于佳冬，王軍奎

(1. 西安醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710075；2.陜西省人民醫(yī)院 心血管內(nèi)科，陜西 西安 710075)

1 正常人體腸道菌群特點(diǎn)

人的胃腸道內(nèi)寄居著種類(lèi)繁多的微生物，數(shù)量可達(dá)1×1014個(gè)，約為人體細(xì)胞總數(shù)的10倍，所包含的基因數(shù)約為人體基因數(shù)的100倍，是影響機(jī)體健康的“人類(lèi)第二基因組”[1]，這些微生物稱(chēng)為腸道菌群。它們按一定的比例組合，各菌間互相制約，互相依存，在質(zhì)和量上形成一種生態(tài)平衡[2]。腸道微生物群大約由1000種菌株組成，主要由六種門(mén)控制構(gòu)成：變形菌、放線菌、厚壁菌、擬桿菌、梭桿菌和疣粒菌，其中90%以上的細(xì)菌種類(lèi)是厚壁菌門(mén)和擬桿菌。腸道不同解剖位置的腸道微生物群的組成沒(méi)有顯著變化，但駐留在腸道的不同區(qū)域的微生物的數(shù)量變化很大。升結(jié)腸具有最高數(shù)量的微生物，其次是遠(yuǎn)端回腸，分別具有1011個(gè)細(xì)胞/g和107-8個(gè)細(xì)胞/g微生物?；啬c末端和空腸中的含量較少，僅為102-3個(gè)細(xì)胞/g[3]。

正常情況下腸道菌群的功能有：①參與人體能量代謝，包括短鏈脂肪酸、膽汁酸代謝等，為細(xì)菌生長(zhǎng)和增殖提供能量和營(yíng)養(yǎng)物[4]；②促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收，將人類(lèi)無(wú)法吸收的多糖分解為可吸收的單糖、短鏈脂肪酸等[4]；③調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)，正常腸道微生物群是我們針對(duì)病原體和毒素的第一道內(nèi)部防線，可與宿主免疫系統(tǒng)一起保護(hù)身體免受疾病侵害[5]；④保護(hù)腸上皮細(xì)胞屏障功能，健康微生物組通過(guò)屏障效應(yīng)防止病原體定植、通過(guò)與腸上皮細(xì)胞的直接相互作用，對(duì)于共生體發(fā)生正常的保護(hù)性反應(yīng)，并且在暴露于病原體時(shí)發(fā)生適當(dāng)?shù)难装Y反應(yīng)。相反，微生物多樣性的減少和生命早期的暴露可導(dǎo)致免疫統(tǒng)過(guò)度反應(yīng)抗原，易患自身免疫和過(guò)敏性疾病[5,6]。

2 高血壓患者的腸道菌群改變特點(diǎn)

阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)與高血壓病密切相關(guān)，Durgan[7]給予OSA大鼠高脂飲食誘導(dǎo)后發(fā)現(xiàn)大鼠血壓分別于7d、14d后增加24、29mmHg。在高脂飲食誘導(dǎo)下的OSA大鼠腸道內(nèi)產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌數(shù)目顯著增多，而產(chǎn)生丁酸的細(xì)菌數(shù)目顯著減少。將正常血壓和高脂肪飲食OSA(高血壓)大鼠的糞菌移植給正常飲食正常血壓的OSA大鼠，發(fā)現(xiàn)OSA受體大鼠用來(lái)自高脂肪OSA供體的盲腸內(nèi)容物后第7天和第14天血壓分別升高14和32mmHg。該研究表明高脂飲食和腸道菌群生態(tài)失調(diào)與OSA誘發(fā)高血壓密切相關(guān)。

Yang[8]等對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，來(lái)自WKY(正常血壓大鼠)和SHR(自發(fā)性高血壓大鼠)的糞便樣品均以厚壁菌門(mén)和擬桿菌為主，并且放線菌和變形菌的比例較小。與WKY相比，SHR中的F/B(厚壁菌門(mén)/擬桿菌)升高約5倍。SHR組中放線菌、雙歧桿菌比例明顯減少，而鏈球菌屬和乳桿菌在SHR中數(shù)量較多。WKY組中產(chǎn)丁酸鹽的糞球菌屬和假丁酸弧菌屬在腸道內(nèi)積累的更多。在給予AngⅡ(血管緊張素Ⅱ)的高血壓大鼠模型中產(chǎn)乙酸鹽和丁酸鹽的腸菌較少，腸道菌群的豐度降低，F(xiàn)/B比值升高。該研究提示高血壓大鼠存在一定的腸道菌群改變，腸道菌群失調(diào)可能和高血壓病有關(guān)。

Li[9]等對(duì)41名健康對(duì)照者、56名高血壓前期的受試者和99名原發(fā)性高血壓的患者糞便樣品進(jìn)行了深度宏基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)健康對(duì)照組腸型大多以擬桿菌屬為主；高血壓前期和高血壓患者腸道微生物α多樣性、基因豐度更低，并且腸型以普氏菌屬腸型為主，其產(chǎn)生的柔嫩梭菌屬、羅氏菌屬(二者同屬厚壁菌門(mén))和雙歧桿菌屬(放線菌門(mén))較少，而這些菌常與腸道微生物穩(wěn)態(tài)相關(guān)。劉金寶[10]對(duì)哈薩克族正常血壓人群和高血壓人群的腸道菌群進(jìn)行了分析比較，發(fā)現(xiàn)高血壓患者擬桿菌數(shù)量明顯減少，梭菌屬較正常對(duì)照組增多，這說(shuō)明擬桿菌屬數(shù)量減少可能和高血壓的發(fā)生有一定的相關(guān)性。Yan Q[11]等研究了60名高血壓患者和60名健康對(duì)照的腸道微生物組成，發(fā)現(xiàn)與正常血壓組對(duì)比，在門(mén)的水平，高血壓患者變形桿菌水平較高，但放線菌較少。在屬水平，克雷伯氏菌、副細(xì)菌、遲緩艾格特菌和沙門(mén)氏菌被頻繁地分布在高血壓腸道組，而對(duì)照組中的柔嫩梭菌、羅氏菌和互養(yǎng)菌更高。

綜上所述，高血壓患者的腸道菌群基因豐度和多樣性降低，存在明顯的腸道微生物失調(diào)。

3 腸道菌群改變與高血壓的關(guān)系及其可能機(jī)制

3.1 腸道菌群代謝產(chǎn)物和高血壓

SCFA(短鏈脂肪酸)、TMAO(氧化三甲胺)是腸道菌群的主要代謝產(chǎn)物，有研究證據(jù)表明腸道微生物群和血壓調(diào)節(jié)相關(guān)，腸道菌群代謝產(chǎn)物在其中起著重要作用。

腸道菌群是SCFA的唯一來(lái)源，SCFA可以結(jié)合并激活宿主受體，從而充當(dāng)腸道微生物代謝和宿主生理學(xué)之間的“交流”途徑。甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽和戊酸鹽等構(gòu)成了SCFA，乙、丙、丁酸鹽占據(jù)了SCFA總量的95%左右[12]。以短鏈脂肪酸為主的腸道菌群代謝產(chǎn)物通過(guò)嗅覺(jué)受體(Olfr78)和G蛋白偶聯(lián)受體(Gpr41)調(diào)控血壓。Niranjana N[13]等研究發(fā)現(xiàn)在血管內(nèi)皮(Gpr41)和血管平滑肌(Olfr78)中表達(dá)的SCFA受體形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，以響應(yīng)微生物群產(chǎn)生的信號(hào)調(diào)節(jié)血壓，SCFA正是通過(guò)Olfr78和Gpr41來(lái)調(diào)控血壓。Pluznick JL[14]等用丙酸鹽干預(yù)可導(dǎo)致大鼠血壓在1～2分鐘內(nèi)下降約20mmHg，并在5分鐘內(nèi)血壓恢復(fù)正常。Olfr78敲除小鼠在給予外源丙酸酯后，相比較于野生型小鼠，其血壓下降的幅度更大。然而在缺乏Gpr41的小鼠中，足夠劑量的丙酸鹽不產(chǎn)生降血壓反應(yīng)。該研究表明激活Olfr78會(huì)升高血壓，激活Gpr41會(huì)降低血壓。因此推測(cè)，由腸道菌群產(chǎn)生的SCFAS可通過(guò)Olfr78和Gpr41受體調(diào)節(jié)血壓。

腸道菌群的另外一個(gè)重要代謝產(chǎn)物是TMAO，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)，通過(guò)腸道菌群的代謝生成三甲胺(T M A)[15],TMA通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入肝臟，被肝黃素單加氧酶快速氧化，形成TMAO)。Ufnal M[16]等給正常血壓的SD大鼠單獨(dú)注射TMAO后血壓并未升高，單純注射AngⅡ時(shí)大鼠血壓升高能持續(xù)5天，AngⅡ+ TMAO注射產(chǎn)生的高血壓反應(yīng)可以一直持續(xù)2周。該研究發(fā)現(xiàn)TMAO不會(huì)影響正常血壓動(dòng)物的血壓，但它能延長(zhǎng)AngⅡ升高血壓的作用時(shí)間。TMAO延長(zhǎng)AngⅡ的升壓效應(yīng)是因?yàn)門(mén)MAO提高了蛋白質(zhì)的生成效率，其原理是TMAO參與了某些AngⅡ受體或AngⅡ類(lèi)似的肽類(lèi)激素的蛋白質(zhì)加工過(guò)程。

在另一項(xiàng)研究中，劉敏[17]等為了調(diào)查自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的血漿TMAO水平，并探討TMAO和AQP-2(水通道蛋白2)在高血壓形成中的可能關(guān)系。將12周大的雄性大鼠分為SHR組和WKY(正常血壓大鼠)組。每組隨機(jī)分為四個(gè)亞組：未治療組，TMAO組，TMAO+托伐普坦(TMAO +TVP)組和TVP組。測(cè)量收縮壓(SBP)，血漿TMAO，血漿滲透壓(POsm)，血漿加壓素(PAVP)和血漿AQP-2(PAQP-2)的濃度。在第14周，大鼠在SHR+TMAO組中血漿TMAO，POSM，PAVP，和PAQP-2的水平增加，而SHR+TMAO+ TVP組顯示血漿TMAO，POsm和PAQP-2水平降低，但PAVP更高(由于TVP阻斷V2受體)。這些發(fā)現(xiàn)表明，SHR中血漿TMAO水平的升高導(dǎo)致血漿滲透壓升高，觸發(fā)SHR中TMAO-AVPAQP-2軸的調(diào)節(jié)，引起更大的水重吸收，最終導(dǎo)致高血壓。

高血壓和動(dòng)脈硬化密切相關(guān)，近期研究發(fā)現(xiàn)TMAO可以促進(jìn)動(dòng)脈硬化的形成，其機(jī)制可能為：①上調(diào)巨噬細(xì)胞表面清道夫受體數(shù)量，促進(jìn)泡沫細(xì)胞的形成[18]；②通過(guò)干擾膽固醇從肝外器官和組織逆向轉(zhuǎn)運(yùn)入肝臟從而影響膽固醇及脂蛋白的代謝[19]；③改變膽汁酸池的大小及結(jié)構(gòu)最終影響膽固醇及脂蛋白在血漿中的水平，通過(guò)影響血壓影響動(dòng)脈硬化[19]；④活化蛋白激酶(PK)C和磷酸化核因子(p-NF)-κB上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(VCAM)-1表達(dá)，使單核細(xì)胞黏附從而促進(jìn)動(dòng)脈斑塊的形成[20]。

3.2 高鹽飲食誘導(dǎo)腸道菌群紊亂影響高血壓

高鹽飲食與高血壓密切相關(guān)，其機(jī)制為血鈉升高引起滲透壓升高，抑制腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)依賴(lài)性TrkB受體和KCC2受體表達(dá)，使大腦中氨基丁酸(GABA)生成減少，進(jìn)而降低GABA對(duì)抗利尿激素(ADH)神經(jīng)元壓力感受器的抑制作用，導(dǎo)致血管加壓素釋放增加及液體排出減少，進(jìn)而增加心臟和血管負(fù)擔(dān)，最終引發(fā)高血壓、心臟病及卒中等[21]。

Wilck N[22]等發(fā)現(xiàn)高鹽喂養(yǎng)的小鼠腸道的一些菌群出現(xiàn)明顯減少，并且隨著食鹽量的不同有8種菌群的豐度發(fā)生了不同的變化，其中鼠乳酸桿菌關(guān)聯(lián)最強(qiáng)。乳酸桿菌在高鹽喂養(yǎng)過(guò)程中都保持在較低水平，在高鹽喂養(yǎng)第一天消耗最明顯，在給予大鼠正常飲食后乳酸桿菌豐度又回到了基線水平。給予正常喂養(yǎng)的雄性小鼠亞硝基左旋精氨酸甲酯處理3周，再正常喂食1周后將小鼠分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，繼續(xù)給予實(shí)驗(yàn)組小鼠高鹽飲食3周后同時(shí)灌服鼠乳酸桿菌液，對(duì)照組繼續(xù)正常喂養(yǎng)。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組小鼠高鹽喂養(yǎng)3周后收縮壓和舒張壓均升高，給予鼠乳酸桿菌干預(yù)后舒張壓恢復(fù)正常、收縮壓顯著下降。該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明高鹽飲食會(huì)打破腸道微生態(tài)的平衡，尤其是對(duì)鹽敏感的乳桿菌，并且影響血壓。

在人體實(shí)驗(yàn)中，給予12名研究對(duì)象攝入總鹽量(13.8±2.6)g/d連續(xù)2周，于實(shí)驗(yàn)前后分別收集所有研究對(duì)象的新鮮糞便檢測(cè)乳酸菌的數(shù)量，采集所有研究對(duì)象高鹽攝入前后的靜脈血分析其細(xì)胞數(shù)，并監(jiān)測(cè)了8例研究對(duì)象的基線和高鹽攝入后的夜間睡眠時(shí)血壓水平。結(jié)果提示高鹽攝入后腸道乳酸菌的連續(xù)檢出率顯著下降，外周血CD4+、IL-17A+、TFN+、TH17細(xì)胞數(shù)、夜間收縮壓和舒張壓均顯著增加。該研究說(shuō)明高鹽膳食可顯著減少腸道乳酸菌，使調(diào)節(jié)腸道免疫系統(tǒng)的CD4+、IL-17A+、TFN+、TH17增加從而引起鹽敏感高血壓[22]。

3.3 腸道菌群通過(guò)血管內(nèi)皮功能調(diào)控高血壓

高血壓的發(fā)病是一種復(fù)雜的過(guò)程，血管內(nèi)皮功能障礙與高血壓病密切相關(guān)，血管內(nèi)皮細(xì)胞所分泌的NO失衡在高血壓的發(fā)生與發(fā)展中起重要作用[23]。有研究表明高血壓患者血漿NO水平低于正常對(duì)照組及正常高值血壓患者，說(shuō)明從正常血壓發(fā)展至高血壓，內(nèi)皮功能受損程度不同[24]。NO介導(dǎo)血管舒張而降低血壓的機(jī)制主要有兩種：(1)直接擴(kuò)散引起血管平滑肌的舒張；(2)間接激活腦干前端，減少中樞交感神經(jīng)傳出，從而降低交感神經(jīng)末梢去甲腎上腺素釋放[25]。

腸道菌群可以通過(guò)內(nèi)皮功能進(jìn)一步影響血壓。與常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠(CONV-R)比較，連續(xù)7天注射劑量為1mg/(kg.d)AngⅡ的無(wú)菌小鼠(GF)的血管活性氧、血管單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)mRNA表達(dá)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2均減少，視黃酸受體相關(guān)的孤兒受體γt(Rorγt)以及白細(xì)胞介素(IL)17合成的標(biāo)志性轉(zhuǎn)錄因子上調(diào)減低。這導(dǎo)致了血管白細(xì)胞黏附減少，Ly6G+中性粒細(xì)胞和Ly6C+單核細(xì)胞對(duì)主動(dòng)脈血管壁的浸潤(rùn)減少，從而防止了腎臟出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，以及防止了血管內(nèi)皮功能障礙和AngⅡ誘導(dǎo)的血壓上升。重要的是，GF心臟炎癥纖維化和收縮功能障礙減少，表明在AngⅡ誘發(fā)心血管炎癥應(yīng)激時(shí)，GF有全身自我保護(hù)功能。該研究證明腸道菌群促進(jìn)AngⅡ誘導(dǎo)的血管功能障礙和高血壓[26]?，F(xiàn)在也有其它研究證明血管Sirt1(Ⅲ類(lèi)組蛋白去乙?；?的表達(dá)是腸道微生物組依賴(lài)性?xún)?nèi)皮功能的重要決定因素，微生物組遠(yuǎn)程控制表達(dá)的血管miR-204可以靶向內(nèi)皮Sirt1導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙進(jìn)而影響血壓[27]。

4 干預(yù)腸道菌群在高血壓治療中的作用

大量的研究已經(jīng)證實(shí)干預(yù)腸道菌群有助于治療高血壓，補(bǔ)充益生菌和飲食干預(yù)是目前最有效調(diào)節(jié)腸道菌群的方法。

4.1 補(bǔ)充益生菌

益生菌是定植于人體腸道內(nèi)，能產(chǎn)生確切健康功效并且具有生物活性的活的有益微生物的總稱(chēng)，有研究證明補(bǔ)充益生菌可以改善腸道菌群影響高血壓。

在大鼠實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組接受鹽水相比，給予瑞士桿菌H9發(fā)酵乳干預(yù)后6至12小時(shí)內(nèi)顯著減弱自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的收縮壓、舒張壓和平均血壓15至18mmHg。H9發(fā)酵乳攝入超過(guò)7周對(duì)SHR產(chǎn)生顯著的降壓作用，收縮壓和舒張壓分別降低12和10mmHg[28]。在人體實(shí)驗(yàn)中，高血壓前期受試者被隨機(jī)分為2組(每組18位)：一組用乳酸乳球菌(NRRL B-50571)發(fā)酵乳治療，另一組用人工酸化乳處理做對(duì)照組。結(jié)果顯示，每天食用發(fā)酵乳5周時(shí)，發(fā)酵乳組的收縮壓[116.55±12.26 mmHg vs. 124.77±11.04 mmHg]和舒張壓[(80.7±9 vs. 84.5±8.5 mmHg)]較對(duì)照組低。此外，發(fā)酵乳組血清中的甘油三酯，總膽固醇和低密度脂蛋白低于對(duì)照組。結(jié)果表明，每天食用乳酸乳球菌(NRRL B-50571)發(fā)酵乳可以降低高血壓前期受試者血壓，可改善高血壓前期患者的膽固醇水平[29]。

吳正鈞[30]等研究了乳酸菌抗高血壓的機(jī)制，主要來(lái)自三方面：(1)在以乳汁為基質(zhì)的生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)蛋白水解作用釋放乳蛋白中具有降壓作用的生物活性肽如阿片肽、ACE抑制肽等，抑制ACE活性，阻止血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ起到降血壓的作用。(2)某些特定乳酸菌的菌體成分，比如Lactobacillus casei LCZW(CGMCC NO：0820)發(fā)酵乳的上清液及菌體成分對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠均有顯著的降壓作用。(3)部分乳酸菌可以促進(jìn)機(jī)體對(duì)某些可以調(diào)節(jié)血壓的礦物質(zhì)的吸收。

4.2 高纖維飲食

高纖維飲食已被建議為預(yù)防和治療高血壓的營(yíng)養(yǎng)方法。張素貞[31]等分別給予小鼠高脂高糖和高纖維飲食，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著高脂高糖飲食時(shí)間的延長(zhǎng)，擬桿菌、厚壁菌和變形菌的數(shù)量發(fā)生了明顯變化；而高纖維飲食中擬桿菌、厚壁菌的數(shù)量發(fā)生了改變，變形菌的數(shù)量無(wú)明顯變化，表明高脂高糖和高纖維飲食對(duì)腸道菌群的種類(lèi)和數(shù)量均有一定影響。

Marques FZ[32]等人分別給予高血壓小鼠高纖維飲食和補(bǔ)充醋酸鹽飲食，發(fā)現(xiàn)與高血壓正常喂食組比較，高纖維喂食組和補(bǔ)充乙酸鹽組小鼠收縮壓和舒張壓顯著降低，心臟纖維化和左心室肥大減少。其高纖維飲食降低血壓的機(jī)制是使腸道微生物生成改變、乙酸生產(chǎn)細(xì)菌的豐度增加，減少腸道生態(tài)失調(diào)(通過(guò)厚壁菌門(mén)與擬桿菌的比值測(cè)量)，并增加酸性變形桿菌的數(shù)量，升高SCFAs的水平，從而減緩小鼠高血壓和心力衰竭的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

人類(lèi)的腸道擁有萬(wàn)億個(gè)微生物，越來(lái)越多的研究證明腸道菌群可以參與到宿主局部及系統(tǒng)的代謝、免疫、慢性炎癥反應(yīng)等病理生理過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)其數(shù)量、相對(duì)豐度、代謝產(chǎn)物對(duì)高血壓的形成、發(fā)展和控制產(chǎn)生影響。但還需要大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)來(lái)繼續(xù)探索和驗(yàn)證腸道菌群和高血壓的作用機(jī)制、觀測(cè)指標(biāo)、因果關(guān)系、各干預(yù)手段的療效等關(guān)鍵問(wèn)題。雖然腸道菌群調(diào)控血壓的機(jī)制沒(méi)有完全明確，但高血壓的起始器官可能是腸道菌群，以腸道菌群為靶點(diǎn)來(lái)預(yù)防或治療高血壓病是一個(gè)新的治療模式，纖維膳食和益生菌在未來(lái)可能成為高血壓治療的新策略。