馮皓月 岳仁宋 張新霞

成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院（成都610075）

糖尿病大血管病變是糖尿?。―M）的常見并發(fā)癥之一，已經(jīng)成為糖尿病致殘致死的主要原因。大血管并發(fā)癥以大血管床內(nèi)持續(xù)動(dòng)脈粥樣硬化（AS）為特點(diǎn)，包括冠狀動(dòng)脈疾病、外周動(dòng)脈疾病和腦血管疾病。近年來，腸道菌群在糖尿病大血管病變進(jìn)程中發(fā)揮的作用受到關(guān)注，但其中機(jī)制尚未闡明。本文就腸道菌群與糖尿病大血管病變的最新研究進(jìn)行綜述，以期為糖尿病大血管病變的潛在臨床治療方案提供依據(jù)。

1 長(zhǎng)期高糖、高脂誘導(dǎo)腸道微生態(tài)進(jìn)一步失衡

1.1 腸道菌群組成改變與正常人群相比，2 型糖尿病（T2DM）患者梭菌綱等產(chǎn)丁酸鹽的細(xì)菌比例明顯下降；擬桿菌、部分芽孢桿菌和部分變形桿菌等機(jī)會(huì)致病菌豐度顯著增加［1］，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)柔嫩梭菌類群、擬桿菌屬含量及擬桿菌/球形梭菌與空腹血糖（FBG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）和血脂都密切相關(guān)［2］。但糖尿病大血管并發(fā)癥的菌群變化與T2DM 和大血管病變本身并非完全一致，TIAN 等［3］發(fā)現(xiàn)與冠狀動(dòng)脈疾病相比，合并T2DM患者腸道中微生物群和代謝產(chǎn)物存在顯著差異，陳茜等［4］報(bào)告中糖尿病及糖尿病心血管并發(fā)癥患者的腸道菌群特征也存在差異，說明糖尿病大血管并發(fā)癥可能存在更進(jìn)一步的腸道微生態(tài)改變。

1.2 腸道屏障完整性降低正常生理狀態(tài)下，腸道擁有完整的屏障功能。長(zhǎng)期高糖、高脂環(huán)境導(dǎo)致腸道生態(tài)失調(diào)，腸道屏障的完整性降低，大量代謝產(chǎn)物釋放入血參與大血管并發(fā)癥的進(jìn)程。例如細(xì)菌產(chǎn)物內(nèi)毒素——脂多糖（LPS），大腸埃希菌、腸球菌等可引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，使得腸壁通透性增加，產(chǎn)生并吸收更多的脂多糖入血，參與代謝性疾病的慢性炎癥進(jìn)程［5］。

1.3 腸道細(xì)菌移位慢性高血糖所致HbA1c 的增加及血脂代謝異常均可導(dǎo)致全身血管壁損傷，近年來發(fā)現(xiàn)AS 的發(fā)展可能受到遠(yuǎn)處感染或血管壁細(xì)胞直接感染的影響。在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中觀察到的細(xì)菌也在身體其他部位發(fā)現(xiàn)，主要集中在口腔和腸道［6］，因此它們可能充當(dāng)這些潛在致病微生物的宿主，增加血管壁功能和結(jié)構(gòu)的損害。

2 腸道菌群與糖尿病大血管病變的關(guān)系

2.1 糖尿病大血管病變的腸道菌群改變動(dòng)物和人類模型中的證據(jù)均支持糖尿病大血管病變與深層腸道失調(diào)有關(guān)的假設(shè)。陳茜等［4］發(fā)現(xiàn)T2DM1：血管并發(fā)癥患者腸道中厚壁菌門的比例明顯下降，放線菌門和變形菌門的比例上升，且維持腸道正常代謝、免疫的有益菌如真桿菌屬細(xì)菌豐度減少，而大腸埃希氏菌等常見的條件致病菌豐度顯著增高。在動(dòng)物模型中，同樣發(fā)現(xiàn)糖尿病大血管病變模型大鼠腸道擬桿菌門/厚壁菌門比值下降［7］，且糖尿病心腦血管并發(fā)癥可能與厚壁菌門中Blautia菌屬的豐度相關(guān)［8］。但仍需進(jìn)一步研究以明確改變的微生物群是引起還是僅反映了糖尿病大血管病變。

2.2 腸道代謝產(chǎn)物與糖尿病大血管病變腸道菌群代謝產(chǎn)物可能通過促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)成分吸收、誘發(fā)慢性低度炎癥以及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激等方面影響動(dòng)脈斑塊的形成與擴(kuò)展，進(jìn)而在T2DM 大血管并發(fā)癥中發(fā)揮重要作用。

2.2.1 脂多糖慢性低度炎癥狀態(tài)是糖尿病大血管病變的重要發(fā)病機(jī)制，腸道微生物衍生的LPS作為糖尿病宿主炎癥反應(yīng)觸發(fā)器的重要性已被證實(shí)。糖尿病大血管病變與LPS/Toll樣受體4（TRL4）通路激活密切相關(guān)。LPS與脂多糖結(jié)合蛋白（LBP）結(jié)合后，識(shí)別TLR4 產(chǎn)生大量炎性細(xì)胞因子，直接損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞［9］。研究顯示，大腸桿菌中的LPS 和TLR4 僅出現(xiàn)在頸動(dòng)脈斑塊標(biāo)本中，而不存在于正常動(dòng)脈中［10］。血清LBP 水平與T2DM 患者的動(dòng)脈硬化程度呈獨(dú)立正相關(guān)［11］。此外，最新的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)LPS 可減弱抗生素對(duì)糖尿病大血管病變腸道微生物群調(diào)節(jié)的積極作用［12］。在糖尿病合并急性腦卒中模型小鼠腸道中發(fā)現(xiàn)大腸桿菌、克雷伯氏菌等革蘭氏陰性菌明顯增多，其導(dǎo)致的腸道通透性增加及循環(huán)LPS 水平升高與TLR4、炎性細(xì)胞因子水平的增加密切相關(guān)，其后用不可吸收的抗生素多粘菌素B 調(diào)節(jié)腸道菌群可降低循環(huán)中的LPS 水平從而改善預(yù)后。腸道屏障的損害導(dǎo)致大量LPS 入血，釋放的炎性細(xì)胞因子又可進(jìn)一步作用于大血管。高水平TNF-α通過絲氨酸磷酸化損害胰島素信號(hào)傳導(dǎo)，誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞和外周組織的胰島素抵抗，引發(fā)大血管病變［13］。IL-6 也與多種脂肪細(xì)胞因子的生物學(xué)效應(yīng)具有相關(guān)性，可以調(diào)節(jié)心肌內(nèi)脂質(zhì)的積累，增加糖尿病患者發(fā)生心血管并發(fā)癥的臨床易感性［14］。與此同時(shí)，LPS 與Toll 樣受體相結(jié)合后金屬蛋白酶表達(dá)增加，能夠降解斑塊的纖維帽從而使穩(wěn)定斑塊變成不穩(wěn)定斑塊，繼而引起血小板的黏附、聚集，加速AS 進(jìn)程［15］。

2.2.2 膽汁酸膽汁酸（BAs）是一種對(duì)糖脂代謝有顯著調(diào)節(jié)作用的腸道代謝產(chǎn)物，其合成和轉(zhuǎn)化需要腸道微生物的參與。高糖高脂環(huán)境下，腸道中與膽汁酸代謝相關(guān)的細(xì)菌受到影響，糖尿病患者腸道中能促進(jìn)游離膽汁酸的7α-羥基脫氧的梭菌綱以及具有膽汁酸水解酶活性的部分?jǐn)M桿菌、梭狀芽孢桿菌等的相對(duì)豐度減少［16-17］，膽汁酸合成受到影響，進(jìn)而抑制脂質(zhì)的消化吸收，加速血管病變。王華等［18］發(fā)現(xiàn)糖尿病大血管病變患者的總膽汁酸和甘膽酸水平顯著低于無大血管病變組且與LDL-C 呈負(fù)相關(guān)。膽汁酸螯合劑能夠降低血清LDL-C 含量，孟德爾隨機(jī)化分析表明，其有助于降低心血管動(dòng)脈粥樣硬化疾病的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在糖尿病患者中［19］。法尼醇X 受體（FXR）、G 蛋白偶聯(lián)受體5（TGR5）的激活在膽汁酸的合成和轉(zhuǎn)化過程中起到重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR 基因敲除小鼠在高脂飲食喂養(yǎng)后會(huì)出現(xiàn)HDL 代謝障礙和膽固醇運(yùn)輸受阻［20］，在給予FXR 激動(dòng)劑后這一現(xiàn)象得到改善，且這種作用呈體重依賴性［21］。此外FXR在主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞（VSMCs）和內(nèi)皮細(xì)胞（VECs）中均有表達(dá)［22］。TGR5 則能夠介導(dǎo)膽汁酸對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)控，采用INT-777（TGR5 激動(dòng)劑）可通過激活TGR5 抑制NF-κB 轉(zhuǎn)錄活性，減輕炎性浸潤(rùn)，延緩AS 病理進(jìn)程［23］。另一方面，腸道菌群對(duì)膽汁酸的重吸收也具有一定作用，主要通過鈉依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ASBT）進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，破壞腸道菌群穩(wěn)態(tài)后，小鼠腸道ABST 表達(dá)水平顯著增加［24］。因此，通過人工合成FXR、TGR5 受體激動(dòng)劑和ABST 相關(guān)藥物等促進(jìn)膽汁酸調(diào)整糖尿病大血管病變脂代謝紊亂的藥物研發(fā)可能是重要方向。

2.2.3 短鏈脂肪酸（SCFAs）SCFAs 是腸道內(nèi)益生菌通過膳食纖維發(fā)酵產(chǎn)生的主要代謝產(chǎn)物，作為腸道微生物群和宿主之間的信號(hào)分子發(fā)揮作用。糖尿病患者腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌如羅氏菌和普氏棲糞桿菌數(shù)量的減少，在低度炎癥的發(fā)展中起到關(guān)鍵作用［25］，繼發(fā)的大血管病變與此可能有關(guān)聯(lián)。最新研究［26］證實(shí)，丁酸可能通過降低腸道通透性，減少血液循環(huán)中內(nèi)毒素LPS 和炎癥因子水平，發(fā)揮抗AS 作用。此外，微生物群通過營(yíng)養(yǎng)吸收改變影響宿主的效應(yīng)主要由SCFAs 介導(dǎo)，糖尿病并發(fā)AS 以甘油三酯/極低密度脂蛋白和高密度脂蛋白水平的異常表現(xiàn)為主［27］。丁酸鹽通過激活SCFAs 受體GPR109A，減少總脂肪酶活性從而抑制甘油三酯的合成和積累，也可以激活脂肪細(xì)胞中的環(huán)氧合酶2、磷脂酶A2 發(fā)揮抗脂解作用，同時(shí)亦觀察到丁酸鹽治療組的動(dòng)脈斑塊由較厚的纖維帽和較低比例的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)組成，這兩者都是穩(wěn)定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的特征［28］。另有研究［29］報(bào)道丁酸鈉還可以通過激活NRF2 信號(hào)通路減輕糖尿病對(duì)動(dòng)脈內(nèi)皮的氧化應(yīng)激和炎性刺激。由此推測(cè)，在早期補(bǔ)充丁酸鹽可能對(duì)防治糖尿病大血管病變有一定積極作用。

2.2.4 氧化三甲胺TMAOTMAO 的循環(huán)濃度是糖尿病大血管病變的重要危險(xiǎn)因素之一，多項(xiàng)研究揭示了升高的TMAO 血漿水平與糖尿病大血管病變的不良心血管事件增加之間的關(guān)聯(lián)［30-31］。一項(xiàng)測(cè)定中國(guó)冠心病患者（有或沒有T2DM）血漿TMAO 水平的研究分析也提示了TMAO 表達(dá)與冠心病/T2DM 之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)［32］。此外，微生物移植研究揭示血糖控制受損、動(dòng)脈粥樣硬化易感和TMAO 的產(chǎn)生都可以通過微生物群傳播的特征也印證了三者的聯(lián)系［33］，完整地將TMAO 與糖尿病和大血管疾病聯(lián)系起來。

元生物途徑能夠利用一個(gè)潛在的新模型來研究腸道代謝的影響，而不依賴于將腸道生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性作為終點(diǎn)進(jìn)行比較［34］。微量營(yíng)養(yǎng)素如磷脂酰膽堿、甜菜堿和左旋肉堿可以通過腸道微生物群依賴的三甲胺（TMA）生成和隨后的吸收參與糖尿病大血管病變的發(fā)展。血漿TMAO水平升高是T2DM 患者合并頸動(dòng)脈粥樣硬化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可能成為評(píng)估DM 患者大血管并發(fā)癥的新指標(biāo)［35］。除關(guān)聯(lián)研究之外，MIAO 等［36］發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生TMAO 的黃素單加氧酶3（FMO）是重要的胰島素靶標(biāo)。在肝臟特異性胰島素受體敲除（LIRKO）小鼠中敲除FMO3 可以抑制FoxO1（代謝控制的中心節(jié)點(diǎn)），改善胰島素耐受性，阻止高血糖的發(fā)展；FMO3 敲除還可以預(yù)防高膽固醇血癥和動(dòng)脈粥樣硬化［36-37］。TMAO 還參與了血栓形成，降低TMAO 可能減緩血栓形成［38］。雖然參與TMAO 代謝的菌群種類尚未明確，但越來越多的證據(jù)表明TMAO 在糖尿病大血管的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，因此，更積極和具體的飲食和藥物治療也是下一步需要研究的重點(diǎn)。

2.2.5 H2S據(jù)報(bào)道，胱硫醚γ-裂解酶（CSE）是腸道H2S 產(chǎn)生的主要來源，在CSE 的催化下，L-半胱氨酸和L-同型半胱氨酸轉(zhuǎn)化為H2S［39］。H2S 可通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激水平，降低炎癥反應(yīng)，抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和平滑肌細(xì)胞增殖等途徑減緩糖尿病血管病變速度［40］，但研究主要集中在心血管組織酶促產(chǎn)生的H2S 效應(yīng)。近年研究［41］發(fā)現(xiàn)組織中酶合成H2S途徑的CSE 活性顯著降低與缺少微生物群有關(guān)，同時(shí)伴隨合成底物半胱氨酸水平的升高，這些觀察結(jié)果提供了一種假設(shè)，即細(xì)菌產(chǎn)物可能會(huì)影響CSE 活性或表達(dá)。另外，TOMASOVA 等［39］發(fā)現(xiàn)結(jié)腸內(nèi)注射Na2S（一種H2S 供體）可顯著提高門靜脈血漿中硫代硫酸鈉（H2S 氧化產(chǎn)物）水平，而在外周血中未觀察到這種顯著影響，這為Na2S 的血液動(dòng)力學(xué)效應(yīng)取決于H2S 及其衍生物的腸吸收增加提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。根據(jù)以上推測(cè)，腸道細(xì)菌釋放的H2S 亦可參與糖尿病血管病變，調(diào)控腸道H2S可能成為治療該病的新靶點(diǎn)。

3 總結(jié)與展望

糖尿病大血管病變屬于心血管疾病高風(fēng)險(xiǎn)類別，一種有效且方便的用于監(jiān)測(cè)糖脂代謝紊亂的生物標(biāo)志物對(duì)于預(yù)防重大心腦血管事件是非常重要的。本研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)菌群占比和代謝物的聯(lián)合標(biāo)記有成為糖尿病大血管病變不良反應(yīng)事件預(yù)后生物標(biāo)志物的潛力，在未來，可用于心腦血管風(fēng)險(xiǎn)分層。腸道微生物及其代謝產(chǎn)物也有望成為糖尿病大血管病變潛在可調(diào)控因素之一，目前益生菌、非吸收性粘合劑、腸道菌群移植、中醫(yī)藥干預(yù)等治療方案在糖尿病大血管病變中的證據(jù)是有限的，仍需要更多的研究明確腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與疾病之間的因果關(guān)系，建立以腸道菌群為靶點(diǎn)治療糖尿病大血管病變的新策略。