周志宏 高雯

015000 巴彥淖爾市醫(yī)院心內(nèi)科(周志宏、高雯)；014040 包頭醫(yī)學(xué)院(周志宏)

幾個世紀以前，希波克拉底認識到腸道是否健康直接影響到人類的健康，并宣稱“所有疾病開始于消化道”。目前，越來越多的科學(xué)研究已證明此斷言。腸道微生物群可看作是一個虛擬的內(nèi)分泌器官，作用廣泛，例如“心腸軸”的提出，而腸道菌群也是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease，CHD)的致病因素之一，因此進一步深入研究腸道菌群及代謝物，或可為CHD的預(yù)防和治療提供新的思路。

1 腸道菌群

人體腸道內(nèi)約有1 000種不同的微生物物種定居，一起構(gòu)成腸微生物組，每種微生物在腸道內(nèi)具有各自獨特的功能。事實上，雖然腸道微生物基因組的總量約是人類基因組的100倍，但腸道微生物對宿主健康的影響目前絕大部分仍未知。腸道微生物群的組成并非恒定，由于人種、社區(qū)差異、環(huán)境因素和宿主遺傳因素的不同而不同。在健康的腸道內(nèi)，厭氧擬桿菌和厚壁菌占總細菌菌種的90%[1]。腸道微生物群與人體交互之下可執(zhí)行眾多功能，如調(diào)節(jié)腸道發(fā)育和黏膜屏障功能，控制營養(yǎng)物攝取和代謝，促進免疫組織成熟，防止病原微生物繁殖等。腸道微生物群通過糖分解或蛋白質(zhì)水解參與食物消化。在糖分解途徑中，腸道微生物群負責(zé)生產(chǎn)短鏈脂肪酸，發(fā)揮保護和免疫調(diào)節(jié)作用[2]。在蛋白質(zhì)水解過程中，通過蛋白質(zhì)發(fā)酵，可誘導(dǎo)短鏈脂肪酸形成并生成其他共同代謝產(chǎn)物，例如氨、胺、硫醇、酚和吲哚，其中一些代謝物有一定的毒性，是尿毒癥的潛在發(fā)病因素?？偟膩碚f，腸道微生物群對全身免疫和代謝發(fā)揮著根本性的作用。

細菌從腸道易位可能導(dǎo)致短暫的內(nèi)毒素血癥和血液中游離DNA增多，這兩種因素均與心血管疾病相關(guān)。低熱量飲食可通過增加擬桿菌比例、降低硬壁菌門[3]，減輕細菌易位。Koren等[4]使用焦磷酸測序檢測人類頸動脈粥樣硬化斑塊的細菌組成，發(fā)現(xiàn)斑塊菌群與口腔和腸道微生物群相吻合，表明斑塊中發(fā)現(xiàn)的細菌來自腸道微生物群。

2 腸道菌群及代謝物與動脈粥樣硬化

Karlsson等[5]對12例有癥狀的頸動脈粥樣硬化斑塊患者(曾接受頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)治療、輕微缺血性卒中、短暫性腦缺血發(fā)作或黑質(zhì)瘤)和12例性別和年齡相匹配的在頸動脈中沒有大的易損斑塊的健康者的糞便進行宏基因組檢測，數(shù)據(jù)分析顯示患者組富含編碼肽聚糖生物(與炎癥相關(guān))合成的基因，而健康對照組富含參與抗炎分子的八氫番茄紅素脫氫酶基因，表明腸道中部分菌群與動脈粥樣硬化斑塊炎性通路有關(guān)，而現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)梭菌屬與心血管危險因素相關(guān)。

很多腸道細菌不能在體外培養(yǎng)，因此分類和鑒定困難。雖然對“健康”的腸道微生物沒有明確定義，但宏基因組學(xué)對基于人類糞便標(biāo)本中的主要菌屬進行了分型：Ⅰ型其特征為擬桿菌富集；Ⅱ型擬桿菌屬很少，普氏菌常見；Ⅲ型具有高水平瘤胃球菌屬。腸道微生物群因飲食不同，展現(xiàn)出多樣化和動態(tài)改變[6]，但其主要菌群始終保持穩(wěn)定性。

2.1 氧化三甲胺(TMAO)與動脈粥樣硬化的關(guān)系

腸道菌群代謝生成的TMAO，已成為心血管疾病發(fā)病的關(guān)鍵機制之一[7]。食用含膽堿類物質(zhì)，是產(chǎn)生TMAO代謝物的源泉，TMAO的生成是在腸內(nèi)進行的。他們還發(fā)現(xiàn)，膳食膽堿由腸道細菌代謝為三甲胺(trimethylamine，TMA)，通過肝臟分泌的肝黃素單加氧酶家族，隨后被吸收到宿主中并被代謝為TMAO，同時顯示血漿TMAO水平與CHD風(fēng)險具有較強的相關(guān)性[8]。

Hazen等[9]和Hodge等[10]研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物代謝物TMA和TMAO均能促進小鼠和人發(fā)生動脈粥樣硬化。他們使用代謝組學(xué)方法預(yù)測心血管疾病，3種磷脂酰膽堿代謝物，膽堿、TMAO和甜菜堿均與人類動脈粥樣硬化風(fēng)險和促進小鼠動脈粥樣硬化相關(guān)[11]。Wang等[11-12]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在致動脈粥樣硬化作用中涉及TMAO的分子機制。在一項3年間包括4 000多名參與者的研究中進行選擇性冠狀動脈造影，結(jié)果顯示空腹血漿TMAO水平具有預(yù)測心臟事件的作用，并獨立于傳統(tǒng)的心血管危險因素。

2.2 TMAO促進動脈粥樣硬化發(fā)生的可能機制

最近一篇關(guān)于使用代謝組學(xué)方法研究腸道微生物與心血管疾病相關(guān)性的報道發(fā)現(xiàn)，腸道菌群代謝物與CVD發(fā)病機制有相關(guān)性[12]，這樣就提供了開發(fā)動脈粥樣硬化性心臟病的新型診斷測試和治療方法的機會。他們發(fā)現(xiàn)給予C57BL/6J-Apoe小鼠持續(xù)16周富含TMAO的飲食，可以促進其泡沫細胞的形成和使動脈粥樣硬化病變區(qū)域擴大。TMAO可通過增加動脈粥樣硬化前清除受體分化抗原36(CD36)和清道夫受體A(SRA)的表達，造成膽固醇在細胞內(nèi)堆積。Cyp7a1是膽汁酸合成的主要酶，其表達上調(diào)有助于擴大膽汁酸池，增加膽固醇轉(zhuǎn)運，最終減少動脈粥樣斑塊形成；而TMAO能降低Cyp7a1的表達，從而抑制膽固醇的轉(zhuǎn)運，造成膽固醇在細胞內(nèi)堆積，泡沫細胞形成，并誘導(dǎo)血小板高反應(yīng)性，從而成為動脈粥樣硬化的危險因素[13]。

根據(jù)腸道微生物-TMAO途徑，含有TMA部分的化合物可能被代謝為TMAO，其隨后加速動脈粥樣硬化的發(fā)生和進展。另外，TMAO的含量也可通過人為的調(diào)節(jié)操縱腸道微生物的菌群比例而進行調(diào)整。TMAO的生成量與人類腸道菌群的種類有關(guān)，含有普氏菌屬多的腸道菌群要比含有擬桿菌屬多的腸道菌群生成的TMAO量高。一些抗生素可能具有作為抗動脈粥樣硬化藥物的潛力，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種腸道新型菌株能夠分解代謝TMA[14]，這對降低CHD風(fēng)險具有里程碑意義。

2.3 TMAO與急性冠狀動脈綜合征

一項最新研究在兩個獨立隊列中探討了TMAO水平與急性冠狀動脈綜合征患者心血管風(fēng)險的相關(guān)性。急性冠狀動脈綜合征患者血漿TMAO含量升高與主要不良心臟事件如心肌梗死、卒中、需要血運重建呈正相關(guān)。相關(guān)模型研究表明，TMAO與血小板相互作用，通過改變血小板依賴性鈣信號，促進血小板高反應(yīng)性并增強體內(nèi)血栓形成的潛力。已有報道血小板高反應(yīng)性是心血管事件的危險因素[15]，三甲胺N-氧化物在動物模型中可促進血管炎癥，誘導(dǎo)主動脈內(nèi)皮細胞活化和粘附蛋白上調(diào)。以上這些效應(yīng)均是急性冠狀動脈綜合征的關(guān)鍵機制[16]。此外，實驗證據(jù)表明，使用選擇性靶向藥物降低血漿TMAO水平，可作為抑制飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化的手段[7]。

3 腸道微生物組可作為心血管治療新目標(biāo)

3.1 益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群

由于腸道菌群失調(diào)已被證實與心力衰竭和慢性腎臟病發(fā)病機制有關(guān)，它可以是一種有效的靶向治療方法，但相關(guān)影響干預(yù)心力衰竭患者的數(shù)據(jù)較少，在當(dāng)前臨床實踐中益生元和益生菌是用來調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào)的主要治療工具[17]?；谝嫔o藥是否可以改變心肌梗死后心力衰竭癥狀的問題，研究者制造大鼠心肌梗死模型，并隨機給予飲用水中的益生菌鼠李糖乳桿菌GR-1或安慰劑。使用16s rRNA對大鼠盲腸微生物組成測序，兩組無顯著差異。然而，心房鈉尿肽的基因表達卻不同，給予GR-1的動物顯示左心室肥大的程度較輕。此外，這些動物的血流動力學(xué)參數(shù)較好。在隨訪期內(nèi)動態(tài)超聲心動圖顯示左心室參數(shù)顯著改善，包括左心室射血分數(shù)。在停用益生菌4周后，兩組仍有差異，表明在停止治療后GR-1效應(yīng)持續(xù)存在[18]。益生菌可以作為減輕心力衰竭的潛在療法。

3.2 益生元和糞便捐贈方法

常見的益生元包括果聚糖、菊粉、低聚果糖、乳果糖、低聚果糖、阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯木聚糖、果膠寡糖、β-葡聚糖和抗性淀粉，有益于寡糖或復(fù)合糖的消化。益生元作為發(fā)酵底物，可以增強有益腸細菌的活性。同時已被證實可有效改善血糖控制和血漿脂質(zhì)分布。此外，還可改善腸道通透性，降低代謝性內(nèi)毒素血癥，降低炎癥和減輕糖尿病患者葡萄糖耐受不良的癥狀[19]。長期飲食模式的塑造例如地中海飲食對腸道微生物群大有裨益。最近，Vrieze等[20]研究表明，健康者將糞便捐贈給患有代謝綜合征的男性患者，可在6周后增加胰島素敏感性，同時增加丁酸鹽水平。因此腸道微生物群可降低CHD風(fēng)險。研究人員認為糞便捐贈是一種微生物治療腸外疾病的新興療法。

3.3 TMA抑制劑

最近研究人員發(fā)現(xiàn)，3，3-二甲基-1-丁醇(3，3-dimethyl-1-butanol，DMB)能夠抑制TMA產(chǎn)生[21]。建立小鼠動脈硬化模型，給予富含膽堿的飲食，將小鼠盲腸內(nèi)容物勻漿并在厭氧條件下裂解，d9標(biāo)記TMA前體，然后在無DMB的情況下，生成d9-膽堿、d9-PC、d9-GPC或d9-肉堿。所有含有TMA的營養(yǎng)物質(zhì)都被用作多聚酶酶源產(chǎn)生TMA的底物。DMB的加入抑制了每種底物的TMA形成，表明TMA裂解酶活性被抑制，從而降低小鼠的TMAO水平，抑制動脈粥樣斑塊形成，并且沒有不良反應(yīng)。DMB不殺死腸道細菌，只是降低與高水平TMA、TMAO和動脈硬化有關(guān)的特定細菌在腸道菌群中所占的比例。DMB的治療機制與降膽固醇藥物不同，其靶向目標(biāo)是腸道細菌的分子通路而不是人類細胞內(nèi)的代謝酶。DMB富集在一些天然安全食品如醋、紅葡萄酒、初榨特級橄欖油和葡萄籽中[19]。因此，我們能夠通過服用DMB膽堿預(yù)防TMA產(chǎn)生，作為調(diào)節(jié)潛在動脈粥樣硬化的工具。

4 展望

在臨床工作中，CHD治療方面已經(jīng)很成熟并且有可遵循的臨床路徑，但伴隨CHD患者逐漸年輕化，有些患者在經(jīng)歷了經(jīng)典藥物治療后仍反復(fù)發(fā)作，因此尋找新的治療靶點迫在眉睫。而腸道微生物代謝對CHD的發(fā)病機制的影響最近獲得認可，腸道菌群及代謝物可能作為CHD的靶向治療。檢測無癥狀人群中的TMAO水平識別心血管風(fēng)險升高的個體以及監(jiān)測TMAO水平變化來確定CHD的嚴重性，對腸道菌群與TMAO的相關(guān)性進行分析，選擇相關(guān)細菌進行靶向治療，為CHD治療開辟了新方向。

利益沖突：無

參 考 文 獻

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