客户案例 | Cell子刊新发现：熊去氧胆酸如何打通“肠-肾通道”逆转肾损伤

肾脏缺血再灌注损伤（IRI）是肾脏手术后的常见并发症，也是临床急性肾损伤（AKI）的主要诱因，严重影响患者预后与生活质量。目前临床缺乏有效预防或治疗肾脏IRI的策略，其病理生理机制复杂，涉及能量代谢异常、线粒体功能障碍、氧化应激以及细胞凋亡、铁死亡、坏死性凋亡等异常细胞死亡方式。

近年来研究表明，肠道微生物群及其代谢物通过 “肠-肾轴” 与宿主肾脏相互作用，是肾脏疾病早期诊断和精准治疗的潜在靶点。已有研究发现肠道微生物群可通过调节肾脏免疫反应与肾脏IRI形成双向调控，抗生素重塑肠道菌群能保护肾脏免受IRI并阻止AKI向慢性肾病进展，但肠道菌群与IRI之间的因果关系仍不明确。

图1. 技术路线

为探究肾脏缺血再灌注损伤与肠道菌群及代谢组的关系，首先通过16S测序分析IRI小鼠肠道菌群变化，在属水平上，IRI小鼠真杆菌属（Eubacterium）等有益菌丰度降低。且粪菌移植实验证实了IRI小鼠供体粪便会加剧受体小鼠肾脏损伤，表明IRI改变的肠道菌群可反馈加重IRI。

对IRI小鼠盲肠内容物进行代谢物测定，筛选出熊去氧胆酸（UDCA）、丁酰肉碱等潜在保护性代谢物，仅UDCA能显著减轻IRI诱导的肾脏损伤；抗生素（ABX）处理降低小鼠盲肠UDCA水平，证实UDCA由肠道菌群产生，且口服UDCA可逆转IRI小鼠血清UDCA降低，表明肠道来源UDCA可进入循环。

RT-qPCR显示黏液真杆菌（E. limosum）是假手术小鼠盲肠中丰度最高的黏液真杆菌属菌种，且其丰度与盲肠UDCA水平呈正相关。体外实验证实E. limosum可产生UDCA；体内实验结果显示，E. limosum灌胃可显著升高小鼠粪便和血清UDCA水平。

图2. 肾脏IRI改变了小鼠的肠道微生物群及代谢产物

进一步验证了E. limosum和UDCA在肾脏IRI中的保护作用。E. limosum预处理可减轻IRI小鼠肾小管损伤和细胞凋亡，减少肾脏巨噬细胞和中性粒细胞浸润，改善IRI诱导的肠道屏障损伤（恢复紧密连接完整性），降低血清LPS（脂多糖）和LBP（脂多糖结合蛋白）水平；UDCA预处理减轻肾小管损伤和细胞凋亡，抑制炎症细胞浸润，且ABX耗竭菌群后，UDCA仍能减轻IRI小鼠肾脏损伤，证明UDCA的保护作用不依赖于整体肠道菌群。

图3. E. limosum和UDCA改善小鼠肾脏IRI

转录组分析结果表明UDCA处理显著富集PPAR（过氧化物酶体增殖物激活受体）信号通路、脂肪酸降解等FAO相关通路，逆转IRI诱导的FAO关键基因（Cpt1B、Ucp1）表达降低和脂质蓄积标志物PLIN2表达升高，同时增加肾脏ATP生成，减少血清和肾脏脂质蓄积。在HK-2细胞H/R（缺氧/复氧） 模型中，UDCA可提高细胞活力，减少脂质蓄积，恢复ATP生成，且对FAO相关基因的调控作用与体内实验一致。

图4. UDCA减轻H/R诱导的HK-2细胞中FAO失调和脂质积累

基于转录组结果及PPARγ（过氧化物酶体增殖物激活受体γ）是FAO和能量稳态重要上游调控因子的研究，进一步探究UDCA是否通过PPARγ保护肾脏免受IRI。体内实验结果表明，PPARγ抑制剂 T0070907可逆转UDCA对肾脏的保护作用，同时阻断UDCA对FAO相关基因的调控（CPT1B、UCP1 表达降低，PLIN2表达升高），导致ATP生成减少、脂质蓄积增加；在HK-2细胞中，T0070907处理或PPARγ敲低均逆转UDCA对H/R损伤的保护作用，包括细胞活力降低、脂质蓄积增加，FAO相关基因表达也被逆转。

图5. 体内外实验结果显示PPARγ是UDCA调控FAO的关键靶点

为明确UDCA改善肾脏IRI中PPARγ介导的FAO的分子机制，通过分子对接模拟预测二者相互作用模式，发现UDCA可进入PPARγ活性口袋，与LEU-228、ARG-288氨基酸残基形成氢键，分子动力学模拟进一步验证其相互作用稳定性，SPR（表面等离子共振）、DARTS（药物亲和反应靶点稳定性分析）、CETSA（细胞热迁移实验）等实验也证实UDCA直接结合PPARγ，促进其核转位。

图6. UDCA直接结合并激活PPARγ

术后24小时（Post-IRI）患者的血清UDCA水平显著低于术前（Pre-IRI），且术后发生急性肾损伤（AKI）的患者，其术前粪便中E. limosum丰度与血清UDCA水平，均显著低于术后未发生AKI的患者。相关性分析显示，UDCA水平与肾功能指标（如eGFR，肾小球滤过率）正相关，与SCr（血肌酐）、NGAL（中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白）等负相关。

图7. E. limosum丰度和UDCA水平与肾IRI患者的肾损伤呈负相关

肠道共生菌黏液真杆菌（E. limosum）通过产生代谢物熊去氧胆酸（UDCA），直接结合并激活 PPARγ，促进肾脏近端小管上皮细胞（PTECs）的脂肪酸氧化（FAO），增加ATP生成、减少脂质蓄积，最终保护肾脏免受缺血再灌注损伤（IRI）。

参考文献

Gut symbiont-derived ursodeoxycholic acid promotes fatty acid oxidation to protect against renal ischemia-reperfusion injury. Cell Reports Medicine. 2025

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