王振花，李潮生

(深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院 心血管內(nèi)科，深圳 518000)

高血壓(hypertension)是心血管疾病重要的危險因素之一，受遺傳和環(huán)境因素共同作用，飲食被認(rèn)為是最重要的環(huán)境因素。腸道菌群(gut microbiota)是指人體胃腸道內(nèi)存在的數(shù)量巨大的微生物的總稱，其數(shù)量高達(dá)380萬億個，所攜帶的基因數(shù)量約為900萬個，猶如一個置于宿主腸道內(nèi)的“微生物器官”。飲食對腸道菌群結(jié)構(gòu)及功能的影響，以及與人體健康的關(guān)系是研究的熱門領(lǐng)域。越來越多研究證實腸道菌群與高血壓密切相關(guān)，腸道菌群可能在飲食調(diào)控血壓中起關(guān)鍵作用。近10年來，免疫反應(yīng)在高血壓發(fā)生發(fā)展中的作用得到證實，基于腸道菌群在調(diào)節(jié)人體免疫穩(wěn)態(tài)的重要作用，飲食調(diào)控血壓的機制可能與腸道菌群調(diào)控免疫有關(guān)。本文就飲食作用的腸道菌群-免疫與高血壓發(fā)生發(fā)展的關(guān)系的最新研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 腸道菌群與免疫

隨著無菌動物與菌群移植動物模型的應(yīng)用，腸道菌群調(diào)節(jié)免疫的相關(guān)研究陸續(xù)開展。無菌小鼠腸道黏固有層缺失輔助性T細(xì)胞(T helper cell 17,Th17)，結(jié)腸固有層調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell,Treg)比例明顯下降， 初步揭示腸道菌群可能在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。將脆弱芽孢桿菌移植給無菌小鼠后， 發(fā)現(xiàn)小鼠脾臟T細(xì)胞數(shù)量增加及淋巴器官生成[1]。在嚙齒類動物中，腸道菌群中的分節(jié)絲狀菌可以誘導(dǎo)Th17細(xì)胞產(chǎn)生，而將人類腸道中的雙歧桿菌移植給小鼠后同樣可以誘導(dǎo)小鼠腸道內(nèi)Th17細(xì)胞產(chǎn)生，由此可見，Th17細(xì)胞的產(chǎn)生依賴于特定腸道菌群的存在[2]。Treg細(xì)胞主要存在于結(jié)腸黏膜，在調(diào)節(jié)免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。梭狀芽孢桿菌是定居于小腸數(shù)量最多的革蘭陽性菌之一，其菌簇Ⅳ和ⅪⅤa在結(jié)腸最為豐富，可以促進(jìn)Treg細(xì)胞產(chǎn)生，其機制可能與短鏈脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)誘導(dǎo)腫瘤壞死因子β(tumor necrosis factor β, TNF-β)生成有關(guān)。由此可見，特定的腸道菌群及其相應(yīng)代謝產(chǎn)物可以調(diào)節(jié)Th17和Treg細(xì)胞的分化，維持免疫穩(wěn)態(tài)[3]。

2 高血壓與免疫

近10年來，越來越多的證據(jù)支持免疫系統(tǒng)參與血壓調(diào)節(jié)。RAG-1-/-小鼠(缺乏T細(xì)胞和B細(xì)胞)在灌注血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ, Ang Ⅱ)和醋酸去氧皮質(zhì)酮(desoxycorticosterone acetate, DOCA)鹽后，未出現(xiàn)明顯血壓升高，當(dāng)將T細(xì)胞(而不是B細(xì)胞)過繼轉(zhuǎn)移到RAG-1-/-小鼠體內(nèi)后，出現(xiàn)血壓升高和血管功能障礙，首次證實了T細(xì)胞在高血壓中的作用[4]。眾所周知，CD4+T細(xì)胞分為輔助性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)，在適應(yīng)性免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在Ang Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓模型中，發(fā)現(xiàn)Th17細(xì)胞數(shù)量增加[5]。Treg細(xì)胞能拮抗效應(yīng)T細(xì)胞的作用，參與自身耐受和維持免疫穩(wěn)態(tài)，同樣與高血壓密切相關(guān)。Ang Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓小鼠淋巴細(xì)胞亞群檢測，發(fā)現(xiàn)高血壓小鼠Treg細(xì)胞明顯減少，且Treg細(xì)胞與血壓負(fù)相關(guān)[6]。而采用過繼轉(zhuǎn)移Treg細(xì)胞治療Ang Ⅱ 及醛固酮誘導(dǎo)的高血壓小鼠，均發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞可以下調(diào)血壓。上述研究分別在多種不同的高血壓動物模型，利用不同實驗方法干預(yù)，均證實了免疫系統(tǒng)參與高血壓發(fā)病。

3 腸道菌群與高血壓

近年來，隨著高通量測序、微生物關(guān)聯(lián)分析等新技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)腸道菌群在不同個體及不同疾病狀態(tài)存在差異[7]。最初通過各種高血壓動物模型[自發(fā)性高血壓大鼠、Dahl鹽敏感大鼠、Ang Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓大鼠、阻塞性睡眠呼吸暫停(obstruc-tive sleep apnea, OSA)高血壓大鼠及DOCA小鼠][8-10]進(jìn)行腸道菌群分析，與正常動物對比，均發(fā)現(xiàn)腸道菌群豐富性、多樣性、菌群間比例發(fā)生改變，且與血壓變化相關(guān)。后續(xù)進(jìn)一步通過菌群移植動物模型明確腸道菌群與高血壓的因果關(guān)系。將正常血壓患者及高血壓患者的糞便分別移植給無菌小鼠，10周后小鼠腸道菌群出現(xiàn)與人類供體相似的變化，且移植高血壓患者糞便的小鼠出現(xiàn)血壓升高[11]。缺失腸道菌群的無菌小鼠注射Ang Ⅱ后，與普通小鼠對比，未出現(xiàn)明顯血壓升高及血管功能障礙，且血管內(nèi)超氧化物酶和骨髓單核細(xì)胞浸潤減少，炎性因子基因表達(dá)下調(diào)。因此，腸道菌群參與血壓調(diào)節(jié)，其機制可能與調(diào)節(jié)免疫炎性反應(yīng)有關(guān)。目前臨床研究也證實腸道菌群與高血壓密切相關(guān)。健康對照人群、正常高值血壓患者、原發(fā)性高血壓患者分別進(jìn)行了全面宏基因組測序，發(fā)現(xiàn)正常高值血壓組和高血壓組的普里沃菌和克雷伯氏桿菌比例增加，而類桿菌和雙歧桿菌比例下降[12]。眾所周知，女性在絕經(jīng)前血壓與動脈硬化程度均較男性低，其原因在于存在免疫系統(tǒng)差異，而腸道菌群多樣性變化與女性高血壓患者動脈硬化呈負(fù)相關(guān)[13]，高血壓發(fā)病的性別差異可能與腸道菌群調(diào)節(jié)免疫有關(guān)。

4 代謝產(chǎn)物在腸道菌群調(diào)節(jié)免疫中的作用

腸道菌群不僅以食物為底物為機體提供能量和營養(yǎng)，還產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)機體代謝。隨著腸道菌群代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)免疫炎性反應(yīng)在疾病發(fā)生發(fā)展的研究陸續(xù)開展，發(fā)現(xiàn)腸道菌群組成的變化及相應(yīng)細(xì)菌代謝產(chǎn)物有助于理解腸道菌群調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的機制。

4.1 短鏈脂肪酸(SCFAs)

SCFAs是由腸道內(nèi)的厭氧菌群代謝膳食纖維產(chǎn)生的有機脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸等，可以維護(hù)腸道穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)免疫炎性反應(yīng)維持機體健康。一項隨機對照臨床干預(yù)試驗顯示低鹽飲食可以增加循環(huán)中SCFAs，降低血壓[14]。丙酸鹽可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞、減輕炎性反應(yīng)從而調(diào)節(jié)血壓，給予載脂蛋白E敲除小鼠和NMRI野生型小鼠注射AngⅡ誘導(dǎo)動脈粥樣硬化與高血壓小鼠模型后，均隨機用丙酸鹽和0.9%氯化鈉溶液干預(yù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)丙酸鹽可顯著改善兩種動物模型的血壓，而且丙酸鹽減輕了小鼠全身炎性反應(yīng)，脾臟Th17細(xì)胞數(shù)量減少[15]。丁酸也可以通過激活Treg細(xì)胞、抑制炎性細(xì)胞因子的生成而改善機體代謝。SCFAs主要通過激活G蛋白偶聯(lián)受體(G-coupled protein receptors, GRCRs)、嗅覺感受器受體Olfr78和抑制組蛋白乙酰化參與調(diào)節(jié)免疫炎性反應(yīng)。其中GPR41、GPR43、GPR109A在闌尾、脾臟和骨髓等免疫組織中高表達(dá)。SCFAs不僅通過與結(jié)腸上皮細(xì)胞上的GPCRs結(jié)合及抑制組蛋白乙?；黾覶reg細(xì)胞數(shù)量減少炎性反應(yīng)，還可以轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，激活mTOR信號通路誘導(dǎo)Th1和Th17細(xì)胞產(chǎn)生[26]。另外，SCFAs還可以作用于樹突狀細(xì)胞，調(diào)節(jié)主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)分子和共刺激分子的表達(dá)，影響T細(xì)胞分化。由此可見，SCFAs不僅可以增加Th17細(xì)胞促進(jìn)炎性反應(yīng)，還可以增加Treg細(xì)胞數(shù)量發(fā)揮免疫耐受，在維持免疫穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用。

4.2 氧化三甲胺(trimethylamine oxide, TMAO)

腸道菌群代謝食物中的膽堿、卵磷脂和左旋肉堿等物質(zhì)生成TMAO，TMAO是動脈粥樣硬化的重要風(fēng)險因子。TMAO與高血壓密切相關(guān)。TMAO與低劑量Ang Ⅱ聯(lián)用可以延長Ang Ⅱ的升壓效應(yīng)[17]。OSA大鼠予以高鹽飲食建立高血壓大鼠模型，與對照組相比，腸道菌群分析顯示擬桿菌增加，乳酸桿菌減少，且循環(huán)TMAO水平升高，Th1/Th2細(xì)胞失衡，給予鼠李糖乳桿菌干預(yù)治療后TMAO水平下降、免疫炎性反應(yīng)減輕，血壓下降[18]。隨著TMAO在其他研究領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)TMAO在免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用[19]：1)TMAO可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞清道夫受體的表達(dá)；2)可以促進(jìn)IL-1、IL-6、細(xì)胞間黏附分子-1等炎性因子表達(dá)；3)可以激活PKC/NF-κB 信號通路，增加單核細(xì)胞黏附；4)觸發(fā)氧化應(yīng)激并激活NLRP3炎性小體。雖然TMAO與高血壓密切相關(guān)，但TMAO在血壓調(diào)節(jié)中的免疫機制仍需進(jìn)一步探討。

4.3 其他代謝產(chǎn)物

隨著研究的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)多糖A (polysaccharide A, PSA)、吲哚等腸道菌群代謝產(chǎn)物可以調(diào)控免疫炎性反應(yīng)進(jìn)而影響血壓。高鹽飲食可引起小鼠腸道乳桿菌明顯減少，小鼠大便樣本中吲哚代謝產(chǎn)物減少，Th17細(xì)胞增加，給予小鼠補充乳桿菌后可以增加吲哚代謝產(chǎn)物，下調(diào)Th17細(xì)胞，血壓下降[20]。而將脆弱芽孢桿菌移植給無菌小鼠后，可以產(chǎn)生PSA，增加脾臟T細(xì)胞數(shù)量、維持Th1/Th2穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)淋巴器官生成，而移植脆弱芽孢桿菌的突變體(不產(chǎn)PSA)不會出現(xiàn)上述免疫系統(tǒng)變化[1]。給予小鼠口服純化的PSA，可以增加CD4+T細(xì)胞數(shù)量并激活CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)細(xì)胞因子。

5 以腸道菌群為靶點，調(diào)節(jié)免疫炎性反應(yīng)的膳食干預(yù)

腸道菌群與高血壓均受飲食因素影響，飲食是影響腸道菌群結(jié)構(gòu)與功能的重要環(huán)境因素，相似的飲食結(jié)構(gòu)其腸道菌群組成更接近。不同膳食結(jié)構(gòu)可以改變腸道菌群，影響代謝產(chǎn)物，誘發(fā)免疫炎性反應(yīng)，參與高血壓發(fā)生發(fā)展。

5.1 高鹽飲食

給予C57BL/6J小鼠及Dahl鹽敏感大鼠喂食高鹽飼料，與正常飲食組對比，發(fā)現(xiàn)高鹽改變了腸道菌群組成及循環(huán)代謝產(chǎn)物，高鹽作為影響血壓的重要飲食因素，腸道菌群可能在高鹽調(diào)節(jié)血壓中起關(guān)鍵作用[21-22]。采用16S rRNA鑒定普通大鼠及高鹽誘導(dǎo)的高血壓大鼠的糞便微生物菌群，同樣發(fā)現(xiàn)高鹽飲食改變了大鼠腸道菌群組成及代謝產(chǎn)物，將高鹽誘導(dǎo)的高血壓大鼠的腸道菌群移植到普通大鼠后，出現(xiàn)血壓升高[23]。12名健康男性增加鹽攝入后可以降低乳桿菌屬細(xì)菌的存活，同時Th17細(xì)胞增加和血壓升高，證實高鹽調(diào)控血壓的機制：與腸道菌群調(diào)控宿主免疫系統(tǒng)有關(guān)[20]。將145例未經(jīng)治療的高血壓患者隨機分為低鹽組與正常飲食組，結(jié)果顯示低鹽飲食增加了循環(huán)中SCFAs，進(jìn)而降低血壓、改善血管順應(yīng)性，首次通過隨機對照干預(yù)研究證實了人體內(nèi)鹽攝入量調(diào)節(jié)血壓與腸道菌群有關(guān)[14]。

5.2 西方飲食

西方飲食是一種高脂肪、低纖維攝入的飲食結(jié)構(gòu)，與代謝綜合征和高血壓明顯相關(guān)。有研究比較小鼠喂食西方飲食和普通飲食對腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)西方飲食組小鼠厚壁菌門明顯增加[24]。由此可見，西方飲食可以調(diào)節(jié)腸道菌群，參與高血壓進(jìn)展。小鼠喂食西方飲食后，引起全身炎性反應(yīng)，飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整為普通飲食后，炎性反應(yīng)消失，而且西方飲食可以誘導(dǎo)髓系祖細(xì)胞基因組重編程從而激發(fā)先天性免疫，其機制與激活NLRP3炎性小體密切相關(guān)[25]。一項大型橫斷面研究顯示攝入高脂肪飲食可引起機體持續(xù)炎性反應(yīng)，從而增加心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險。由此可見，腸道菌群可能在西方飲食調(diào)節(jié)機體免疫炎性反應(yīng)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，而且西方飲食作用的腸道菌群-免疫軸已在炎性腸病及代謝綜合征等領(lǐng)域得到證實[26]。然而其在血壓調(diào)節(jié)中作用尚需進(jìn)一步深入研究。

5.3 地中海飲食

地中海飲食是以蔬菜、水果、魚類、豆類和橄欖油為主的飲食風(fēng)格，可以有效減低心血管事件，尤其可改善患者的血壓和動脈硬化[27]。地中海飲食可以增加SCFAs，其產(chǎn)生與厚壁菌門和普氏菌明顯相關(guān)，該研究首次為地中海飲食、腸道菌群和相應(yīng)代謝產(chǎn)物之間的相互關(guān)系提供了證據(jù)[28]。后續(xù)針對老年人進(jìn)行為期12個月的地中海飲食干預(yù)，進(jìn)行腸道菌群及代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)44種細(xì)菌豐度增加，包括Faecalibacteriumprausnitzii等，同時45種細(xì)菌豐度下降，包括瘤胃球菌等，代謝組學(xué)分析顯示SCFAs增加、次級膽汁酸降低，且與老年人認(rèn)知功能及炎性指標(biāo)(C反應(yīng)蛋白和IL-17)密切相關(guān)[29]。

6 問題與展望

大量研究證實腸道菌群與高血壓密切相關(guān)，且腸道菌群在飲食調(diào)節(jié)血壓中發(fā)揮關(guān)鍵作用。鑒于免疫系統(tǒng)在高血壓中的作用及腸道菌群的免疫調(diào)節(jié)作用，綜合分析飲食、腸道菌群、免疫之間的相互作用及與高血壓發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究開始被探索，并提出高血壓發(fā)病的新機制：“飲食作用的腸道菌群-免疫”軸。腸道菌群有望成為治療高血壓的新方向和靶點，膳食干預(yù)及益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群可能成為高血壓綜合管理的新策略。但該領(lǐng)域的研究仍處于初步階段，基礎(chǔ)與臨床研究上尚存在一些不足：基礎(chǔ)研究仍較少，更多集中于高鹽飲食-腸道菌群-免疫軸，缺乏其他膳食結(jié)構(gòu)的研究證據(jù)，且分子機制方面闡述仍不明確。而在臨床研究方面，多為觀察性研究，缺乏大規(guī)模的隊列研究及臨床干預(yù)研究證據(jù)支持，同樣缺乏白大衣高血壓、隱匿性高血壓等高血壓表型腸道菌群特征的證據(jù)，以及從不同性別角度詮釋腸道菌群與免疫在血壓中的作用。