Adv Sci | 肖卫东团队揭示约氏乳杆菌及代谢物促进肠道钙吸收改善CKD-SHPT

继发性甲状旁腺功能亢进症（secondary hyperparathyroidism，SHPT）是慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）的常见并发症。SHPT可贯穿于CKD的整个病程中，CKD早期SHPT的发生率为15%，晚期增加到80%。SHPT显著影响机体钙稳态导致严重的后遗症，如骨代谢异常和心血管疾病，最终导致多个器官系统的功能损伤并增加患者死亡率。目前临床上通过药物干预改善SHPT，包括活性维生素D、钙剂和拟钙剂，但都收效甚微，不能有效降低甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）水平来预防及治疗SHPT，有相当一部分患者需要行甲状旁腺次全或完全切除来有效控制甲状旁腺激素水平、纠正钙磷代谢紊乱及相关合并症。有研究表明，CKD会诱导肠道菌群紊乱导致肠上皮细胞功能障碍影响肠道钙的吸收。然而，CKD诱导肠道菌群紊乱与SHPT发生及发展之间关系仍不清楚。

近日，陆军军医大学第二附属医院新桥医院普通外科肖卫东教授团队在Advanced Science在线发表了题为Lactobacillus johnsonii Generates Cyclo(pro-trp) and Promotes Intestinal Ca2+ Absorption to Alleviate CKD-SHPT的研究性论文。这项研究揭示了肠道约氏乳杆菌（L.johnsonii）及其代谢物cyclo(pro-trp)通过上调肠上皮细胞钙通道蛋白CaSR/TRPV4，增加肠道钙吸收改善CKD-SHPT。

研究人员首先构建CKD小鼠模型，按iPTH水平差异分为High和Low组小鼠，发现iPTH的差异性不是由肾功能损伤差异性导致的。随后对两组粪便进行16S rRNA测序，找到差异肠道细菌乳酸杆菌属。接着进行了粪菌移植（FMT）实验进一步证实肠道菌群发挥重要作用，并继续深入探索乳酸杆菌是如何促进肠道钙吸收改善CKD-SHPT。

研究人员通过提取粪便细菌DNA进行乳酸杆菌种水平的相对丰度检测，筛选出L.johnsonii。通过直接单菌株定植L.johnsonii以及用抗生素清除小鼠肠道细菌后再定植L.johnsonii，发现补充L.johnsonii能增加肠道钙含量、降低iPTH水平，改善甲状旁腺增生，提示L.johnsonii能促进肠道钙吸收并改善CKD-SHPT。

研究人员还收集了CKD-SHPT患者粪便样本及临床数据，通过对粪便细菌DNA检测及16S rRNA分析，发现PTH低的患者L.johnsonii的丰度较高，这一现象与小鼠的结果一致，进一步在人群中证实了L.johnsonii的作用。同时，使用疾病风险预测模型得出L.johnsonii的丰度可作为预测CKD-SHPT手术风险的生物标志物。

研究人员通过非靶向代谢组学分析及靶向代谢组学分析，找到L.johnsonii活性代谢物cyclo(pro-trp)。通过监测添加[Ca2+]i，发现cyclo(pro-trp)能促进Ca2+内流。在分离原代肠上皮细胞及体外培养的MODE-K细胞中发现CaSR和TRPV4表达上调。在体内及体外使用CaSR抑制剂NPS-2143和TRPV4抑制剂HC067047后，cyclo(pro-trp)的效果消失，表明cyclo(pro-trp)通过上调钙通道蛋白CaSR和TRPV4促进肠道钙吸收，降低iPTH水平改善CKD-SHPT。

总之该研究首次证实L.johnsonii及其代谢物cyclo(pro-trp)能上调肠道钙通道蛋白CaSR和TRPV4的表达，进而促进肠道钙吸收并下调iPTH。该研究揭示了CKD-SHPT中钙失衡的新机制，并提出通过维持肠道菌群稳态来维持钙稳态可能是预防和治疗CKD-SHPT的新疗法。未来，L.johnsonii有望成为口服的益生菌，或其代谢物cyclo(pro-trp)将被开发成一种新的临床药物，为CKD-SHPT的治疗和药物研发提供新的策略。