試驗設(shè)計 試驗對象：7周齡的C57BL / 6J雄性小鼠。 試驗方法: 將小鼠隨機(jī)分為6組，在前3周，三組飼喂AIN93M日糧（對照組），另外三組飼喂輔以0.2%腺嘌呤的AIN93M飲食以誘導(dǎo)CKD。在第三周結(jié)束時，停止腺嘌呤治療，對照組（CNTR）和CKD小鼠接受補(bǔ)充低劑量（2％，XLD）或高劑量XOS（7％，XHD）的AIN93M飲食或?qū)φ誂IN93M飲食，再喂養(yǎng)3周，實驗設(shè)計流程見圖1A。在第6周結(jié)束時，處死小鼠，收集血清和組織，檢測腎臟標(biāo)志物、炎癥水平、尿毒癥毒素、盲腸微生物組成和短鏈脂肪酸濃度等，并對腎臟進(jìn)行組織學(xué)分析。 試驗結(jié)果（1）膳食XOS對腺嘌呤誘導(dǎo)的腎臟損傷的影響 干預(yù)前：用腺嘌呤處理3周后，小鼠出現(xiàn)急性腎損傷，表現(xiàn)為血尿素氮（BUN）和肌酐水平升高，炎癥和纖維化標(biāo)志物的基因表達(dá)增加，水腫導(dǎo)致腎臟增大，體重減輕（圖1A和圖2）。將飲食改為不含腺嘌呤的對照飲食飼喂3周后，持續(xù)的腎臟損傷表現(xiàn)為BUN和肌酐水平持續(xù)升高（圖1D，E）；組織病理學(xué)特征包括皮質(zhì)的腎小管面積減少，腎小管擴(kuò)張，局灶性腎小管上皮損傷/壞死，炎癥細(xì)胞浸潤和輕度纖維化（圖2A、C、D），以及炎癥細(xì)胞因子（Il6、Tnfα和Mcp1）、M2巨噬細(xì)胞（Fizz-1、Arg和Ym1）和纖維化標(biāo)志物（Col1A1和結(jié)締組織生長因子[Ctgf]）的基因表達(dá)增加（圖4）。 干預(yù)后：在CKD小鼠中，XOS（2％和7％）的干預(yù)降低了BUN和肌酐水平（圖1B、D、E），并促進(jìn)了腎小管的再生（圖2B、E、F）。通過Masson's trichrome染色和纖維化標(biāo)志物Col1A1和Ctgf的基因表達(dá)，XOS（2%和7%）的處理減少了CKD小鼠的間質(zhì)纖維化（圖3和4A、B）。在CKD小鼠中，Il-6和Fizz-1的表達(dá)水平也因XOS的干預(yù)而顯著下降（圖4C、F）。 
（2）膳食XOS對盲腸中微生物組成的影響 對照組（CNTR）和CKD小鼠的α多樣性指數(shù)（Chao1和Shannon）相似（圖5A、B），而飼喂含7%XOS的飲食后，CKD小鼠的物種豐富度（Chao1）顯著下降（圖5A）。當(dāng)使用由β多樣性分析產(chǎn)生的未加權(quán)和加權(quán)UniFrac距離指標(biāo)來檢測組間距離時，不同實驗組的小鼠傾向于形成不同的聚類（圖5C、D）。 在門水平上，在第6周結(jié)束時，對照組和CKD小鼠之間的細(xì)菌豐度無顯著性差異（表1）。XOS干預(yù)后，放線菌門的豐度在對照組和CKD小鼠中都表現(xiàn)出下降的趨勢（表1）。 在屬水平上，共有9個菌屬在CKD小鼠中富集（圖6A），補(bǔ)充XOS后顯著降低了6個菌屬的豐度，包括Clostridium, unclassi?ed Erysipelotrichaceaegenus、Staphylococcus、Dorea、Allobaculum和乳酸菌屬（圖6B、D、F-I），但沒有降低Coprobacillus、Ruminococcus和Blautia（圖6C、E、J）。   
（3）XOS干預(yù)對CKD小鼠盲腸細(xì)菌預(yù)測功能的影響 如圖7A所示，對照組小鼠的盲腸細(xì)菌顯示出豐富的細(xì)胞運(yùn)動和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)KEGG通路，而CKD小鼠的盲腸細(xì)菌富含12條特征性的KEGG通路。在這12條途徑中，有10條在低劑量和/或高劑量XOS的補(bǔ)充下有所減少，包括癌癥、碳水化合物代謝、遺傳信息處理、免疫系統(tǒng)、傳染病、代謝性疾病、信號分子和相互作用、萜類和聚酮類化合物的代謝、翻譯、復(fù)制和修復(fù)（圖7B-M）。 
（4）盲腸短鏈脂肪酸濃度 對照組和CKD小鼠盲腸中短鏈脂肪酸的濃度無顯著差異，兩種劑量XOS處理的CNTR小鼠和高劑量XOS處理的CKD小鼠都導(dǎo)致了盲腸SCFAs總量、乙酸和丁酸濃度的增加（表2）。在CNTR小鼠中，XOS增加了丙酸的濃度，但對CKD小鼠沒有影響（表2）。在CNTR和CKD小鼠中，XOS的補(bǔ)充沒有改變血清中SCFAs的濃度（表3）。然而，與CNTR小鼠相比，無論是否補(bǔ)充XOS，CKD小鼠血液中的丁酸水平顯著升高，而丙酸濃度則顯著降低（表3）。  
（5）XOS干預(yù)對尿毒癥毒素的影響 與對照組相比，CKD小鼠血清中硫酸吲哚鹽和對硫甲酚的水平顯著升高（圖8A、B），XOS的干預(yù)完全地降低了對照組和CKD小鼠血清中的對硫甲酚的濃度。對硫甲酚來源于大腸中酪氨酸的細(xì)菌發(fā)酵/代謝。使用PICRUSt評估因細(xì)菌組成變化引起的代謝變化，證實CKD小鼠的酪氨酸代謝顯著增加，而XOS的干預(yù)扭轉(zhuǎn)了這種趨勢（圖8A、C）。 
（6）腎功能與盲腸細(xì)菌、循環(huán)和盲腸SCFAs的關(guān)系 11種細(xì)菌與BUN（圖9）、12種細(xì)菌與血清肌酐（圖10）之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。其中有9種細(xì)菌與BUN和血清肌酐水平都呈正相關(guān)，包括Peptostreptococcaceae、Staphylococcus、Ruminococcus、乳桿菌屬、Mogibacteriaceae、Clostridiaceae、Dorea、Coprobacillus、Blautia、Clostridium和Erysipelotrichaceae；Dehalobacterium屬與BUN呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。血清中的丙酸以及盲腸中的SCFAs與BUN和血清肌酐呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。然而，血液循環(huán)中的丁酸與BUN和血清肌酐之間有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。 
（7）XOS干預(yù)對微生物防御相關(guān)基因表達(dá)的影響 與CNTR小鼠相比，CKD小鼠回腸中抗菌肽（Defa5）的基因表達(dá)明顯較高，被XOS處理后有下降的趨勢（圖121A）。未分類的S24-7屬的相對豐度與Defa5的表達(dá)水平成反比（圖11E）。 
試驗結(jié)論 試驗表明，益生元XOS干預(yù)可以改善CKD小鼠的腎功能，并可引起盲腸菌群組成和功能的顯著變化。通過改善腸道微生物群、提高SCFA濃度和減少細(xì)菌性尿毒癥毒素，飲食XOS干預(yù)可能是緩解CKD進(jìn)展的潛在治療方法。 參考資料： Jieping Yang, Qing Li.et al. Effects of Prebiotic Fiber Xylooligosaccharide in Adenine-Induced Nephropathy in Mice[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 62, 1613-4125, 2018
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