高 標(biāo)，王 施綜述，李紅霞，沈 慧審校

0 引 言

腸道微生物參與并影響機(jī)體功能，近年已成為研究熱點(diǎn)。包括動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥、肥胖、胰島素抵抗和血脂異常等心血管疾病(cardiovasculardisease, CVD)重要風(fēng)險(xiǎn)因素與腸菌的強(qiáng)相關(guān)性不斷被證實(shí)[1]。

1 文獻(xiàn)聚類(lèi)分析

在知網(wǎng)中文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI)檢索主題=“腸道菌群”AND“心血管疾病”，得到165篇文獻(xiàn)。在WoS核心數(shù)據(jù)庫(kù)(1985-2021)檢索，語(yǔ)法：(AK=intestinal microbes OR AK= gut microbiota OR AK=gut flora) AND AK=cardiovascular disease，得到97篇文獻(xiàn)。中英文文獻(xiàn)年發(fā)文量用Excel作圖分析見(jiàn)圖1。

圖1 CNKI和WoS數(shù)據(jù)庫(kù)檢索所得文獻(xiàn)時(shí)間分布

1.1中文文獻(xiàn)將165篇中文文獻(xiàn)題錄導(dǎo)入CiteSpace，合并同義詞后進(jìn)行分析。

除檢索詞外，糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、益生菌、冠心病、糖尿病、心血管、氧化三甲胺、心力衰竭的詞中心性均≥0.03，是十分重要的關(guān)注焦點(diǎn)。共現(xiàn)圖清晰展示了高頻詞分布和重要的聚類(lèi)。除高中心性詞以外，高頻詞代謝綜合征、短鏈脂肪酸也非常令人矚目，見(jiàn)圖2。

圖2 CNKI數(shù)據(jù)主題檢索所得文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)

膏脂轉(zhuǎn)輸、脾主運(yùn)化、細(xì)菌結(jié)構(gòu)成分、細(xì)菌代謝產(chǎn)物、細(xì)菌結(jié)構(gòu)成分、泡沫細(xì)胞形成和磷脂酰膽堿均突現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)(1970-2013年)、強(qiáng)度大(5.78～7.8)，影響深遠(yuǎn)，但現(xiàn)在已經(jīng)變冷。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)且還將繼續(xù)的是高血壓、心力衰竭、冠心病、代謝綜合征、代謝產(chǎn)物和益生菌，突現(xiàn)時(shí)間均較短、較晚(2017-2021年)，見(jiàn)圖3。聚類(lèi)時(shí)間分析發(fā)現(xiàn)：第1、第3、第4大聚類(lèi)文獻(xiàn)為細(xì)菌代謝產(chǎn)物、氧化三甲胺和磷脂酰膽堿，均與TMAO相關(guān)；第2大聚類(lèi)是心血管疾??；第5、第7大聚類(lèi)為代謝性疾病(肥胖、糖尿病)，益生菌為第6大聚類(lèi)。時(shí)間域分析發(fā)現(xiàn)：相關(guān)研究于2013年始呈迸發(fā)，但卻是在2017年后才密集涌現(xiàn)大量重要的關(guān)鍵詞，相關(guān)研究十分活躍。

圖3 CNKI數(shù)據(jù)前12個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞

1.2英文文獻(xiàn)將97篇文獻(xiàn)導(dǎo)入CiteSpace試運(yùn)行后合并同義詞再進(jìn)行聚類(lèi)分析。

除檢索詞外，TMAO、炎癥、左旋肉堿、慢性腎病、代謝綜合征、代謝、高血壓、膽固醇、血壓、飲食所致肥胖、肥胖、胰島素抵抗、微生物群、生態(tài)失調(diào)、鏈脂肪酸、膽汁酸、雙盲、飲食、疾病、多樣性、密度脂蛋白、2型糖尿病、高脂飲食、膽堿、益生菌、死亡率等詞的中心性≥0.03。

共現(xiàn)圖清晰地顯示了高詞頻和中心性相一致的研究聚焦領(lǐng)域，見(jiàn)圖4。

圖4 WoS數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)

突現(xiàn)的關(guān)鍵詞均始于近年(2014-2019年)，說(shuō)明相關(guān)研究趨熱的時(shí)間并不久。飲食所致肥胖關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度最大(2.12)、影響時(shí)間最長(zhǎng)(4年)；炎癥、高脂飲食、內(nèi)毒素所致炎癥和丁酸(短鏈脂肪酸)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為2年且已變冷；當(dāng)前的研究熱點(diǎn)且還在持續(xù)的是風(fēng)險(xiǎn)因素、代謝物、健康和冠心病，見(jiàn)圖5。

圖5 WoS數(shù)據(jù)前21個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞

整體上，英文文獻(xiàn)密集涌現(xiàn)始于2013年，2014-2019年相關(guān)文獻(xiàn)密集發(fā)表，代謝及相關(guān)疾病(慢性腎病、肥胖、高血脂)和心血管疾病為主要的聚類(lèi)，研究也最為集中。包含三甲胺的第2大聚類(lèi)為動(dòng)脈粥樣硬化、包含TMAO的第3大聚類(lèi)代謝綜合征、包含左旋肉堿的第5大聚類(lèi)治療，以及包含(短)鏈脂肪酸的第7大聚類(lèi)高血脂研究最為活躍，并持續(xù)到現(xiàn)在也沒(méi)有衰減的跡象。另外一些聚類(lèi)曾一度受關(guān)注，如氧化應(yīng)激聚類(lèi)(2014-2015)、蒜素聚類(lèi)(2015-2017)、古生菌聚類(lèi)(2014-2015)，現(xiàn)均已經(jīng)趨減。

時(shí)間域圖也表明重要的關(guān)鍵詞密集涌現(xiàn)的時(shí)間為2013-2018年，之后不再有密集涌現(xiàn)的關(guān)鍵詞，說(shuō)明該階段研究熱烈且成熟穩(wěn)定。

1.3綜合分析納入分析的中英文獻(xiàn)數(shù)量差別大(165vs97)，但分析結(jié)果十分相近。說(shuō)明國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究一致、無(wú)脫節(jié)。

中心性>0.03的詞中英文為10vs31。中文頻次≥3的有25個(gè)，英文頻次≥5的有28個(gè)，重疊12個(gè)詞；中文中心性≥0.01的有19個(gè)，英文中心性≥0.03的有31個(gè)，重疊10個(gè)詞。重疊詞除檢索詞外為：代謝類(lèi)、TMAO類(lèi)和益生菌。中文的短鏈脂肪酸中心性為0，但英文為0.08。

兩文獻(xiàn)詞頻和中心性高的詞(或變相詞)：①氧化三甲胺：包括TAMO、肉堿、磷酸膽堿、膽堿等的研究最為熱烈，中文還有細(xì)菌代謝產(chǎn)物也包括TAMO。②代謝：包括代謝、代謝物、代謝綜合征等。代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸中文中詞頻較高，在英文中詞頻和中心性均較高，很受重視。③益生菌詞頻高、中心性均較高(中文還有雙歧桿菌)。

既往的研究熱點(diǎn)中英文有差異。但當(dāng)前且持續(xù)的熱點(diǎn)均包括代謝，英文還有風(fēng)險(xiǎn)因素，中文則是高血壓、心力衰竭、冠心病、代謝綜合征(列舉了風(fēng)險(xiǎn)因素)。可認(rèn)為中英文獻(xiàn)的熱點(diǎn)在當(dāng)前和短期的未來(lái)是一致的！

中英文文獻(xiàn)集群快速增長(zhǎng)和研究最為熱烈的時(shí)間均是2013年；中文文獻(xiàn)高峰時(shí)間為2017-2018年，英文為2015-2019年。

2 代謝性疾病

代謝綜合征(metabolic syndrome, MetS)包括腹部肥胖、胰島素抵抗、血脂異常、高血糖和高血壓等一系列與心血管疾病緊密相關(guān)的臨床問(wèn)題，MetS患者的腸菌構(gòu)成比和多樣性發(fā)生了顯著性變化[2]。

2.1肥胖腸菌生態(tài)失衡導(dǎo)致體重改變[3]，其組成和代謝影響肥胖的發(fā)展[4]，機(jī)制涉及遺傳、代謝和炎性病理生理，調(diào)控腸菌有望重塑代謝譜[5]。腸菌中厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)的比例改變影響獲取熱量的能力[6-7]，BMI值增大伴隨著腸菌多樣性的顯著性下降[8]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高脂飲食改變了小鼠的腸菌組成，抑制多不飽和脂肪酸的腸菌代謝物(10-羥基-順式-12-十八碳烯酸，HYA)生成。補(bǔ)充HYA可減輕高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠肥胖。腸菌對(duì)不飽和脂肪酸的代謝調(diào)節(jié)，能讓宿主對(duì)抗高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖[9]。這些變化是否為適應(yīng)性調(diào)節(jié)，以及對(duì)宿主生理功能的確切影響機(jī)制尚不太清楚。但并不妨礙使用益生菌和腸菌移植作為恢復(fù)腸菌生態(tài)來(lái)治療疾病的嘗試[3]。

2.2糖尿病腸菌發(fā)酵的代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)糖脂代謝,影響生理功能，在2型糖尿病(diabetes mellitus type2, T2DM)的發(fā)病、進(jìn)展中起作用，可考慮為未來(lái)的治療靶點(diǎn)。腸菌經(jīng)外周和中樞調(diào)節(jié)胰島素穩(wěn)態(tài)(生成/清除)[10]，包括胰高血糖素樣肽-1分泌的改變、促炎和胰島素抵抗(益生元可視為胰島素增敏劑)，小腸Sirtuin 1經(jīng)腸-腦軸逆轉(zhuǎn)下丘腦胰島素抵抗，以及腸源性?xún)?nèi)分泌、旁分泌因子和腸菌代謝物作用于肝、胰和腦，從而影響血糖水平。

Tanase等[11]認(rèn)為除上述機(jī)制外，短鏈脂肪酸(SCFAs)、TMAO(trimethylamine N-oxide)、脂多糖、芳香氨基酸及其相關(guān)代謝產(chǎn)物也對(duì)T2DM起作用，腸菌失衡后的免疫致病更是T2DM發(fā)展和微血管并發(fā)癥(視網(wǎng)膜、神經(jīng)疾病和腎病)關(guān)鍵因素。組氨酸代謝生成的咪唑丙酸可改變細(xì)胞對(duì)胰島素的反應(yīng)[12]，降低咪唑丙酸有望成為治療T2DM的新嘗試。

1型糖尿病(T1DM)被認(rèn)為是免疫誘發(fā)，Patrick等[13]發(fā)現(xiàn)T1DM與腸菌改變關(guān)聯(lián)明確，且此關(guān)聯(lián)可能并非僅僅是疾病伴隨現(xiàn)象，但未發(fā)現(xiàn)胰腺功能和腸菌間的直接聯(lián)系。分析認(rèn)為腸菌影響T1DM的機(jī)制可能包括擾亂腸道免疫應(yīng)答及破壞腸黏膜屏障。

2.3共同機(jī)制代謝性疾病與腸菌相關(guān)的共性：①高脂飲食致腸道通透性顯著性調(diào)高，腸上皮細(xì)胞緊密連接閉合帶蛋白-1和封閉蛋白減少。②代謝性?xún)?nèi)毒血癥致炎癥細(xì)胞激活[14-15]，產(chǎn)生大量炎癥因子，如白介素-6、腫瘤壞死因子等，參與輕度炎癥的發(fā)生[16]。③腸菌傳遞的內(nèi)分泌信號(hào)(腸促素1、2)，除胰腺外，中樞神經(jīng)、胃腸、心血管、肝臟、脂肪、肌肉等組織/器官均有受體，產(chǎn)生多重生物學(xué)效應(yīng)，包括影響胰島細(xì)胞功能、能量攝入、營(yíng)養(yǎng)素吸收和能量?jī)?chǔ)存，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)能量平衡[17-19]。④高通量測(cè)序(NGS)和定量PCR均發(fā)現(xiàn)腸菌生態(tài)失衡，產(chǎn)丁酸的羅氏菌屬(R.hominis)和普拉氏梭桿菌(F.prauznitzii)豐度顯著降低[20-21]。丁酸、乙酸和丙酸是腸菌分解膳食纖維而產(chǎn)生的SCFAs，能下調(diào)炎癥因子、上調(diào)腸道激素分泌、參與血糖調(diào)節(jié)[22-23]，可被考慮為飲食肥胖的治療靶點(diǎn)[24-25]。

3 心血管疾病

腸菌與MetS密切關(guān)聯(lián)，MetS是CVD的高危因素，故而CVD與腸菌也不無(wú)關(guān)系。

3.1動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)脈粥樣硬化作為直接病因?qū)е鹿谛牟?，其最?yán)重的類(lèi)型為心肌梗死。

與膽固醇代謝相關(guān)的雙歧桿菌(也與高密度脂蛋白正相關(guān))、乳酸桿菌、擬桿菌、梭菌等的種類(lèi)/比例的失調(diào)是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化患者的重要特征，穩(wěn)定/不穩(wěn)定的粥樣斑塊伴隨著相同/有差異的變化[26]。此間，腸菌調(diào)節(jié)炎癥和生成代謝產(chǎn)物發(fā)揮作用[27-28]，可高效地促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[29]。

腸菌代謝物TMA經(jīng)肝生成的TMAO作為動(dòng)脈粥樣硬化和心臟疾病的有力促進(jìn)者已受到廣泛關(guān)注[30-31]。強(qiáng)力證據(jù)表明TMAO水平與粥樣硬化斑塊大小正相關(guān)性遠(yuǎn)強(qiáng)于原來(lái)認(rèn)識(shí)的甘油三酯、脂蛋白、空腹血糖和甘油三酯[32]，危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)上認(rèn)為的CVD高危因素——低密度脂蛋白[33]。

黃酮柚皮苷在實(shí)驗(yàn)中抑制FXR/FGF15而上調(diào)CYP7A1,促進(jìn)膽固醇中膽汁酸合成,下調(diào)PCSK9/IDOL促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)，是經(jīng)“腸菌-肝-膽固醇軸”的路徑完成的[34]。白藜蘆醇的途徑是相同的，除調(diào)節(jié)膽汗酸的代謝外，還降低了TMAO水平來(lái)改善動(dòng)脈粥樣硬化[35]。

3.2高血壓作為CVD最重要的危險(xiǎn)因素，高血壓與腸菌的關(guān)系也逐漸清晰[36-37]。高血壓患者腸菌的豐度、廣度和分布均發(fā)生了變化，腸菌及代謝物經(jīng)“腸-腦軸”決定了一些血壓相關(guān)激素的變化。

焦慮和心理壓力是血壓升高的常見(jiàn)因素。無(wú)菌小鼠不會(huì)產(chǎn)生焦慮特征[51]，焦慮是經(jīng)腸菌與群體交互共同作用而形成的[52]。Stevens等[38]的研究提示了腸菌在焦慮和高血壓之間所起的橋梁作用。腸菌移植能改善腸菌失衡，減輕因應(yīng)激引起的腸道炎癥、黏膜紊亂和神經(jīng)炎癥，從而改善抑郁、焦慮相關(guān)的癥狀[39]，包括血壓。

腸菌對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響(發(fā)育、發(fā)病和塑形)。由炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激參與的腸菌、腸神經(jīng)、自主神經(jīng)、中樞神經(jīng)組成的、復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，被稱(chēng)為“腸菌-腸-腦軸”[36]，這是目前比較完善的理論闡釋。此軸經(jīng)過(guò)內(nèi)分泌、免疫、代謝和神經(jīng)相聯(lián)系，激活下丘腦-垂體-腎上腺軸，且具有雙向性特點(diǎn)。腸菌參與色氨酸、γ氨基丁酸代謝，影響5-HT[37]、多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素、組胺、腸源肽[38]等神經(jīng)遞質(zhì)，這些遞質(zhì)大多與血壓的調(diào)節(jié)相關(guān)。

抑郁和焦慮通常伴結(jié)腸運(yùn)動(dòng)改變(生理甚至形態(tài)變化)，從而影響腸菌的組成和穩(wěn)定，這也與應(yīng)激引發(fā)腸源性炎癥的發(fā)生機(jī)制一致。

腸菌的重要產(chǎn)物SCFAs影響代謝，繼而與肥胖和高血壓發(fā)生關(guān)聯(lián)[40]。藥物米諾環(huán)素(minocycline)和高果糖(high-fructose)單獨(dú)和共同影響血壓，途徑是影響腸菌改變，致SCFAs受體的表達(dá)的提升，伴隨的是腎素-血管緊張素系統(tǒng)異常激活[41]。

TMAO除影響動(dòng)脈粥樣硬化的形成外，最近的Meta分析證實(shí)TMAO與高血壓存著濃度水平的正向依賴(lài)性的相關(guān)性[42]，更深入的研究會(huì)為臨床治療提供新思路[1]。

4 結(jié) 語(yǔ)

腸菌的多樣性、穩(wěn)定性是健康的重要指標(biāo)，與心血管疾病的相關(guān)性研究相對(duì)較晚，但因心血管疾病的重要性卻更熱，關(guān)鍵性問(wèn)題深入研究的迫切性更強(qiáng)[43]。所幸，分子生物學(xué)、NGS和前瞻性大樣本隊(duì)列研究，聯(lián)合基因組學(xué)和代謝組學(xué)等新興的研究方法日趨成熟[44]，不遠(yuǎn)的將來(lái)有望清晰描繪出心血管疾病的腸菌組成和代謝特征，闡明機(jī)理和因果關(guān)系，為后續(xù)的針對(duì)性診療提供依據(jù)。膳食模式、成分塑造、改變腸菌等措施無(wú)創(chuàng)且易行，未來(lái)，多靶點(diǎn)干預(yù)腸菌及其代謝產(chǎn)物有望成為治療CVD的新選擇。