近日，北京食品营养与人类健康高精尖创新中心/食品科学与营养工程学院任发政课题组与中国农业大学生物学院于政权教授以及法国农业科学研究院Stanislav Dusko Ehrlich教授合作，在Gut杂志发表论文“Aberrant gut microbiota alters host metabolome and impacts renal failure in humans and rodents”。该研究首次通过多组学分析及无菌动物实验，阐明了ESRD患者肠道菌群失调与代谢紊乱和肾病临床表型的关系，并进一步揭示了引起ESRD患者尿毒症毒素累积的关键细菌。

终末期肾脏病（ESRD）对患者生理和心理造成巨大的损害，对公共卫生和社会经济产生极大的危害和负担。尿毒症毒素的累积与慢性肾病的发展进程，以及终末期肾病患者的并发症与死亡密切相关。研究发现很多尿毒症毒素，尤其是一些难以通过透析清除的毒素来源于肠道微生物的代谢。此外，一些相互独立的研究也报道了透析患者肠道菌群，血液代谢物和粪便代谢物组成的改变。但是，到目前为止，ESRD患者肠道菌群的改变，与代谢失调，及肾脏疾病的发展有何关系依然未知。此外，到底什么菌是导致ESRD患者代谢失调的关键细菌亟待研究。

本研究纳入了223名ESRD患者和69名健康对照，首先通过血液代谢组和粪便代谢组的分析，发现ESRD患者的粪便和血液代谢密切相关，并以几种肠来源尿毒毒素和次级胆汁酸的累积为特征。通过宏基因组测序的方法，本研究首次报道了大样本ESRD 患者的肠道菌群物种组成特征以及功能特征，发现了ESRD 患者的肠道菌群具有增加的芳香族氨基酸降解和次级胆汁酸合成的潜在功能。通过多组学分析逐步揭示了ESRD患者肠道菌群改变是导致其粪便血液代谢失调的重要原因，发现 ESRD患者血液尿毒毒素和SBA的累积与肠道菌群介导的芳香氨基酸降解和次级胆汁酸合成的增加有关。并进一步利用无菌动物模型首次验证了ESRD 患者肠道菌群改变与血液肠来源尿毒症毒素的累积，以及肾脏纤维化之间的因果关系。此外，本研究通过建立随机森林预测模型揭示了引起ESRD患者血液中尿毒症毒素累积的关键细菌，并在动物实验水平验证了Eggerthella lenta 和Fusobacterium nucleatum 通过引起尿毒症毒素的累积加剧肾病发展的作用，由此阐明了肠道细菌通过调节宿主代谢影响肾病的机制，为通过肠道菌群调节减少毒素的产生提供了有效的靶点，为ESRD 的辅助治疗提供了新的思路和理论支持。

中国农业大学为本文的第一作者单位和第一通讯单位，高精尖中心首席科学家/食品科学与营养工程学院任发政教授为该论文的通讯作者，于政权教授和Stanislav Dusko Ehrlich教授为本论文的共同通讯作者。高精尖中心2015级博士生王希璠、北京大学航天中心医院杨松涛主任，谱元科技李胜辉，以及高精尖中心/食品科学与营养工程学院赵亮副教授为该论文的共同第一作者。该研究得到了北京市教育委员会、北京市科技计划、高等学校学科创新引智计划“111计划”、Metagenopolis grant、国家自然科学基金等项目的支持。