腸道菌群
——心血管疾病中醫(yī)藥調(diào)節(jié)的新靶點(diǎn)

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2016年《中國(guó)心血管病報(bào)告》[1]顯示，我國(guó)心血管病(cardiovascular disease，CVD)病人已達(dá)2.9億，其中腦卒中1 300萬(wàn)，冠心病1 100萬(wàn)，CVD已成為危害我國(guó)人類健康的重大疾病。CVD死亡率持續(xù)增高，特別是近年來(lái)農(nóng)村CVD死亡率持續(xù)高于城市，這迫使人們尋找更有效的方法來(lái)預(yù)防和治療心血管疾病。新近研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物可被釋放于內(nèi)環(huán)境中，并作為生物活性物質(zhì)影響宿主心血管疾病的預(yù)后[2]。此外，腸道菌群在肥胖、糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中也有重要作用[3]。

中醫(yī)藥是中華民族的瑰寶，幾千年來(lái)為我國(guó)人民的健康做出了巨大的貢獻(xiàn)，形成了系統(tǒng)的理論和大量經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的成藥驗(yàn)方。傳統(tǒng)中醫(yī)理論向來(lái)重視人與自然的“和諧統(tǒng)一”和臟腑之間的“整體觀”，尤其關(guān)注“脾胃”在心血管疾病發(fā)生中的作用，這與腸道微生物的作用具有異曲同工之妙。基于腸道菌群及其代謝產(chǎn)物，探討中醫(yī)藥治療心血管疾病的作用機(jī)制，對(duì)于促進(jìn)心血管疾病的中醫(yī)藥研發(fā)具有重要的意義。

1 腸道菌群紊亂是心血管疾病發(fā)生的重要原因

腸道菌群由數(shù)萬(wàn)億的細(xì)菌組成，其對(duì)宿主營(yíng)養(yǎng)的獲取和能量的轉(zhuǎn)化有重要的調(diào)節(jié)作用[4]。過(guò)去，由于大部分的腸道細(xì)菌難以在體外分離培養(yǎng)，對(duì)腸道菌群的研究受到了一定的限制，新一代核酸(ribonucleic acid，RNA)測(cè)序技術(shù)和宏基因組技術(shù)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了心血管領(lǐng)域腸道微生物組學(xué)的研究。

1.1 腸道菌群與冠心病 在健康人群的腸道中，擬桿菌門和厚壁菌門所占比例超過(guò)90%[5]，Koren等[6-7]發(fā)現(xiàn)細(xì)菌參與了冠心病病人動(dòng)脈粥樣斑塊的形成，斑塊內(nèi)細(xì)菌的DNA的表達(dá)與斑塊內(nèi)白細(xì)胞的數(shù)量相關(guān)，提示細(xì)菌可能通過(guò)免疫反應(yīng)激活巨噬細(xì)胞，影響斑塊的穩(wěn)定性；斑塊內(nèi)Veillonella和Streptococcus菌屬的豐度與口腔、腸道內(nèi)細(xì)菌的豐度也呈直線相關(guān)，提示口腔和腸道內(nèi)的細(xì)菌均參與了動(dòng)脈粥樣斑塊的形成。而腸道細(xì)菌促進(jìn)斑塊進(jìn)展的作用機(jī)制，可能與上調(diào)炎癥反應(yīng)相關(guān)[8]。Jie等[9]運(yùn)用宏基因組關(guān)聯(lián)分析的方法，對(duì)我國(guó)218例冠心病病人進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，我國(guó)冠心病病人的擬桿菌屬和普雷沃屬豐度降低，而鏈球菌和大腸桿菌的豐度升高，此外，常見于口腔的鏈球菌屬、唾液乳桿菌、鼠尾草桿菌等細(xì)菌的豐度較高。以上研究均提示腸道菌群參與了冠心病的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)失調(diào)導(dǎo)致了斑塊的不穩(wěn)定。

1.2 腸道菌群與肥胖 肥胖作為心血管病的一個(gè)重要危險(xiǎn)因子，其與腸道菌群的關(guān)系日漸引起人們的關(guān)注。B?ckhed等[10]首先在無(wú)菌小鼠糞便移植過(guò)程中，無(wú)意發(fā)現(xiàn)腸道菌群與肥胖相關(guān)。在肥胖的人群或小鼠腸道中產(chǎn)丁酸的細(xì)菌比例升高，這些細(xì)菌通過(guò)產(chǎn)生水解酶，分解食物中的多糖，將其轉(zhuǎn)化為單糖和短鏈脂肪酸，促使宿主吸收更多的熱量[3]。高脂飲食改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)，使革蘭陰性菌的比例增加，升高血漿中的脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS )，LPS作為內(nèi)毒素發(fā)生效應(yīng)的主要物質(zhì)，通過(guò)LPS/CD14信號(hào)通路，產(chǎn)生大量炎癥因子，將加劇慢性炎癥反應(yīng)，引起肥胖和胰島素抵抗[11]。

1.3 腸道菌群與糖尿病 隨著人們生活習(xí)慣的改變，近年來(lái)糖尿病的發(fā)病率逐年上升，在2型糖尿病病人中，產(chǎn)丁酸菌的豐度增加而乳酸桿菌的豐度降低[12]，擬桿菌門/厚壁菌門的比例及β-變形菌的水平均與血糖水平呈正相關(guān)[13]。短鏈脂肪酸(short-chain fatty acid，SCFAs)特別是丁酸，是腸上皮細(xì)胞的能量底物[14]。通過(guò)糞便移植技術(shù)，將消瘦人群的糞便移植到有胰島素抵抗的代謝綜合征病人，可增加產(chǎn)丁酸細(xì)菌的數(shù)量，提高胰島素敏感性[15]。若使用萬(wàn)古霉素降低產(chǎn)丁酸細(xì)菌的豐度，將降低胰島素的敏感性[16]。在2型糖尿病或肥胖的病人中，A Mucimiphila細(xì)菌的水平明顯下降，若通過(guò)給小鼠喂失活的A Mucimiphila，恢復(fù)該細(xì)菌在腸道的水平，則可逆轉(zhuǎn)因高脂飲食引起的代謝紊亂，改善胰島素抵抗。此外，A Mucimiphila可增加腸內(nèi)源性大麻素水平，抑制炎癥，優(yōu)化腸道屏障及腸肽的分泌，這一研究結(jié)果為腸道細(xì)菌在糖尿病等代謝性疾病的治療提供一定的理論依據(jù)[17]。

1.4 腸道菌群與高血壓 傳統(tǒng)觀念認(rèn)為高血壓的發(fā)生與遺傳、生活環(huán)境及飲食習(xí)慣相關(guān)，近期研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群與高血壓的發(fā)生緊密相關(guān)，Yang等[18]發(fā)現(xiàn)自發(fā)性高血壓大鼠的微生物豐度、多樣性下降，同時(shí)伴隨著產(chǎn)丁酸細(xì)菌的減少，在無(wú)菌小鼠中，心肌炎癥反應(yīng)、纖維化及收縮功能障礙均減弱。此外，與傳統(tǒng)培養(yǎng)的小鼠相比，給予無(wú)菌小鼠輸注血管緊張素Ⅱ可減少血管活性氧的形成及單核細(xì)胞趨化蛋白，減少血管白細(xì)胞黏附及中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤(rùn)至血管壁，有助于減輕血管內(nèi)皮功能障礙及血壓升高[19]。以上研究均表明高血壓與腸道菌群的改變有密切關(guān)系。

2 氧化三甲胺(TMAO)是影響心血管疾病預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素

TMAO是腸道菌群的重要代謝產(chǎn)物，富含膽堿、磷脂酰膽堿、甜菜堿的食物(如紅肉、雞蛋、牛奶等)進(jìn)入體內(nèi)，在腸道通過(guò)菌群的代謝生成三甲胺(trimethylamine，TMA)，TMA通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入肝臟，在肝臟中經(jīng)過(guò)肝黃素單加氧酶(flavin monooxygenases，F(xiàn)MOs)催化作用，產(chǎn)生TMAO這一代謝物。Wang等[2]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加飲食中的磷脂或膽堿含量，會(huì)使血液中TMAO水平增加，增加動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展，這可能與上調(diào)巨噬細(xì)胞CD36受體的水平，從而增加斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞的水平相關(guān)。

2.1 TMAO與冠心病 TMAO可作為冠心病預(yù)后的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，Tang等[20]在一項(xiàng)納入4 007例平均年齡63歲擇期冠狀動(dòng)脈造影的冠心病病人的大型隊(duì)列研究中，3年隨訪結(jié)果顯示發(fā)生主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events，MACE)的病人比不發(fā)生MACE事件的病人血漿中的TMAO水平更高，校對(duì)傳統(tǒng)的心血管危險(xiǎn)因素，TMAO仍是不良心血管事件的一個(gè)重要預(yù)測(cè)指標(biāo)。

2.2 TMAO與心力衰竭 臨床及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明TMAO水平與心力衰竭的預(yù)后密切相關(guān)，Tang等[21]在對(duì)720例心力衰竭病人5年隨訪研究結(jié)果顯示，TMAO與B型鈉尿肽(BNP)水平相關(guān)，心力衰竭病人的TMAO水平升高，高水平的TMAO增加死亡風(fēng)險(xiǎn)3.4倍，校對(duì)傳統(tǒng)的心血管危險(xiǎn)因素及BNP，升高的TMAO仍然是5年死亡率的一個(gè)預(yù)測(cè)指標(biāo)。隨后，有研究發(fā)現(xiàn)升高TMAO水平將加劇肺水腫，降低左室射血分?jǐn)?shù)，增加BNP水平，加速心肌纖維化，增加心力衰竭的易感性[22]。因此，TMAO有助于篩查不良預(yù)后的冠心病及心力衰竭病人，從而提前加強(qiáng)疾病管理。

2.3 TMAO與慢性腎臟病(chronic kidney diseases，CKD) CKD可加速冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展，增加心血管疾病的危險(xiǎn)程度，然而，對(duì)于CKD增加冠心病的機(jī)制仍未完全明確。新近證據(jù)顯示，TMAO的水平與CKD病人的預(yù)后顯著相關(guān)。Tang等[23]在一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究中的5年隨訪研究結(jié)果表明，與非慢性腎臟病(non-chronic kidney diseases，non-CKD)病人比較，CKD病人的TMAO水平顯著升高，CKD病人高水平的TMAO會(huì)使死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2.8倍，校對(duì)超敏C反應(yīng)蛋白、腎小球?yàn)V過(guò)率等傳統(tǒng)危險(xiǎn)因子，TMAO仍是5年死亡風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)因子，而這可能與TMAO影響腎小球間質(zhì)纖維化及蛋白沉積相關(guān)。

以上研究結(jié)果表明，腸道菌群在TMAO的代謝過(guò)程中起重要的作用，TMAO水平的升高，加速動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)程，增加BNP水平，是冠心病、心力衰竭及CKD不良預(yù)后的重要預(yù)測(cè)因子。

3 中醫(yī)“脾胃學(xué)說(shuō)”與腸道菌群的關(guān)系

中醫(yī)學(xué)向來(lái)重視人體本身的統(tǒng)一性、完整性及其與自然界的相互關(guān)系，認(rèn)為人體是一個(gè)有機(jī)的整體，構(gòu)成人體的各個(gè)組成部分之間在結(jié)構(gòu)上不可分割，在功能上相互協(xié)調(diào)、互為補(bǔ)充。腸道菌群作為寄生在人體的重要微生物，也需要與機(jī)體保持“和諧統(tǒng)一”。脾胃學(xué)說(shuō)的提出與現(xiàn)代腸道菌群研究結(jié)果有很多契合點(diǎn)，“脾胃為后天之本”，正常情況下，腸道菌群與機(jī)體保持動(dòng)態(tài)平衡，參與脾胃和小腸受盛、運(yùn)化功能；當(dāng)機(jī)體遭受外邪入侵，機(jī)體與腸道菌群的平衡紊亂，導(dǎo)致脾胃的運(yùn)化功能失職，津液化生為“痰濁”，而“百病皆由痰作祟”，導(dǎo)致疾病的發(fā)生。盧林等[24]測(cè)定脾虛濕盛泄瀉組及健康對(duì)照組糞便中的4種常駐菌，結(jié)果顯示脾虛病人糞便中的雙歧桿菌較健康人明顯減少。

現(xiàn)代中醫(yī)藥也廣泛應(yīng)用于腸道菌群紊亂的治療中，對(duì)于失調(diào)的腸道菌群的恢復(fù)起著相當(dāng)重要的作用。金元四大家之一李東垣言：“脾胃之氣既傷，元?dú)庖嗖荒艹?，而諸病之由生，扶正必先補(bǔ)脾土”。健運(yùn)脾土有益補(bǔ)氣，調(diào)節(jié)五臟六腑，恢復(fù)機(jī)體正氣，這可能與調(diào)節(jié)腸道菌群增強(qiáng)機(jī)體免疫能力密切相關(guān)。傳統(tǒng)中藥是以湯劑口服為主，中藥在體內(nèi)代謝過(guò)程不可避免會(huì)與腸道菌群接觸，通過(guò)細(xì)菌內(nèi)部酶的催化作用轉(zhuǎn)化為有效成分，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)機(jī)體健康的作用。宋克玉等[25]通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高劑量的黨參可明顯提高小鼠腸內(nèi)容物中的乳桿菌水平，降低大腸桿菌水平；而高劑量的茯苓則可顯著提高腸內(nèi)容物中的雙歧桿菌水平。對(duì)于抗生素引起的腸道菌群失調(diào)，參苓白術(shù)散可有效地升高乳菌桿菌和雙歧桿菌的水平，調(diào)節(jié)抗生素引起的腸道菌群失調(diào)[26]。

4 腸道菌群是中醫(yī)藥治療心血管疾病的新靶點(diǎn)

中醫(yī)學(xué)將心血管疾病歸屬于“胸痹”“真心痛”“中風(fēng)”等范疇，國(guó)醫(yī)大師鄧鐵濤教授創(chuàng)造性地提出冠心病發(fā)病的“心脾相關(guān)”“痰瘀相關(guān)”學(xué)說(shuō)[27-28]，指出飲食不節(jié)、七情所傷、年老體衰等致脾胃運(yùn)化失司，濕濁內(nèi)生，聚而生痰，日久成瘀，從而導(dǎo)致胸痹、中風(fēng)的發(fā)生。當(dāng)前“痰瘀相關(guān)”已經(jīng)成為心腦血管疾病發(fā)生的共同的病理機(jī)制，其核心是脾胃功能的失調(diào)，其本質(zhì)與腸道菌群的功能密不可分。具體是指食用富含膽堿的肥甘厚膩之品，在腸道菌群的作用下產(chǎn)生TMA，此即為“痰濁”的生物標(biāo)記物，TMA入血，在肝臟轉(zhuǎn)化為TMAO，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展，激活血小板聚集，促進(jìn)動(dòng)脈血栓的形成，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化疾病的發(fā)生，此即為“痰瘀互結(jié)”致血脈閉塞的病理基礎(chǔ)。同時(shí)，日益增多的證據(jù)也顯示腸道菌群參與了多個(gè)中藥單體或復(fù)方的心血管藥理作用。

4.1 人參皂苷 人參皂苷具有多種心血管活性作用，如減少血小板黏附，調(diào)節(jié)血管的收縮與舒張，改善脂質(zhì)代謝[29]。但其心血管藥理調(diào)節(jié)作用依賴于腸道菌群，人參皂苷Re在腸道中經(jīng)過(guò)擬桿菌門被分解為Rg1、Rb1和次級(jí)人參皂苷20(S)-Rg2[30]。而人參皂苷Rg1可增加心肌梗死大鼠模型血管新生，抑制心室重構(gòu)，改善左心室射血功能[31]，還可減少缺血/再灌注損傷大鼠心肌氧化應(yīng)激和組織損傷，縮小心肌梗死面積[32]。可見，人參皂苷可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群改善心功能。

4.2 黃連素(鹽酸小檗堿) 黃連素是從黃連等植物提取的異喹啉類生物堿，近年來(lái)相關(guān)研究表明，黃連素可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群，改善血糖、血脂、胰島素功能[33-34]。Xie等[35]研究表明黃連素可促進(jìn)小鼠腸上皮禁食誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞因子(fasting-induced adipocyte factor，F(xiàn)aif)基因的表達(dá)，減少多糖的降解及對(duì)飲食中熱量的吸收，從而降低血糖及血脂水平，而這一作用可能與腸道中厚壁桿菌及擬桿菌的生物活性受抑制相關(guān)。黃連素對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)的改善作用與二甲雙胍相似，通過(guò)增加產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFAs)的豐度，如Blautia菌和Allobaculum菌，降低內(nèi)毒素血癥，緩解胰島素抵抗和肥胖[36-37]。

4.3 靈芝 有研究表明，靈芝菌絲體(ganoderma lucidum mycelium，WEGL)能顯著抑制糖尿病與肥胖的發(fā)展[38]。WEGL是靈芝水提取物的主要成分，研究提示W(wǎng)EGL可改善胰島素抵抗，降低厚壁桿菌/擬桿菌的比例，減少大腸桿菌的數(shù)量，增加部分有益菌如梭狀芽孢桿菌和真桿菌(Eubacterium)的水平，維持腸屏障的完整性，逆轉(zhuǎn)高脂飲食導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)，降低代謝性內(nèi)毒素血癥，緩解慢性炎癥反應(yīng)，提高系統(tǒng)性胰島素敏感性，對(duì)冠心病的預(yù)防與干預(yù)治療有重要意義。

4.4 葛根芩連湯 相關(guān)研究表明，葛根芩連湯可降低2型糖尿病病人的血糖，這種作用與增加腸道細(xì)菌的相對(duì)豐度有關(guān)[39]。經(jīng)葛根芩連湯治療的2型糖尿病病人，其空腹血糖(FBG)、餐后2 h血糖(2 hPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)均降低，血清黏蛋白明顯下降，而腸道有益菌的數(shù)量增加，其基因數(shù)量與HbA1c、FBG、2 hPBG呈負(fù)相關(guān)。

5 小結(jié)與展望

愈來(lái)愈多的證據(jù)顯示，腸道微生物可影響宿主的健康和疾病發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到許多細(xì)菌參與代謝的途徑可能是心血管疾病治療的藥理學(xué)靶點(diǎn)或者調(diào)節(jié)位點(diǎn)，需要更加系統(tǒng)地理解腸道微生物如何將膳食或中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化為與周圍器官和組織相互作用的代謝產(chǎn)物，新一代的高通量測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)和生物信息學(xué)的發(fā)展對(duì)于進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)微生物酶機(jī)制無(wú)疑會(huì)帶來(lái)巨大的幫助，而代謝產(chǎn)物與宿主受體的作用途徑更是引起了人們的關(guān)注。腸道組成及功能的調(diào)節(jié)與飲食、益生菌及抗菌酶抑制劑相關(guān)，中醫(yī)藥可能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群，從而發(fā)揮改變宿主的代謝狀況，阻斷或逆轉(zhuǎn)心血管病的進(jìn)展。未來(lái)可以通過(guò)不同的方式測(cè)定機(jī)體不同物質(zhì)的水平，結(jié)合腸道微生物代謝物鑒定，從而制定出更加個(gè)體化的疾病干預(yù)方案。