腸道菌群產生的D-絲氨酸可阻止急性腎損傷

在一項新的研究中，來自日本理化學研究所、金澤大學、早稻田大學、岡山大學、九州大學和北里大學的研究人員研究了腎臟功能與腸道菌群之間可能存在的關聯性。為了評估急性腎損傷（acute kidney injury, AKI）對腸道菌群的影響，他們對AKI小鼠模型在遭受缺血/再灌注（ischemia/reperfusion, I/R）損傷后的糞便進行腸道菌群分析，結果發現特定的腸道細菌受到AKI損傷的影響。此外，他們還探究了腸道菌群是否促進AKI病變。他們誘導接受或未接受來自正常小鼠的糞便移植的無菌小鼠發生AKI損傷。相比于正常的B6小鼠，I/R損傷在無菌的B6小鼠更加嚴重。令人關注的是，接受來自正常小鼠的糞便移植可緩解無菌B6小鼠的腎臟病變。這些結果表明I/R損傷可導致腸道菌群發生變化，而且正常小鼠的腸道菌群可能會產生保護腎臟的分子。相關研究結果近期發表在JCI Insight期刊上，論文標題為“Gut microbiota–derived D-serine protects against acute kidney injury”。

接下來，為了鑒定出腸道菌群產生的保護腎臟免受I/R損傷的分子，這些研究人員分析了多種手性氨基酸：L型氨基酸和D型氨基酸，其中人體所需的20種必須氨基酸都是L型氨基酸。盡管在小鼠糞便中檢測到多種D型氨基酸，但是僅D-絲氨酸在腎臟中檢測到。這一結果表明由AKI小鼠的腸道菌群產生的D-絲氨酸通過血液循環運送到腎臟中。再者，鑒于D-絲氨酸并未在無菌小鼠的糞便中檢測到，這表明腸道菌群對AKI損傷作出反應，從而產生D-絲氨酸。此外，在遭受I/R損傷后，腎臟中D-絲氨酸代謝酶的濃度增加了。因此，除了在遭受I/R損傷后腸道菌群產生的D-絲氨酸外，由于腎臟中D-絲氨酸產生的增加，腎臟中的D-絲氨酸濃度增加了。

此外，為了研究由腸道菌群產生的D-絲氨酸對腎臟的影響，這些研究人員將溶解在飲用水中的D-絲氨酸喂給正常小鼠。口服D-絲氨酸減輕了正常小鼠和缺乏D-絲氨酸的小鼠的腎損傷。這些結果表明D-絲氨酸在保護腎臟免受AKI損傷中起作用。

最后，這些研究人員還研究了人類AKI患者是否存在類似的機制。他們發現這些患者的血液D-絲氨酸水平高于健康受試者，這表明它與肌酸酐（腎臟疾病的分子標志物之一）高度相關。

這項研究闡明了腎臟通過D-氨基酸與腸道菌群相互作用的機制。在未來，人們有必要確定因AKI損傷引起的D-氨基酸水平變化是否比迄今為止已知的生物標志物更快地出現，以及類似的機制是否也存在于慢性腎病中。