代独有的特征。提示痛风的生物标志物不是单一物质的变化。不同的代谢产物构成粪便上清液的生物标志物群,包括丙酸、丁酸、乙醇、谷氨酰胺、牛磺酸、葡萄糖等代谢产物。丙酸和丁酸是由肠道菌群代谢产生的短链脂肪酸,在痛风患者粪便上清液中减少。SCFA在维持人体免疫力和保证肠道菌群动态平衡方面发挥着重要作用。低浓度丁酸可降低肠壁细胞通透性,激活NF——κB通路,引起宿主炎症反应。痛风患者粪便上清液中丙酸和丁酸的减少表明,痛风患者肠道菌群中产生SCFA的微生物数量低于健康人。人体肠道中的乙醇主要来源于体外吸收和肠道菌群的产生。本研究样本在收集期间均处于禁酒状态。痛风患者粪便中乙醇含量高可能是肠道菌群引起的。乙醇含量的增加与痛风的发生有一定的相关性。
痛风粪便上清液中代谢产物的异常变化,可提示痛风过程中的代谢紊乱,提示肠道菌群紊乱与痛风有密切关系。
三、肠道菌群对痛风的影响机制
尿酸是人体嘌呤代谢的最终产物。从嘌呤核苷酸水解为腺嘌呤和鸟嘌呤。脱氨后,黄嘌呤生成并氧化成尿酸。尿酸主要通过肾小管分泌,经尿道排泄。肠上皮细胞在体外被肠道菌群直接运输到肠腔并排出体外。尿酸在肾脏和肠道的排泄率分别为66.6%和33.3%。
肠道菌群是一个巨大的微生态系统。正常人群肠道细菌总数为1014株,分为30属1000种,是人类细胞总数的10倍。肠道菌群对人体生理和病理有重要影响。植物区系种类的变化和数量的不平衡与该病有关。
(一)肠道菌群对尿酸的分解作用
早在1952年,Buzard等人。通过抑菌实验发现肠道细菌对尿酸有分解作用。Li等人。采用高效液相色谱法测定了55种泡菜乳酸菌嘌呤代谢中的两种关键物质肌苷和鸟苷的代谢能力。经鉴定,植物乳杆菌dm9218的潜力最大。然后用dm9218灌胃高尿酸血症大鼠。与模型组相比,dm9218组血清尿酸水平明显降低(P
(二)肠道菌群的抗炎作用
痛风在临床上主要表现为关节炎。血液中高浓度尿酸可直接刺激大量促炎细胞因子和肿瘤坏死因子如IL——1、IL——6、IL——8、IL——12的释放。促炎和抗炎细胞因子失衡是痛风性关节炎的重要原因。陈佩对乳酸菌降血糖作用的研究证实,乳酸菌能调节糖尿病小鼠脾脏细胞因子mRNA的表达,下调IL——6和IL——8。LEB Lanc等人。发现开菲尔发酵乳的抗癌活性是通过调节免疫系统和内分泌系统来降低IL——6的表达。张家艳还可抑制炎症因子IL——1β、IL——6和TNF——α的分泌,通过抑制NF——κB蛋白的表达和IKB——α蛋白的降解,降低促炎因子的表达。
乳酸菌可参与细胞免疫反应,减轻痛风急性发作期痛风的炎症反应,减轻炎症反应引起的局部肿胀和热痛。
(三)肠道菌群的抑菌作用
尿酸在关节内的沉积是关节疾病和疼痛的首要原因。痛风病的诱发和恶化与人体微生态的异常密切相关。体内微生物菌群长期处于低水平失衡状态,将导致包括嘌呤在内的代谢紊乱。佟建明等。评价痛风患者肠道菌群的丰富度和多样性,发现痛风患者肠道条件致病菌如肠球菌、大肠埃希菌等明显增高。药理学试验证明,乳酸菌能抑制肠道病原菌的生长,调节菌群结构,恢复菌群平衡。其抑菌的主要原因如下:(1)发酵糖类,产生乳酸降低肠道pH值,造成不利于其他细菌生长的微环境;(2)产生过氧化氢,乳酸杆菌素等抑菌物质达到抑菌和杀菌的效果。特别是乳酸杆菌素,是代谢、合成和分泌的产物,对一些腐败和致病菌具有广谱的抑制作用。
痛风患者肠道菌群失调,条件致病菌增多,抗炎因子产生的细菌减少,而添加优质益生元的益生菌不仅能积极改善肠道菌群环境,同时还能减少嘌呤对尿酸的吸收和分解,从而降低血清尿酸水平。
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