中圖分類號:R54 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.3969/j.issn.1007-7146.2025.03.003
Abstract:Cardiovasculardisease iscurrentlytheleadingcauseofdeath inthe world,andalthoughgreatprogresshas been made ntheresearchandclinicaltreatmentofitspathogenesis,themortalityrateisstillhigh,andnew waysofscientific interventionareurgentlyneeded.Intestinalflora is the most numerous andcomplex microbialcommunity in the humanbody, whichplaysanimportantroleinthealthyomeostasisofthebodyanditsimbalancecanleadtoavarietyofchonicdiseases includingcardiovasculardisease,andforma“microbiome-gut-heartaxis”relationship,whichspeculates thatintestinalflora anditsmetabolitesmaybepotentialbiologicaltargetsforthe treatmentofcardiovasculardisease.Thisarticlefocusesonthe regulatorymechanismbetween the“microbiome-gut-heartaxis”andcardiovasculardisease,andproposes the preventionand treatmentofcardiovasculardiseases fromtheperspectiveofintestinalmicrobiota,inorder toprovidereferenceforclinical treatment.
Keywords:gutmicrobes;cardiovasculardiseases;microbiome-gut-heartaxis;intestialflora metabolites;novelcoroavirus (ActaLaser Biology Sinica,2025,34(3):214-220)
心血管疾?。╟ardiovasculardisease,CVD)是一種高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率及高復(fù)發(fā)率的疾病,是導(dǎo)致我國居民死亡的主要原因。近期發(fā)布的《中國心血管健康與疾病報告2023》顯示,我國目前共有3.3億CVD患者,且患病率逐年攀升,給社會和經(jīng)濟(jì)帶來沉重的負(fù)擔(dān),加強(qiáng)政府主導(dǎo)下的CVD防治刻不容緩[1]。CVD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,主要與遺傳和環(huán)境兩大因素相關(guān)。盡管目前對其遺傳致病機(jī)制已逐漸明了,但其死亡率仍居高不下,亟須其他方式對CVD進(jìn)行科學(xué)干預(yù)。
腸道菌群(gutmicrobes,GM)作為人體內(nèi)最重要的微生物群落之一,數(shù)量龐大且種類繁多,是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域備受矚目的焦點(diǎn)之一。它們隨著人體的發(fā)育而產(chǎn)生、發(fā)展及變化,并成為人體不可分割的一部分。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),GM在不同個體間差別不一,諸多因素如生活方式、年齡、飲食、藥物、環(huán)境等均能影響GM的動態(tài)穩(wěn)定,GM紊亂可能是多種慢性病(如CVD、慢性阻塞性肺疾?。┑暮诵尿?qū)動因素[2-3]。因此,用腸道微生物的觀點(diǎn)去揭示CVD的發(fā)生可能是未來疾病防治的方向。
1 “微生物-腸-心軸”
GM是一個復(fù)雜群落,寄居有數(shù)以萬億計微生物,其編碼的基因數(shù)量是人類基因組的150倍以上,因此被稱為“隱形器官”[4]。GM主要由厚壁菌門(F)擬桿菌門(B)變形桿菌門和放線菌門等構(gòu)成,健康成人GM中的F/B被認(rèn)為是衡量GM健康的重要指標(biāo)[5]。正常的GM與宿主間存在相互依存關(guān)系,參與對宿主的營養(yǎng)支持、免疫作用、抗衰老及生物拮抗等多種生理過程。
當(dāng)宿主(免疫、營養(yǎng)及代謝)正常GM(種類、數(shù)量及寄居部位)或外界環(huán)境(理化及生物因子)等打破這種微生態(tài)平衡時,機(jī)會性病原菌在腸道內(nèi)定植,優(yōu)勢菌群的組成比例改變,大量炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生,進(jìn)而損傷腸壁上皮細(xì)胞的完整性。同時,有害性代謝產(chǎn)物如脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)氧化三甲胺(trimetlylamine-N-oxide,TMAO)顯著升高,而有益代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸(short-chain fattyacids,SCFAs)則顯著降低。在腸道屏障功能受損的情況下,這些有害代謝產(chǎn)物可直接進(jìn)入血液循環(huán),進(jìn)而促進(jìn)多種CVD的發(fā)生[6]
目前,多項研究均發(fā)現(xiàn)了“微生物-腸-心軸”的存在[7-8]。通俗來講,“微生物-腸-心軸”整合了胃腸道和心血管間的免疫反應(yīng)、營養(yǎng)支持、細(xì)胞代謝、信號傳輸和內(nèi)分泌等調(diào)控過程,GM與人體心血管系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)。心血管系統(tǒng)發(fā)生異常時,其心功能明顯降低,進(jìn)而引起GM失調(diào),如Jie等證明動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)患者的革蘭氏陰性腸桿菌科細(xì)菌(如大腸桿菌、克雷伯菌屬和產(chǎn)氣腸桿菌)和鏈球菌屬的數(shù)量顯著高于健康對照組。GM及其代謝產(chǎn)物(如LPS、TMAO和SCFAs)可以通過免疫反應(yīng)如Toll樣受體(toll-likereceptor,TLR)機(jī)體代謝和屏障功能損傷等多種方式對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生影響,并促進(jìn)或抑制心血管系統(tǒng)的生長和發(fā)育,從而影響人體心臟的健康狀態(tài),形成了緊密的“微生物-腸-心軸”系統(tǒng)[10-11]。由此有理由認(rèn)為,GM可能是多種慢性心臟疾病的潛在靶標(biāo),其機(jī)制見圖1。
2 “微生物-腸-心軸”與CVD的關(guān)系
2.1 高血壓
高血壓(hypertension,HTN)即以體循環(huán)血壓持續(xù)升高為特征的臨床綜合征,會導(dǎo)致血管、心臟、腦和腎臟及視網(wǎng)膜等器官發(fā)生病理性改變。在成人診斷中,收縮壓 ≥140mmHg 和(或)舒張壓 ?90mmHg 即可確診HTN。其常見并發(fā)癥包括腦血管意外、HTN性心臟病和冠心病等,尤其是腦卒中的發(fā)生風(fēng)險顯著增加[13]。F/B被認(rèn)為是GM失調(diào)的生物標(biāo)志物。有研究發(fā)現(xiàn),與健康個體相比,HTN患者F/B顯著增加,而腸道微生物種類的多樣性、優(yōu)勢菌屬及其有益代謝產(chǎn)物明顯減少,使腸道屏障、宿主免疫和腸道致病菌的定植抵抗能力降低[14]。Yang等[15]證明,微生物豐富度、多樣性和均勻度不僅在自發(fā)性HTN大鼠(spontaneouslyhypertensive rats,SHR)模型中降低,且在HTN患者中同樣得到了印證;該研究還發(fā)現(xiàn),患者的FB增加后,能產(chǎn)生乙酸鹽和丁酸鹽等有益代謝產(chǎn)物的細(xì)菌數(shù)量減少。這表明HTN與GM失調(diào)有關(guān),增加有益代謝產(chǎn)物的菌群比例可能是治療HTN的潛在標(biāo)靶。
SCFAs主要由GM代謝難以消化的膳食纖維產(chǎn)生,對維持腸黏膜完整性、能量代謝和脂質(zhì)代謝及免疫調(diào)節(jié)等方面具有重要作用,常見類型主要有乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽等。事實(shí)上,只有不到
5% 的HTN的發(fā)病率可以用遺傳學(xué)的觀點(diǎn)解釋,而非遺傳因素如GM代謝產(chǎn)物SCFAs和鹽攝人量等往往發(fā)揮著重要的作用。Yan等[]發(fā)現(xiàn),HTN患者的機(jī)會性病原體如克雷伯菌、鏈球菌和副擬桿菌含量較正常組顯著偏高,而產(chǎn)生乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽等SCFAs的羅氏菌屬含量顯著降低,提示可通過SCFAs調(diào)節(jié)GM的穩(wěn)態(tài)進(jìn)而改善體循環(huán)的動脈血壓。另外,有研究發(fā)現(xiàn),高鹽飲食可以誘發(fā)HTN,其中毛螺菌科、瘤胃球菌屬和副薩特氏菌等菌屬顯著增加,益生菌如乳酸桿菌和顫螺菌屬則顯著減少[17]。而飲食干預(yù)試驗(yàn)則提示,在一定范圍內(nèi),膳食纖維的攝入量越高,其血壓控制效果越明顯,說明膳食纖維的總體攝入量與CVD的發(fā)病率可能存在相關(guān)性[18]。以上研究提示,可利用SCFAs或低鹽飲食調(diào)節(jié)血壓的動態(tài)平衡。
SCFAs主要以受體結(jié)合的方式直接調(diào)節(jié)血壓,常見受體包括G蛋白偶聯(lián)受體41(GPR41)G蛋白偶聯(lián)受體43(GPR43)及血管嗅覺受體78(OIfr78)。其中乙酸鹽和丙酸鹽通過調(diào)節(jié)腎素分泌和血管張力的方式激活GPR41/43和O1fr78受體,從而控制血壓的降低或升高;低濃度的SCFAs可以刺激GPR41/43受體以降低血壓,而高濃度的SCFAs則可刺激Olfr78受體升高血壓,二者相互協(xié)調(diào)從而維持血壓的動態(tài)平衡[19]。Pluznick等[20]通過對Olfr78基因敲除組小鼠和野生型對照組同時施用抗生素進(jìn)行研究,探討了GM是否通過OIfr78受體調(diào)節(jié)血壓。試驗(yàn)中,研究人員采用萬古霉素、氨芐青霉素和新霉素的口服混合抗生素(具有誘發(fā)血壓升高效果的混合抗生素)對兩組小鼠進(jìn)行給藥。結(jié)果顯示,用藥后基因敲除組小鼠的血壓顯著升高,而野生型對照組未觀察到顯著變化。這表明Olfr78基因可能通過影響GM參與血壓調(diào)節(jié),因此在維持血壓穩(wěn)定中具有重要作用。
LPS是革蘭氏陰性菌外膜的重要組成部分,可能在菌體死亡崩解后釋放,注入人體或動物體內(nèi)后可引發(fā)發(fā)熱等炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),高濃度LPS與HTN的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[21]。具體來說,LPS通過增加腸道通透性進(jìn)入體循環(huán),誘導(dǎo)宿主發(fā)生炎癥反應(yīng),進(jìn)而引發(fā)全身性組織損傷和功能障礙。此外,在正常大鼠中補(bǔ)充LPS后,觀察到腸道通透性顯著增強(qiáng),同時間隙連接蛋白的mRNA表達(dá)量下降,導(dǎo)致腸壁完整性受損。試驗(yàn)結(jié)果表明,這些變化伴隨著試驗(yàn)動物心率、去甲腎上腺素水平、腫瘤壞死因子 σ?a (tumor necrosis factor ??a ,TNF- ??a )以及TLR的顯著上升。該研究還表明,將正常大鼠的糞便移植至患有HTN的大鼠盲腸后,試驗(yàn)大鼠的HTN癥狀得以緩解。這種改善效果提示,重建腸道正常菌群,尤其增加乳酸桿菌等益生菌的數(shù)量,可能是治療HTN的有效策略。
2.2 冠狀動脈疾病
AS是CVD中最常見且最危險的疾病,主要以大、中動脈管腔內(nèi)膜受損,形成粥瘤或纖維斑塊為特征的病變,從而引起動脈管壁變硬、管腔狹窄且彈性減退,并造成相應(yīng)器官出現(xiàn)缺血性病變。HTN和高膽固醇血癥等持續(xù)性疾病造成血管內(nèi)皮損傷,其中以低密度脂蛋白(low-densitylipoprotein,LDL)轉(zhuǎn)變成氧化低密度脂蛋白(oxidizedlow-densitylipoprotein,oxLDL)后沉積到血管內(nèi)皮內(nèi),繼而平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞吞噬脂質(zhì)后形成泡沫細(xì)胞,進(jìn)一步增強(qiáng)炎癥反應(yīng)和形成AS斑塊。
相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),腸道微生態(tài)失調(diào)可促進(jìn)AS的發(fā)生和發(fā)展[22]。宏基因組測序顯示,AS患者的腸道微生物群與健康個體不同,其F/B顯著增加,并以革蘭氏陰性腸桿菌科細(xì)菌(如大腸桿菌、克雷伯菌屬和產(chǎn)氣腸桿菌)和鏈球菌等機(jī)會性致病菌居多,提示這些菌群可能是AS患者的常駐致病菌,并參與了冠狀動脈疾病的發(fā)病機(jī)制。
此外,研究還發(fā)現(xiàn),TMAO是誘導(dǎo)AS發(fā)生的重要因素[23]。TMAO主要由食物中膽堿、甜菜堿和左旋肉堿等產(chǎn)生,經(jīng)GM代謝成三甲胺,再轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟后在含黃素單加氧酶3(flavin-containingmonooxygenase3,F(xiàn)MO3)催化下轉(zhuǎn)化成TMAO。Zhao等[24]研究表明,給C36BL/57J小鼠喂食膽堿類飲食,載脂蛋白 E 基因的敲除純合子 (ApoE-/-) 小鼠患AS的風(fēng)險率顯著性增加;同時研究還發(fā)現(xiàn),血清TMAO含量與AS的粥樣斑塊面積大小成正比,即TMAO通過誘導(dǎo)清道夫CD36受體的表達(dá),促進(jìn)巨噬細(xì)胞攝取更多的oxLDL繼而形成泡沫細(xì)胞,并沉積于動脈內(nèi)膜,之后使膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)和膽汁酸合成受阻,從而加速了AS的缺血性病變。Chan等25通過對 ApoE-1- 小鼠進(jìn)行高脂肪飲食12周以期構(gòu)建AS模型,待穩(wěn)定的AS模型構(gòu)建后,再給患有AS疾病的小鼠進(jìn)食鼠李糖乳桿菌GG(LactobacillusrhamnosusGG)或替米沙坦(telmisartan)以改變GM的多樣性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),相比于對照組,補(bǔ)充鼠李糖乳桿菌GG或替米沙坦的AS小鼠,其梗死區(qū)域面積顯著減少,提示維持GM的多樣性有助于降低AS的發(fā)生率。
2.3 心力衰竭
心力衰竭(heartfailure,HF)是一種結(jié)構(gòu)和功能受損的心臟疾病的終末期狀態(tài),患者主要表現(xiàn)為心輸出量減少、血管收縮障礙及循環(huán)組織充血異常等變化。與健康個體的情況類似,HF患者的GM以F和B為主,其次為變形桿菌,但HF患者的GM數(shù)量發(fā)生顯著變化,可檢測到F/B顯著增高[26]。Pasini等[27]利用糞便培養(yǎng)技術(shù)發(fā)現(xiàn),慢性HF患者較健康受試者糞便中的致病性念珠菌、彎曲桿菌和志賀氏菌屬水平更高,提示病原性GM的增加與疾病程度進(jìn)一步相關(guān),以上提示GM可能是預(yù)測HF的新生物標(biāo)志物。
通常來講,“健康”的腸道微生物群有助于維持腸道完整的屏障功能,包括完整的黏膜連接和正常的黏膜免疫,而缺乏黏附連接蛋白的小鼠會自發(fā)地患上結(jié)腸炎,這凸顯了細(xì)胞間黏附在維持健康的黏膜屏障方面的重要性。LPS和細(xì)胞蛋白被認(rèn)為是腸道屏障功能和腸道通透性的兩大重要指標(biāo)。LPS以TLR4依賴性方式減少,并誘導(dǎo)腸道上皮ZO1緊密連接蛋白(tightjunctionprotein,TJP)的改變,進(jìn)而破壞腸道屏障的完整性。這種“腸漏”會導(dǎo)致管腔內(nèi)容物與腸黏膜發(fā)生相互作用。HF患者的結(jié)腸黏膜完整性喪失并伴有炎癥細(xì)胞浸潤,LPS隨后通過受損的腸黏膜進(jìn)入體循環(huán),并與心肌細(xì)胞上的TLR4結(jié)合,隨后誘發(fā)循環(huán)細(xì)胞因子TNF- ??a 的增加,并伴有組織結(jié)構(gòu)損傷、心肌收縮下降和心功能受損等反應(yīng)[28]。HF的“腸漏”假說認(rèn)為,HF期間腸壁水腫和屏障功能受損會導(dǎo)致腸道微生物群成分易位,并在宿主循環(huán)過程中造成內(nèi)毒素血癥,從而導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)加劇[29;在HF期間,細(xì)菌易位加劇是一種或多種機(jī)制的結(jié)果,包括內(nèi)臟充血引起的胃腸道結(jié)構(gòu)和功能改變,以及宿主免疫防御異常,從而導(dǎo)致CVD等慢性病的產(chǎn)生。
2.4新型冠狀病毒感染合并CVD
新型冠狀病毒感染是一種由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2型(severeacuterespiratorysyndromecoronavirus2,SARS-CoV-2)感染引起的全球傳染性疾病,患者主要表現(xiàn)為呼吸道感染、病毒性肺炎,病情嚴(yán)重的患者還會出現(xiàn)呼吸窘迫綜合征。此外,患者還并發(fā)有神經(jīng)、心臟、胰腺、消化道和腎臟方面的疾患,并在多種器官檢測到該疾病的病原體[30]SARS-CoV-2是一種單正鏈RNA病毒,基因組長度約為 2kb ,病毒粒子直徑為 30~50nm 。該病毒的致病機(jī)制主要是通過刺突蛋白(S蛋白)與宿主細(xì)胞的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶-2(angiotensin-convertingenzyme2,ACE2)受體結(jié)合的方式感染宿主細(xì)胞。
LPS可能是一種“腸漏”標(biāo)志物,可用于監(jiān)測SARS-CoV-2感染患者的心臟損傷。SARS-CoV-2感染合并CVD的高致死率,原因可能是機(jī)體產(chǎn)生過量的細(xì)胞因子及趨化因子所導(dǎo)致的超級炎癥,亦稱為“細(xì)胞因子風(fēng)暴”。由于腸細(xì)胞高度表達(dá)ACE2受體,SARS-CoV-2所引起的腸道通透性障礙,使細(xì)菌全身傳播和GM代謝產(chǎn)物釋放,尤其以過量的LPS進(jìn)入體循環(huán),并持續(xù)性激活宿主的免疫系統(tǒng),而正常的GM多樣性和腸道完整性是維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和防御炎癥損傷的必要條件[31]
Hoel等[32]在SARS-CoV-2合并HF患者中發(fā)現(xiàn),心臟受累者的LPS水平是正常對照組的2倍以上,并與上調(diào)的炎癥小體及肌鈣蛋白表達(dá)量呈正相關(guān),這同樣提示LPS可作為一種“腸漏”標(biāo)志物用于監(jiān)測SARS-CoV-2合并HF患者。而有單細(xì)胞RNA測序發(fā)現(xiàn), 7.5% 以上的心肌細(xì)胞表達(dá)ACE2受體,病毒可能通過ACE2受體進(jìn)入心臟組織直接損害心臟,因而SARS-CoV-2患者感染后的炎癥反應(yīng)過高及伴有“細(xì)胞因子風(fēng)暴”可能是導(dǎo)致心肌梗死、心肌病及HF等心臟疾病的原因之—[33] 。
目前,關(guān)于SARS-CoV-2患者存在的心臟并發(fā)癥相關(guān)的研究仍處于初步探索階段,其具體的機(jī)制尚未明確,但SARS-CoV-2誘導(dǎo)的GM代謝產(chǎn)物泄漏和隨后的炎癥級聯(lián)反應(yīng)可能會放大心臟的損傷機(jī)制?!拔⑸?腸-心軸”有望為SARS-CoV-2合并心臟疾病的診療提供新的見解。
3 GM對CVD的干預(yù)
基于GM組成及其代謝產(chǎn)物與CVD的相關(guān)性研究,推測GM可作為CVD的新型調(diào)節(jié)因子,并從“微生物-腸-心軸”視角為CVD的新型治療提供理論依據(jù)。
3.1糞便微生物移植
糞便微生物群移植(fecalmicrobiotatransplanta-tion,F(xiàn)MT)是一種旨在將功能性菌群從健康受試者腸道轉(zhuǎn)移到患者的胃腸道內(nèi),從而恢復(fù)GM多樣性并重建GM穩(wěn)態(tài)的干預(yù)手段。研究表明,在自身免疫性心肌炎(experimentalautoimmunemyocarditis,EAM)小鼠模型中,F(xiàn)MT可以重新平衡腸道微生物群落水平,消除因AS增加的F/B,并減少心肌細(xì)胞中的炎癥反應(yīng),從而緩解小鼠的心肌炎癥狀[34]。此外,有研究表明,將具有高脂肪飲食的HTN阻塞性睡眠呼吸暫停小鼠的盲腸內(nèi)容物移植到受體小鼠,可發(fā)現(xiàn)受體小鼠的血壓相較于對照組明顯升高,其HTN表型得以復(fù)現(xiàn)[35]。以上試驗(yàn)提示,F(xiàn)MT可通過重建體內(nèi)GM從而影響CVD,亦是“微生物-腸-心軸”的一些具體表現(xiàn)。
值得關(guān)注的是,F(xiàn)MT可能具有內(nèi)毒素或潛在傳染源轉(zhuǎn)移的風(fēng)險,從而導(dǎo)致不確定性并發(fā)癥;且當(dāng)前大部分的FMT仍處于臨床前試驗(yàn)階段而非真正的臨床應(yīng)用階段,需要避免內(nèi)毒素或感染因子的轉(zhuǎn)移所帶來的未知并發(fā)癥。因此,利用FMT治療CVD需要進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝以降低潛在的不良反應(yīng)。
3.2 益生菌
益生菌是一類用于重建GM穩(wěn)態(tài)的“活”的微生物。通過增加腸道有益菌的定植、結(jié)合特異的模式識別受體、調(diào)節(jié)炎癥信號通路,益生菌可有效地減少腸道炎癥反應(yīng)且增強(qiáng)腸道上皮的免疫功能,從而維持GM的微生態(tài)穩(wěn)定。研究表明,適量地添加益生菌可有效地保護(hù)心臟。例如:經(jīng)鼠季糖乳桿菌GG給藥后,AS小鼠的梗死面積顯著減少,并有效地改善了心血管循環(huán)功能[25];另有隨機(jī)試驗(yàn)證實(shí),服用布拉氏酵母菌(Saccharomycesboulardii)同樣可有效地改善心衰患者的心臟泵血功能,而在免疫力低的重癥患者中,使用益生菌則可能造成機(jī)會性致病菌的人侵,并引起心內(nèi)膜炎癥[36]。以上試驗(yàn)提示,研究人員可通過活的益生菌重建生物體內(nèi)的GM穩(wěn)態(tài),從而改善患者的心臟泵血功能。值得關(guān)注的是,非特異性的益生菌療法可能導(dǎo)致非確定性不良反應(yīng),即使是具有良好安全記錄的益生菌,亦有GM易位至體循環(huán)的風(fēng)險。益生菌的干預(yù)療法有望降低CVD的發(fā)生率,但廣泛的臨床應(yīng)用仍任重道遠(yuǎn),未來需要大規(guī)模試驗(yàn)以明確有效的劑量、給藥頻次及特定菌株信息,以最大化地降低潛在不良反應(yīng)。
3.3 TMAO還原療法
由于TMAO與CVD的眾多聯(lián)系,靶向抑制TMAO的產(chǎn)生可能是干預(yù)疾病的有效策略[37]。研究發(fā)現(xiàn),膽堿結(jié)構(gòu)類似物3,3-二甲基-1-丁醇(3,3-dimethyl-1-butanol,DMB)廣泛存在于橄欖油、紅葡萄酒及香蠟等天然產(chǎn)物中,它可有效地抑制機(jī)體內(nèi)特異性TMA裂解酶的活性,從而下調(diào)高膽堿飲食小鼠的TMAO水平,并有效地減少泡沫細(xì)胞和AS粥樣斑塊的形成。此外,TMAO還原療法亦可利用FMO3阻斷劑阻斷肝臟酶的代謝,降低肝臟TMAO的合成,這有助于機(jī)體內(nèi)的血脂動態(tài)平衡、膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)和膽汁酸合成途徑的調(diào)節(jié)。
3.4 飲食干預(yù)
對飲食結(jié)構(gòu)做出適當(dāng)調(diào)整將有助于宿主適應(yīng)不同的飲食方式。地中海飲食(mediterraneandiet,MD)主要由水果、蔬菜、堅果、豆類以及橄欖油組成,是一種以較少的肉類和精細(xì)的谷物搭配的飲食方式,有助于豐富GM的多樣性和重建GM穩(wěn)態(tài)。MD食物中含有豐富的多酚和類黃酮,經(jīng)胃腸道的代謝酶處理后可顯著提高生物利用度,堅持MD會影響GM的多樣性和整體菌群分布。有研究發(fā)現(xiàn),MD會誘導(dǎo)GM產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物(如SCFAs),有助于降低血壓[38]。此外,有研究還發(fā)現(xiàn),與單獨(dú)使用防控高血壓飲食(dietaryapproachesto stophypertension,DASH)相比,適當(dāng)禁食加節(jié)食的聯(lián)合手段(即先采用5d禁食,再采用DASH飲食)干預(yù)3個月,更有利于增加腸道有益菌群的豐度,從而改善體循環(huán)的收縮壓及調(diào)整體重指數(shù)[39]。因此,合理的飲食習(xí)慣可有效平衡GM穩(wěn)態(tài),并可能抑制機(jī)會性病原菌的生長,從而避免多種慢性病的發(fā)生。
4總結(jié)與展望
GM、宿主和外界環(huán)境的復(fù)雜作用對維持機(jī)體的動態(tài)平衡至關(guān)重要。GM為宿主提供了營養(yǎng)支持、參與了免疫反應(yīng)及生物拮抗,而宿主為GM提供了黏附與定植的微環(huán)境,其任一環(huán)節(jié)發(fā)生紊亂都可能是CVD等慢性病的關(guān)鍵驅(qū)動因素,即當(dāng)GM的組成、分布及數(shù)量發(fā)生改變時,多種致病菌及有害代謝產(chǎn)物產(chǎn)生,可能參與CVD的發(fā)生、發(fā)展及變化。
基于“微生物-腸-心軸”的FMT、益生菌、TMAO還原療法、飲食干預(yù)及運(yùn)動療法對于CVD的干預(yù)已取得相當(dāng)大的進(jìn)展,但仍然存在許多急需解決的問題:1)GM與CVD的相關(guān)研究雖取得一定進(jìn)展,但目前尚不能明確具體的菌種對CVD的特定功能,未來應(yīng)該更注重機(jī)制的研究,并與微生物組學(xué)和表觀遺傳修飾技術(shù)相結(jié)合,有助于確定GM與CVD的因果關(guān)系;2)需要明確GM及代謝產(chǎn)物的表達(dá)量對于CVD的具體作用,從而對疾病的分級、進(jìn)展及預(yù)后進(jìn)行評估;3)腸道細(xì)菌群與CVD的相關(guān)性研究多基于動物試驗(yàn),其在人類CVD的具體機(jī)制尚未完全闡明,一些策略雖已在臨床進(jìn)行了初步應(yīng)用,其效果仍需要全方位及系統(tǒng)性評估;4)目前大量研究顯示,GM代謝產(chǎn)物TMAO、SCFAs及LPS可能是防治CVD的潛在靶標(biāo),但其推廣應(yīng)用的具體方案仍待確認(rèn)。未來應(yīng)該探索更精準(zhǔn)的代謝產(chǎn)物作為預(yù)防CVD的早期標(biāo)志物,從而為疾病的早期功能變異監(jiān)測提供更為個性化的方案。綜上所述,深入研究“微生物-腸-心軸”機(jī)制,從GM的視角對CVD進(jìn)行科學(xué)干預(yù),將為“健康中國方案”注入新的動力。
參考文獻(xiàn)(References):
[1] 劉明波,何新葉,楊曉紅,等.《中國心血管健康與疾病報告 2023》要點(diǎn)解讀[J].中國心血管雜志,2024,29(4):305-324. LIUMingbo,HEXinye,YANGXiaohong,etal.Interpretation ofreportoncardiovascularhealthanddiseasesinChina2023 [J].Chinese Journalof Cardiovascular Medicine,2O24,29(4): 305-324.
[2] HEMMATIM,KASHANIPOORS,MAZAHERIP,etal. Importance ofgutmicrobiotametabolitesinthedevelopmentof cardiovasculardiseases(CVD)[J].LifeSciences,2023,329: 121947.
[3] SHARIFFS,KWANSHA,PARAG SN,etal.Unlocking thegut-heart axis:exploring the role of gut microbiota in cardiovascularhealthanddisease[J].AnnalsofMedicineand Surgery,2024,86(5):2752-2758.
[4] 梁仙志,廖旻晶,王宏波,等.腸道微生物群與部分人類疾 病的研究進(jìn)展[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué),2020,39(12): 5874-5880. LIANGXianzhi,LIAOMinjing,WANGHongbo,etal.Research progress on gut microbiota and some human diseases[J]. GenomicsandAppliedBiology,2020,39(12):5874-5880.
[5] MANOLISAA,MANOLISTA,MELITAH,etal.Gut microbiotaandcardiovasculardisease:symbiosisversusdysbiosis [J].CurrentMedicinal Chemistry,2022,29(23):4050-4077.
[6] DEVOSWM,TILGH,VANHM,etal.Gut microbiomeand health:mechanistic insights[J].Gut,2022,71(5):1020-1032.
[7] BARTOLOMAEUSH,CPARLANDVWILCKN,etal.Gutheartaxis:howgutbacteriainfluencecardiovasculardiseases[J]. Herz,2020,45(2):134-141.
[8] GLORIEUG,NIGAMSK,VANHOLDERR,etal.Roleof
themicrobiome in gut-heart-kidney cross talk[J].Circulation
Research,2023,132(8):1064-1083.
[9] JIE Z,XIA H,ZHONG SL,et al.The gut microbiome inatherosclerotic cardiovascular disease[J].Nature Communications,2017,8:845.
[10]DESAID,DESAI A,JAMILA,etal.Re-defining the gut heart axis:a systematic review of the literature on the role of gut microbial dysbiosisinpatientswith heart failure[J].Cureus, 2023,15(2): e34902.
[11]MATSIRASD,BEZATI S,VENTOUSLIS I, etal.Gut failure: a review of the_pathophysiology and therapeutic potentials in the gut-heart axis[J].Journal of Clinical Medicine,2O23,12(7): 2567.
[12] AHLAWAT S,ASHA,SHARMAKK.Gut-organ axis: a microbial outreach and networking[J]. Letters in Applied Microbiology, 2021,72(6):636-668.
[13]VERHAAR BJH,PRODAN A,NIEUWDORP M, et al.Gut microbiota in hypertension and atherosclerosis:a review[J]. Nutrients,2020,12(10): 2982.
[14]YANG Z,WANGQ,LIUY,etal.Gut microbiota and hypertension:association,mechanismsand treatment[J].Clinical and Experimental Hypertension,2023,45(1):2195135.
[15]YANG T, SANTISTEBAN M M,RODRIGUEZ V, et al.Gut dysbiosis is linked to hypertension[J].Hypertension,2015, 65: 1331-1340.
[16] YANQ,GU Y,LI X,et al.Alterations of the gut microbiome in hypertension[J].Frontiers in Cellularand Infection Microbiology, 2017, 7: 381.
[17]XU C,MARQUES F Z.How dietary fibre, acting via the gut microbiome,lowersblood pressure[J].Current Hypertension Reports,2022,24(11): 509-521.
[18] REYNOLDSAN,AKERMANA,KUMARS,etal.Dietary fibre in hypertension and cardiovascular disease management: systematic review and meta-analyses[J]. BMC Medicine,2022, 20(1): 139.
[19] LYMPEROPOULOSA,SUSTERMS,BORGESJI.Short-chain fatty acid receptors and cardiovascular function[J].International JournalofMolecular Sciences,2022,23(6):3303.
[20]PLUZNICK J L, PROTZKO R J, GEVORGYAN H, et al. Olfactory receptor responding to gut microbiota-derived signals plays arole in renin secretion and blood pressure regulation[J] Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2013,110(11):4410-4415.
[21]SUGANYA K, SON T, KIM K W, et al. Impact of gut microbiota: how it could play roles beyond the digestive system on development of cardiovascular and renal diseases[J].Microbial Pathogenesis, 2021,152:104583.
[22]LUJ,JINX,YANG S,et al.Immune mechanism of gut microbiotaanditsmetabolitesintheoccurrenceanddevelopment of cardiovascular diseases[J].Frontiers in Microbiology,2022, 13:1034537.
[23]GUASTI L,GALLIAZZO S,MOLARO M, et al. TMAO as a biomarkerofcardiovascularevents:a systematicreviewand metaanalysis[J].Internal and EmergencyMedicine,2O21,16(1): 201-207.
[24]ZHAO Y,WANG Z. Gut microbiome and cardiovascular disease [J].Current Opinion in Cardiology,2020,35(3):207-218.
[25]CHAN Y K,BRAR M S, KIRJAVAINEN P V, et al. High fat diet induced atherosclerosisisaccompaniedwith lowcolonicbacterial diversity and altered abundances that correlates with plaque size, plasma A-FABP and cholesterol: a pilot study of high fat diet and its intervention with Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) or telmisartan in ApoE?-1. mice[J].BMC Microbiology,2016,16: 264.
[26]MAMIC P, CHAIKIJURAJAI T, TANG WH W. Gut microbiome potential mediator of pathogenesisin heart failure and its comorbidities:state-of-the-artreview[J].JournalofMolecular and Cellular Cardiology,2021,152:105-117.
[27]PASINI E, AQUILANI R, TESTAC,et al. Pathogenic gut flora in patientswith chronic heart failure[J].JACC Heart Failure,2016, 4(3): 220-227.
[28]LI S, KARARIGAS G.Role of biological sex in the cardiovasculargutmicrobiome axis[J].Frontiersin CardiovascularMedicine, 2022,8: 759735.
[29]HERMISTON ML, GORDON JI. Inflammatory bowel disease and adenomas in mice expressing a dominant negative N-cadherin [J].Science,1995,270(5239):1203-1207.
[30]MAGADUM A, KISHORE R. Cardiovascular manifestations of COVID-19 infection[J].Cells,2020,9(11): 2508.
[31] MASHAQIS,KALLAMADIR,MATTAA,etal.Obstructive sleep apnea as a risk factor for COvID-19 severity: the gut microbiomeasacommonplayermediatingsystemicinflammation via gut barrier dysfunction[J].Cells,2022,11(9):1569.
[32]HOEL H,HEGGELUNDL,REIKVANDH,et al.Elevated markers ofgut leakage and inflammasome activation in COVID-19 patients with cardiac involvement[J].Journal of Internal Medicine,2021,289:523-531.
[33]CHAKRABORYC,SHARMAAR,BHATTACHARYA M, etal.Altered gutmicrobiota patternsin COVID-19:markers forinflammation and disease severity[J].World Journal of Gastroenterology,2022,28(25): 2802-2822.
[34]HUXF,ZHANGWY,WENQ,etal.Fecal microbiota transplantationalleviatesmyocardial damageinmyocarditis byrestoring the microbiota composition[J].Pharmacological Research,2019,139:412-421.
[35]DURGAN D J, GANESH B P, COPE JL, et al. Role of the gut microbiome in obstructive sleep apnea-induced hypertension[J]. Hypertension,2016,67: 469-474.
[36] WUH,CHIOU J.Potential benefits of probioticsand prebiotics for coronary heart disease and stroke[J].Nutrients,2O21,13(8): 2878.
[37] AFUSA,CLEMENTK, SOKOL H.Gut microbiota-derived metabolites as central regulators in metabolic disorders[J].Gut, 2021, 70(6): 1174-1182.
[38]DEFILIPPISF,PELLEGRINI N,VANNINI L,et al.High-level adherencetoamediterraneandietbeneficiallyimpactsthegut microbiota and associated metabolome[J].Gut, 2016,65(11): 1812-1821.
[39]FILIPPOU C, THOMOPOULOS C, KONSTANTINIDIS D,et al.Dash vs.mediterranean dietona salt restriction background in adults with high normal blood pressure or grade 1 hypertension: a randomized controlled trial[J]. Clinical Nutrition,2O23,42(10): 1807-1816.