血漿氧化三甲胺及其前體物質(zhì)濃度與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的關(guān)系

熊筱偉 郭彩霞 徐曉薇 穆利英 胡宏宇 陳 威 陳步星

(1. 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院心臟中心，北京100070； 2. 北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬東直門醫(yī)院心血管科，北京101121)

目前為止，由動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)引起的心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)仍是人類健康的主要威脅，盡管脂質(zhì)代謝紊亂和慢性炎性反應(yīng)被認為是AS發(fā)病的主要機制[1]，有關(guān)其新的危險因素及發(fā)病機制也在不斷地被發(fā)現(xiàn)[2]。近年來有關(guān)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide，TMAO)濃度與一些代謝性疾病和冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease，CHD，以下簡稱冠心病)的關(guān)系備受關(guān)注。研究[3-4]顯示，血漿TMAO及其前體物質(zhì)如膽堿、肉堿和三甲胺乙內(nèi)酯等參與CHD的發(fā)生和發(fā)展，并且較高的血漿TMAO濃度預(yù)示著較高的心血管事件發(fā)生率[5]。然而，Yin等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，機體血漿中TMAO的濃度與主要不良心血管事件并無顯著的相關(guān)性，因此，血漿TMAO及其前體物質(zhì)與CHD之間的關(guān)系仍有待于進一步的研究。本研究主要探索機體血漿中TMAO及其前體物質(zhì)膽堿、肉堿、三甲胺乙內(nèi)酯和三甲氨基丁內(nèi)鹽濃度與CHD的關(guān)系以及它們之間的相關(guān)性。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2014年1月至2016年12月期間診于首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院心內(nèi)科的可疑CHD并接受頸動脈核磁檢查的患者88例為研究對象。其中，男性49例，女性39例，年齡37～ 80歲，平均年齡(62.88±9.04)歲。所有患者均接受冠狀動脈造影檢測，根據(jù)冠狀動脈造影結(jié)果，將患者分為CHD組(至少1根主要冠狀動脈血管或其分支狹窄超過50%)和對照組。根據(jù)患者的口述，記錄患者的基本信息及疾病和用藥信息。納入標準：年齡18～80歲，近期有心絞痛或類似心絞痛發(fā)作，接受冠狀動脈造影和頸動脈核磁共振檢查，接受靜脈血檢測標本采集，無抗血小板治療相關(guān)禁忌及造影劑和藥物過敏。排除標準：年齡<18周歲，出血性卒中者，嚴重的肝、腎功能異常者，嚴重的心力衰竭者，惡性腫瘤者，感染或活動期免疫疾病以及完善相關(guān)檢查后考慮以上疾病者。本研究遵守赫爾辛基宣言原則，經(jīng)由首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院倫理委員會批準(KY2014-020-02)，所有入選患者簽署書面知情同意書。

1.2 實驗室檢測

患者入院后用含EDTA的采血管收集空腹靜脈血，在4 ℃、3 000 r/min條件下離心10 min，留取血漿保存于-80 ℃冰箱待測。采用穩(wěn)定同位素液相色譜/質(zhì)譜法(stable isotope LC/MS)法[7]測定血漿TMAO、膽堿、肉堿、三甲胺乙內(nèi)酯和三甲氨基丁內(nèi)鹽的濃度：用20 μL血漿樣品與80 μL含有d9-TMAO的甲醇內(nèi)參溶液混勻后在20 000g、4 ℃條件下離心10 min，取70 μL上清液在 API 5500Q-TRAP (美國AB SCIEX公司) 質(zhì)譜儀上進行檢測?；颊叩难?、血糖和生物化學(xué)等實驗室指標均用美國Beckman Coulter公司DxC800自動生化分析儀檢測。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組基線資料比較

本研究入選CHD患者64例，對照組24例。兩組患者性別，年齡，合并疾病及血脂濃度等基線資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),詳見表1。

表1 患者基線資料

VariablesControl (n=24)CHD (n=64)χ2/tPMale14 (58.3)35 (54.7) 0.0940.759Age/a61.17±11.1863.52±8.10-1.0870.354BMI/(kg·m-2)26.00±4.1926.01±3.37-0.0150.988Hypertension21 (87.5)46 (71.9)2.3450.126Hyperlipidemia10 (41.7)28 (43.8)0.0310.861DM4 (16.7)19 (29.7)1.5330.216Statin usage14 (58.3)49 (76.7)2.8520.091TG/(mmol·L-1)1.66±1.231.49±0.790.7770.439TC/(mmol·L-1)4.35±1.064.06±0.961.2430.217HDL-C/(mmol·L-1)1.16±0.301.14±0.310.2670.790LDL-C/(mmol·L-1)2.52±0.962.37±0.900.6720.518

CHD: coronary heart disease;BMI: body mass index;DM: diabetes mellitus;TG: triglyceride；TC: total cholesterol;HDL-C: high density lipoprotein cholesterol;LDL-C: low density lipoprotein cholesterol.

2.2 血漿TMAO及其前體物質(zhì)與CHD的關(guān)系

同對照組患者相比，CHD組血漿中TMAO濃度明顯升高，組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。而兩組間比較，血漿中TMAO前體物質(zhì)膽堿、肉堿、三甲胺乙內(nèi)酯和三甲氨基丁內(nèi)鹽的濃度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，詳見表2。

表2 血漿TMAO及其前體物質(zhì)與CHD的關(guān)系

Variables Control (n=24)CHD (n=64)tPTMAO3.90±2.266.20±3.57-2.0710.038Carnitine79.94±17.7481.42±15.80-0.3790.365Choline12.81±3.3313.52±2.86-0.9970.469Betaine38.43±11.9438.70±9.59-0.1080.235Butyrobetaine0.10±0.040.10±0.030.5840.088

TMAO: trimethylamine N-oxide;CHD: coronary heart disease.

2.3 多因素分析血漿TMAO與CHD的關(guān)系

以是否CHD為因變量，以性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)以及合并疾病高血壓、糖尿病、高脂血癥和血漿TMAO等為自變量，進行多因素Logistic 回歸分析，結(jié)果詳見表3。在排除上述因素的影響外，血漿TMAO濃度依然與CHD有關(guān)聯(lián)(OR=1.35，P<0.05)。

表3 多因素分析血漿TMAO與CHD的關(guān)系

2.4 血漿TMAO與其前體物質(zhì)的相關(guān)性分析

本研究中進一步分析了血漿TMAO與其前體物質(zhì)膽堿、肉堿、三甲胺乙內(nèi)酯和三甲氨基丁內(nèi)鹽的相關(guān)性(圖1)。血漿TMAO的濃度與血漿中肉堿(r=0.212，P=0.047)和三甲氨基丁內(nèi)鹽(r=0.234，P=0.028)的濃度具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，但關(guān)系較弱，而與血漿膽堿(r=0.142，P=0.186)和三甲胺乙內(nèi)酯(r=0.103，P=0.340)則無相關(guān)性。同時，血漿中肉堿的濃度與其前體物質(zhì)三甲氨基丁內(nèi)鹽的濃度具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.419，P<0.001)。

3 討論

TMAO是一種小分子有機化合物，主要存在于海洋生物組織中，人體血漿中的TMAO則主要由腸道菌群通過飲食中的膽堿、卵磷脂和肉堿以及三甲胺乙內(nèi)酯等前體物質(zhì)代謝生成的三甲胺(trimethylamine,TMA)氧化而成[8]，其中肉堿首先轉(zhuǎn)化成三甲氨基丁內(nèi)鹽再進而轉(zhuǎn)化成TMA。Wang等[3]發(fā)現(xiàn)機體的TMAO濃度與冠狀動脈粥樣硬化的形成與發(fā)展有關(guān)，并在進一步的研究發(fā)現(xiàn)，TMAO的濃度與apoE-/-基因敲除小鼠粥樣斑塊的負荷正相關(guān)。臨床研究[9]發(fā)現(xiàn)，對于穩(wěn)定性心力衰竭的患者，較高的TMAO濃度也意味著較高的死亡風(fēng)險。然而，在一項隨訪8年的臨床研究[6]中人們則并未有發(fā)現(xiàn)機體內(nèi)TMAO或膽堿濃度與心肌梗死、CHD或其他心血管事件有關(guān)。盡管如此，根據(jù)目前的理論基礎(chǔ)及一些的研究仍支持TMAO及其前體物質(zhì)的濃度與CVD之間的關(guān)系。在此前的一項研究[5]中發(fā)現(xiàn)，機體具有較高的膽堿，三甲胺乙內(nèi)酯的濃度同時伴有較高的TMAO濃度與較高的主要不良心臟事件發(fā)生率有關(guān)，即較高的TMAO濃度是主要不良心臟事件的前提和基礎(chǔ)。本研究中，血漿TMAO濃度在CHD患者顯著升高，而其前體物質(zhì)膽堿、肉堿、三甲胺乙內(nèi)脂和三甲氨基丁內(nèi)鹽濃度在對照組和CHD兩組患者中差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。在單因素分析中，血漿中TMAO濃度是CHD發(fā)生的獨立風(fēng)險因子；在排除性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)以及主要合并疾病等危險因素的影響后，血漿TMAO濃度依然是一個有意義的CHD風(fēng)險因子。本研究結(jié)果與此前研究[6]結(jié)果部分一致，即強調(diào)了CHD與血漿中TMAO濃度密切關(guān)系，而與其各種的前體物質(zhì)濃度均無顯著相關(guān)性；并進一步表明TMAO的前體物質(zhì)是通過影響血漿中TMAO的濃度進而影響CHD的發(fā)生、發(fā)展的。

同時本研究中，雖同為TMAO的前體物質(zhì)，其與血漿中TMAO濃度的關(guān)系也不盡相同。研究[10-11]顯示，血漿中TMAO濃度與食物中其部分前體物質(zhì)的含量有關(guān)。但由于受飲食成分、腸道菌群和肝臟生物酶等因素的影響，血漿中TMAO濃度個體間差異較大[12]。本研究中，血漿TMAO濃度與肉堿及其代謝中產(chǎn)物三甲氨基丁內(nèi)鹽密切相關(guān)，而與血漿中膽堿和三甲胺乙內(nèi)酯濃度并無顯著的相關(guān)性。

本研究結(jié)果表明，CHD的發(fā)生與機體血漿中TMAO的濃度與具有一定的相關(guān)性，而與TMAO的前體物質(zhì)濃度則無顯著的相關(guān)性。但因樣本量少、未考慮飲食因素和他汀類等藥物應(yīng)用的影響而使本研究具有一定的局限性。因此，有關(guān)機體內(nèi)TMAO濃度與其前提物質(zhì)的相關(guān)性以及它們與CHD之間的關(guān)系及機制仍有待于進一步的探索和研究。