氧化三甲胺在腦卒中患者中應(yīng)用價(jià)值的研究進(jìn)展

羅嘉欣，張傲琪，李自如，姚遠(yuǎn)，，袁軍

腦卒中是臨床常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其中急性缺血性腦卒中（acute ischemic stroke，AIS）發(fā)病率較高，占腦卒中患者總數(shù)的70%～80%［1］。AIS是由于腦組織血液供應(yīng)中斷導(dǎo)致的腦組織壞死［2］，具有發(fā)病率高、致殘率高及致死率高等特點(diǎn)［3］。2016年全球疾病負(fù)擔(dān)（Global Burden of Disease，GBD）研究數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)是全世界終生腦卒中風(fēng)險(xiǎn)最高的國(guó)家，為39.3%，其中男性腦卒中風(fēng)險(xiǎn)為41.1%，女性腦卒中風(fēng)險(xiǎn)為36.7%［4］。相關(guān)研究顯示，AIS是我國(guó)最主要的致死病因，特別是在東北和華中地區(qū)［5］。目前，生物標(biāo)志物和影像學(xué)數(shù)據(jù)是臨床常規(guī)檢查指標(biāo)［6］。動(dòng)脈粥樣硬化的生物標(biāo)志物包括氧化三甲胺（trimethylamine oxide，TMAO）、超敏C反應(yīng)蛋白（hypersensitive C-reactive protein，hs-CRP）和白介素（interleukin，IL），其可輔助評(píng)估AIS患者治療效果及預(yù)后［7-8］。研究表明，早期TMAO升高可能預(yù)示AIS患者預(yù)后不良，提示TMAO作為獨(dú)立預(yù)后標(biāo)志物對(duì)AIS具有潛在應(yīng)用價(jià)值［9］。

TMAO是一種急性期反應(yīng)物，在肝臟需要依賴腸道微生物作用才能合成，其可作用于動(dòng)脈管壁及血小板，并影響脂代謝［10-13］，是目前研究最廣泛的新型靶點(diǎn)生物標(biāo)志物之一［14-15］。研究表明，TMAO具有促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化形成、增加血小板反應(yīng)性及促進(jìn)血栓形成等作用［12，15］。ZHAI等［16］、REXIDAMU等［17］研究均發(fā)現(xiàn)，入院時(shí)TMAO水平升高可預(yù)測(cè)AIS患者3個(gè)月后功能預(yù)后不良及死亡風(fēng)險(xiǎn)，此外其還與患者首次缺血性腦卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及神經(jīng)功能缺損惡化有關(guān)。另外多項(xiàng)研究表明，TMAO與心血管疾病、高血壓、糖尿病等腦卒中危險(xiǎn)因素有關(guān)［18-20］。筆者通過檢索相關(guān)文獻(xiàn)，主要綜述了TMAO的代謝機(jī)制、影響因素及其在腦卒中患者中的應(yīng)用價(jià)值，旨在為進(jìn)一步研究TMAO與腦卒中的關(guān)系提供一定理論基礎(chǔ)。

1 TMAO的代謝機(jī)制

TMAO是由飲食直接攝入或間接生成的肉堿、含磷脂酰膽堿及甜菜堿轉(zhuǎn)化為三甲氨（trimethylamine，TMA），后者在腸道微生物作用下或再經(jīng)門靜脈循環(huán)進(jìn)入肝臟并被黃素單加氧酶（flavin-containing monooxygenase，F(xiàn)MOs）氧化后生成TMAO，見圖 1［12，21］。TMAO通過激活核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和G?γ可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的炎癥信號(hào)傳導(dǎo)和基因表達(dá)，同時(shí)激活NLRP3炎性小體，并通過抑制SIRT3-SOD2-線粒體ROS信號(hào)通路而促進(jìn)血管炎性反應(yīng)。另外，在機(jī)體內(nèi)TMAO還可上調(diào)清道夫受體、CD36和A1類清道夫受體（class A1 scavenger receptor，SR-A1）表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞攝取更多修飾的低密度脂蛋白，進(jìn)而形成泡沫細(xì)胞、促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化［22-24］。TMAO可通過促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的Ca2+釋放、增強(qiáng)血小板對(duì)多種激動(dòng)劑（二磷酸腺苷、凝血酶和膠原蛋白）的反應(yīng)性而導(dǎo)致血小板高反應(yīng)性及血栓形成風(fēng)險(xiǎn)升高［12，25］。再者，TMAO還可通過改變膽汁酸譜、激活核受體類法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）和小異源二聚體伴侶受體（small heterodi mer partner，SHP）、降低膽固醇7-羥化酶（cholesterol 7-alpha hydroxy-lase，CYP7A1）表達(dá)而抑制膽汁酸合成，同時(shí)減少膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)［13，26］。因此，TMAO成為飲食、腸道菌群、動(dòng)脈粥樣硬化和血栓形成之間的一種新媒介物質(zhì)。

圖1 TMAO的代謝機(jī)制Figure 1 Metabolic mechanism of TMAO

2 TMAO的影響因素

與許多生物標(biāo)志物相同，TMAO水平同樣受到多種因素的影響。從TMAO產(chǎn)生途徑及代謝過程看，飲食或腸道菌群變化可能是小鼠和人類血漿TMAO水平的重要決定因素，而基因的影響甚微［27］。既往研究表明，TMAO水平與年齡、總膽固醇和左旋肉堿呈二元關(guān)聯(lián)，其中與左旋肉堿的相關(guān)性最強(qiáng)（P＜0.001）［28］；此外，食用≥2個(gè)蛋黃、肉和魚或乳制品均會(huì)引起TMAO水平升高［29-31］；短期高脂飲食不會(huì)增加健康非肥胖年輕男性的空腹血漿TMAO水平，但會(huì)增加其餐后血漿TMAO水平［32］，且血液循環(huán)中的TMAO水平與肥胖呈劑量依賴關(guān)系［33］。BIELINSKA等［34］研究發(fā)現(xiàn)，攝入鹽會(huì)影響腸道菌群組成及其宿主內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而增加血漿TMAO水平，其原因可能與尿液排泄減少有關(guān)。

盡管TMAO主要來源于飲食，但通過控制飲食而減少TMAO生成的合理性尚需進(jìn)一步研究［35］，且TMAO水平可能還受到種族、環(huán)境及藥物（如他汀類、抗血小板類藥物）的影響。TMAO的影響因素及應(yīng)用價(jià)值見圖2。

圖2 TMAO的影響因素及應(yīng)用價(jià)值Figure 2 Influencing factors and application value of TMAO

3 TMAO在腦卒中患者中的應(yīng)用價(jià)值

3.1 TMAO在動(dòng)脈粥樣硬化中的應(yīng)用價(jià)值 AIS主要由動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄和血栓阻塞腦血管所致［36-39］。動(dòng)脈粥樣硬化是一種動(dòng)脈壁的慢性炎癥性疾病，是世界范圍內(nèi)導(dǎo)致人口死亡及壽命縮短的主要病因之一［40-41］，其可動(dòng)態(tài)、反復(fù)誘發(fā)顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄、進(jìn)展。近年隨著動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生率升高，AIS發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)隨之升高，因此通過動(dòng)脈粥樣硬化生物標(biāo)志物而判斷斑塊穩(wěn)定性可早期評(píng)估AIS的發(fā)生發(fā)展。

研究表明，高分辨率磁共振成像顯示動(dòng)脈管壁情況聯(lián)合急性期生物標(biāo)志物（如TMAO或hs-CRP）可更準(zhǔn)確地反映動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性［42-45］；血清TMAO水平升高預(yù)示動(dòng)脈粥樣硬化程度加重或斑塊活動(dòng)性增加或破裂［15，22-24］。BOGIATZI等［46］研究結(jié)果顯示，TMAO是頸動(dòng)脈斑塊負(fù)荷的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子（P=0.011）。GENG等［47］通過小鼠模型探索TMAO促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的相關(guān)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)TMAO可增強(qiáng)斑塊中巨噬細(xì)胞募集及上調(diào)CD36、促炎細(xì)胞因子表達(dá)；其通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TMAO可增加巨噬細(xì)胞遷移及上調(diào)腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、IL-6和細(xì)胞間黏附分子（intercellular cell adhesion molecule，ICAM1）表達(dá)，此外TMAO還增強(qiáng)了氧化修飾的低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）誘導(dǎo)的CD36表達(dá)和泡沫細(xì)胞形成。因此，TMAO可促進(jìn)體內(nèi)外動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生，而CD36可能在TMAO誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞形成過程中起關(guān)鍵作用。同時(shí)，TMAO還可通過增加組織因子表達(dá)及活性而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊原位血栓形成［48］。上述研究表明，TMAO水平能反映動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性，可評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化性疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)并作為其新型治療靶點(diǎn)［49］。

3.2 TMAO在AIS中的應(yīng)用價(jià)值 目前，AIS的診斷主要依賴臨床檢查和神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)［50］，故探尋有效生物標(biāo)志物非常重要［51］。FARHANGI等［52］進(jìn)行的薈萃分析結(jié)果顯示，循環(huán)TMAO水平與AIS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈劑量依賴關(guān)系，且與非AIS患者相比，AIS患者循環(huán)TMAO水平更高。既往還有研究表明，發(fā)病24 h內(nèi)血清TMAO水平升高是AIS患者病情嚴(yán)重程度、早期神經(jīng)功能損傷及3個(gè)月功能預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，這為AIS的靶向治療提供了新的思路［9，15-16，53-55］。

目前，TMAO在AIS中的應(yīng)用價(jià)值仍需要進(jìn)一步研究。ZHAI等［16］進(jìn)行的前瞻性研究共納入225例發(fā)病24 h內(nèi)入院的AIS患者，隨訪3個(gè)月后116例患者（占51.6%）發(fā)生功能預(yù)后不良，調(diào)整潛在的混雜因素后顯示，TMAO水平升高與AIS患者3個(gè)月功能預(yù)后不良風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。另外，SCHNEIDER等［10］研究表明，AIS患者發(fā)病24 h內(nèi)血漿TMAO水平明顯高于對(duì)照組，但在發(fā)病48 h后明顯降低，該研究強(qiáng)調(diào)了AIS后TMAO水平是隨時(shí)間變化的。但與ZHAI等［56］研究結(jié)果不同，該研究結(jié)果顯示入院24 h內(nèi)無癥狀性動(dòng)脈粥樣硬化患者循環(huán)TMAO水平和腸道菌群未見明顯異常；此外，YIN等［57］研究還發(fā)現(xiàn)AIS和短暫性腦缺血發(fā)作患者出現(xiàn)腸道菌群失調(diào)及循環(huán)TMAO水平降低情況。

上述研究肯定了TMAO在AIS早期診斷及預(yù)后評(píng)估中的價(jià)值，但可能由于各研究人群存在差異、TMAO測(cè)量時(shí)間不同而導(dǎo)致研究結(jié)果不同。因此，AIS患者TMAO水平變化仍需要多中心、大樣本量研究進(jìn)一步證實(shí)。

3.3 TMAO在出血性腦卒中中的應(yīng)用價(jià)值 ZHAI等［56］將癥狀發(fā)作后6 h內(nèi)診斷為出血性腦卒中的307例患者作為研究對(duì)象，患者入院后24 h內(nèi)中位血漿TMAO水平為3.2 μmol/L，隨訪3個(gè)月功能預(yù)后不良者139例（占45.3%）；進(jìn)一步進(jìn)行Logistic回歸分析顯示，TMAO水平與隨訪3個(gè)月功能預(yù)后不良之間存在線性關(guān)系（P=0.013），提示出血性腦卒中后TMAO水平升高與3個(gè)月功能預(yù)后獨(dú)立相關(guān)。但目前有關(guān)TMAO在缺血性腦卒中中的應(yīng)用報(bào)道較少，其評(píng)估出血性腦卒中患者臨床預(yù)后的合理性及機(jī)制仍有待進(jìn)一步探究。

3.4 TMAO在腦卒中危險(xiǎn)因素中的應(yīng)用價(jià)值 心血管疾病、高血壓和糖尿病等均是腦卒中的危險(xiǎn)因素，需要積極干預(yù)［58］。既往研究表明，TMAO與心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)，患者發(fā)生心力衰竭時(shí)TMAO水平升高，而TMAO水平升高又預(yù)示患者存在較高的死亡風(fēng)險(xiǎn)，此外TMAO還可評(píng)價(jià)心房顫動(dòng)患者AIS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［18，59-61］。既往研究表明，血液循環(huán)中TMAO水平與高血壓發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)存在明顯的劑量依賴關(guān)系［19，62］。LIU等［63］進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)揭示了TMAO參與高血壓的可能機(jī)制：血漿TMAO水平升高可導(dǎo)致血漿滲透壓升高，進(jìn)而觸發(fā)STMAO-AVP-AQP-2軸調(diào)節(jié)，引起大量水分子重吸收，最終導(dǎo)致高血壓。但TMAO不會(huì)影響正常血壓，其僅延長(zhǎng)了血管緊張素Ⅱ的作用［64］。ZHUANG等［20］同樣證實(shí)了血液循環(huán)中TMAO水平升高與2型糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈劑量依賴關(guān)系。此外，TMAO水平升高還與1型糖尿病患者病死率、心血管事件和腎臟預(yù)后不良相關(guān)［65］。

目前研究均肯定了TMAO在心血管疾病、高血壓及糖尿病等腦卒中危險(xiǎn)因素中的作用，但通過降低TMAO水平而干預(yù)腦卒中危險(xiǎn)因素的合理性及可行性尚需要進(jìn)一步研究。

4 TMAO在其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用價(jià)值

研究表明，AIS患者的總體負(fù)擔(dān)約是出血性腦卒中患者的4倍，而AIS幸存者中25%～30%會(huì)立即或延遲發(fā)展為血管性認(rèn)知障礙（vascular cognitive impairment，VCI）或血管性癡呆（vascular dementia，VaD）［66-67］。ZHU 等［68］進(jìn)行的縱向研究結(jié)果顯示，血漿TMAO水平升高可能與AIS后認(rèn)知障礙有關(guān)。XU等［69］認(rèn)為，TMAO可以作為阿爾茨海默病的生物標(biāo)志物。腸道菌群會(huì)影響衰老進(jìn)程及調(diào)節(jié)與衰老相關(guān)的認(rèn)知功能。LI等［70］研究發(fā)現(xiàn)，TMAO可以誘導(dǎo)SAMR1小鼠腦部衰老及與年齡相關(guān)的認(rèn)知障礙，并加重SAMP8小鼠腦部衰老程度。研究表明，腸道菌群與多種疾?。òㄒ钟舭Y、自閉癥、精神分裂癥和帕金森?。┯嘘P(guān)［71］，提示微生物群-腸-腦軸可能在神經(jīng)發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但TMAO與抑郁癥、自閉癥、精神分裂癥和帕金森病等疾病的關(guān)系尚未明確，需要進(jìn)一步探究。

5 TMAO與人群死亡風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系

研究表明，TMAO可預(yù)測(cè)心血管疾病死亡及全因死亡風(fēng)險(xiǎn)［72-74］。ZHAI等［16］通過一項(xiàng)前瞻性研究評(píng)估了TMAO水平對(duì)AIS患者早期死亡風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)價(jià)值，多因素Logistic回歸分析結(jié)果顯示，校正潛在混雜因素后，入院時(shí)TMAO最高四分位數(shù)患者死亡率高于最低四分位數(shù)患者〔OR=4.27，95%CI（1.07，17.07），P=0.040〕，提示入院時(shí)血漿TMAO水平升高可能預(yù)示AIS患者死亡風(fēng)險(xiǎn)更高。SUZUKI等［73］研究結(jié)果顯示，入院時(shí)TMAO水平是急性心肌梗死患者2年預(yù)后不良（死亡/急性心肌梗死）的獨(dú)立影響因素〔OR=1.21，95%CI（1.03，1.43），P=0.023〕。GRUPPEN等［74］進(jìn)行的前瞻性研究主要探討了血漿TMAO水平與全因死亡率的關(guān)系，該研究對(duì)5 469名參與者中位隨訪8.3年，其中322名受試者死亡，結(jié)果顯示，TMAO最高四分位數(shù)患者全因死亡率是最低四分位數(shù)患者的1.86倍（P＜0.001），按照腎功能分層〔估算腎小球?yàn)V過率（estimated glomerular filtration rat，eGFR）＜ 90 ml·min-1·（1.73 m2）-1與 eGFR ≥ 90 ml·min-1·（1.73 m2）-1）〕后，TMAO 僅與 eGFR ＜ 90 ml·min-1·（1.73 m2）-1的受試者全因死亡率相關(guān)〔校正HR=1.18，95%CI（1.02，1.36），P=0.023〕，提示TMAO與全因死亡率相關(guān)，尤其是與eGFR＜90 ml·min-1·（1.73 m2）-1的受試者。

上述研究表明，TMAO可用于評(píng)估人群死亡風(fēng)險(xiǎn)，在AIS患者短期死亡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中具有一定應(yīng)用價(jià)值，但在AIS患者長(zhǎng)期（3～5年）死亡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值尚未明確。

6 小結(jié)及展望

綜上所述，TMAO在AIS的早期診斷、3個(gè)月功能預(yù)后評(píng)估及人群死亡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中具有重要作用，與動(dòng)脈粥樣硬化、心血管疾病、高血壓、糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)；此外，TMAO在AIS后認(rèn)知障礙中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，但在帕金森病、抑郁癥、自閉癥、精神分裂癥中的應(yīng)用價(jià)值尚未知，均需要更多研究進(jìn)一步證實(shí)。目前研究對(duì)于TMAO水平變化與疾病的關(guān)系尚存在爭(zhēng)議，如YIN等［57］研究表明，短暫性腦缺血發(fā)作和大動(dòng)脈粥樣硬化型腦卒中患者TMAO水平降低，但其他研究表明 TMAO 水平升高與疾病有關(guān)［10，16，46，68，74］，見表1。因此，TMAO水平變化與疾病的關(guān)系尚需要更多高質(zhì)量研究進(jìn)一步證實(shí)。

表1 TMAO臨床應(yīng)用的文獻(xiàn)薈萃Table 1 References collection of clinical value of TMAO

TMAO是一種近年發(fā)現(xiàn)的可評(píng)估AIS病情進(jìn)展及功能預(yù)后的生物標(biāo)志物，但為了提高其診斷價(jià)值，可能需要聯(lián)合其他生物標(biāo)志物及神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)。此外，未來還需要更多的研究探索影響機(jī)體TMAO水平的因素、TMAO參與AIS患者功能預(yù)后不良的具體機(jī)制及TMAO在不同病因分型AIS患者中的應(yīng)用價(jià)值。

作者貢獻(xiàn)：羅嘉欣進(jìn)行文章構(gòu)思與設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)收集，負(fù)責(zé)論文撰寫及質(zhì)量控制；張傲琪進(jìn)行文獻(xiàn)整理；李自如進(jìn)行文章可行性分析及論文修訂；姚遠(yuǎn)進(jìn)行英文修訂及文章質(zhì)量控制；袁軍對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。