陳夢琪 劉正霞 魯翔

CHD因其高發(fā)病率及高死亡率成為全球廣泛關注的公共衛(wèi)生問題，尤其是老年群體患CHD的比例日益增高。CHD不僅僅是一種慢性炎癥性疾病，還是一種慢性代謝性疾病。近年來，許多研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群及其代謝產物與CHD的發(fā)生發(fā)展有關[1]，因此，合理地調控機體腸道菌群及其代謝產物可能對CHD的防治具有重要意義。

1 腸道菌群簡介

腸道菌群指腸道中寄居的大量細菌，是與宿主以共生關系存在于腸道內的復雜群落。人類和腸道菌群的共存始于數(shù)百萬年前，經(jīng)過不斷的進化繁衍，腸道菌群與宿主之間逐漸形成了平衡，并在營養(yǎng)吸收、調節(jié)免疫及內分泌等方面起著重要作用。腸道菌群的細菌數(shù)量高達1014個，擬桿菌門和厚壁菌門占腸道細菌群落的90%以上，所以厚壁菌門與擬桿菌門的比值是反映腸道菌群紊亂的重要指標[2]。腸道菌群大約包含330萬個基因，約為人類基因的150倍，現(xiàn)有的技術手段如指紋圖譜分析技術、分子雜交技術、實時熒光定量PCR技術和高通量測序技術等在很大程度上打破了以往對菌群研究的局限，提高了菌群檢測的豐度和多樣性，極大地提高了我們對腸道菌群與宿主之間復雜關系的理解。腸道菌群作為人類“第二”器官，其通過能量吸收、物質代謝、免疫應答等途徑參與人體生命活動。由于菌群受到多種因素影響而處于動態(tài)變化過程中，故不同生命階段和不同環(huán)境下的菌群存在很大的差異性[3]。當腸道菌群穩(wěn)態(tài)被打破后，可能會引發(fā)多種代謝性疾病、炎癥性疾病甚至腫瘤等，嚴重威脅人類生命健康。

2 腸道菌群對CHD的影響

腸道菌群可以通過直接調節(jié)食物中能量的攝取而影響機體糖脂代謝；也可以間接改變腸道通透性影響機體循環(huán)中內毒素的水平和炎癥反應，從而影響CHD的發(fā)生發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，CHD病人腸道菌群穩(wěn)態(tài)被破壞，厚壁菌門/擬桿菌門的比值顯著升高，表明該比值的升高可能是CHD發(fā)展的一個促成因素[4]。此外，Chan等[5]在高脂喂養(yǎng)的載脂蛋白E基因敲除小鼠中發(fā)現(xiàn)，外源性給予鼠李糖乳桿菌(益生菌)可以降低小鼠的血漿脂肪酸結合蛋白、膽固醇和TG水平，從而減少動脈粥樣硬化斑塊的形成。Malik等[6]發(fā)現(xiàn)CHD病人每天服用植物乳桿菌299v，6周可顯著改善心臟血管內皮功能。上述研究結果提示，腸道菌群平衡失調，尤其是有害菌群比例升高可以促進CHD的發(fā)生發(fā)展，而益生菌可以有效控制CHD的危險因素,從而延緩CHD的進展。

3 腸道菌群代謝產物對CHD的影響

3.1 腸道菌群代謝產物阻礙CHD的進展

3.1.1 短鏈脂肪酸：腸道菌群通過發(fā)酵分解碳水化合物和蛋白質等飲食產生短鏈脂肪酸，主要包括醋酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。這些以離子形式存在的脂肪酸可以進入門靜脈循環(huán)系統(tǒng)激活G蛋白偶聯(lián)受體等多種短鏈脂肪酸受體，通過抑制腫瘤壞死因子和NF-κB信號通路調節(jié)機體免疫應答，降低膽固醇水平和細胞間黏附分子表達，改善血管內皮功能，從而減緩動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。同時，短鏈脂肪酸對維持腸道上皮細胞屏障功能具有一定作用，可改善腸道通透性，從而減少機體炎性反應。目前短鏈脂肪酸在多種疾病中的有益作用已被廣泛報道[7]。

3.1.2 次級膽汁酸：膽汁酸是由肝細胞合成，通過膽道途徑釋放到腸道中，然后在腸道菌群的作用下產生次級膽汁酸，促進腸道吸收脂質營養(yǎng)。游離的次級膽汁酸具有多效性和激素活性，是有效的抗炎分子。他們通過作用于法尼醇X受體(FXR)和G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體(TGR5)進入門靜脈循環(huán)，觸發(fā)激素樣信號，調節(jié)宿主全身脂質和葡萄糖代謝，同時維持腸道內屏障結構的完整性和通透性，減少促炎因子的釋放[8]。一項臨床研究發(fā)現(xiàn)，血清石膽酸(次級膽汁酸的一種)可能是冠狀動脈粥樣硬化的獨立預測因子[9]。

上述證據(jù)表明，短鏈脂肪酸和次級膽汁酸對CHD的進展有明顯阻礙作用，那么可以設想，通過改變飲食結構或者其他手段，外源性補充短鏈脂肪酸和次級膽汁酸以及這兩種物質的前體，可能成為CHD防治的新靶點。

3.2 腸道菌群代謝產物促進CHD的進展

3.2.1 氧化三甲胺(trimetlylamine oxide，TMAO)：TMAO是一種具有生物活性的菌群相關代謝產物，先由富含磷脂酰膽堿、膽堿和左旋肉堿等肉類膳食通過腸道菌群代謝產生三甲胺，然后再被肝臟中的黃素單氧化酶迅速氧化為TMAO[10]。多項研究發(fā)現(xiàn)，TMAO可以降低肝臟中膽固醇7α-羥化酶的表達，從而抑制膽固醇的轉運，導致細胞中膽固醇積聚，泡沫細胞形成增多；TMAO還能激活NLRP3炎性小體并增加細胞內鈣離子的釋放，增強血小板反應活性和血栓形成風險，造成血管內皮損傷并加速脂質斑塊附著[11]。一項臨床試驗研究了2235例CHD病人空腹血漿TMAO水平與5年以上死亡率之間的關系，發(fā)現(xiàn)血漿TMAO水平較高的病人死亡風險增加了約4倍[12]。一項包含了17項臨床研究共26 167例研究對象的薈萃分析顯示，TMAO水平與心血管死亡率呈正相關，TMAO可以獨立預測CHD病人的死亡風險，而不依賴于其他預測因子如BNP、IL-18和hs-CRP等[13]。由此推測，臨床中加強對CHD高危人群血漿TMAO的定期監(jiān)測，有助于CHD的進展甚至預后的判斷。

3.2.2 苯乙酰谷氨酰胺(phenylacetylglutamine，PAGln):PAGln是人類腸道菌群通過代謝將膳食中的苯丙氨酸轉化成苯乙酸，再與谷氨酰胺結合生成的代謝物質。Hazen團隊將初始隊列(n=1162)人群的血漿進行非靶向代謝組學分析，發(fā)現(xiàn)PAGln與主要心血管不良事件(MACE)相關。然后利用質譜靶向檢測方法對獨立的4000例受試者(驗證隊列)血漿進行分析，發(fā)現(xiàn)患有MACE的受試者血漿PAGln水平較高(與非MACE病人相比，P<0.0001)。此外，對傳統(tǒng)心臟危險因素如hs-CRP等進行調整后，較高水平的PAGln仍然可以作為MACE發(fā)生的獨立預測因子。在人全血、分離的血小板和小鼠頸動脈損傷模型中發(fā)現(xiàn)，PAGln通過腎上腺素能受體發(fā)揮作用，顯著影響血小板的功能，增強血小板與膠原基質的黏附，促進鈣離子水平升高，從而加速體內血小板的凝集和血栓的形成，導致血管內皮損傷，最終影響動脈粥樣硬化的進展[14]。

3.2.3 其他代謝產物:脂多糖又稱內毒素，是一種脂質和多糖的復合物，曾在革蘭氏陰性菌細胞壁的外壁中被發(fā)現(xiàn)。腸道微生物來源的脂多糖可以穿過腸道黏膜進入系統(tǒng)循環(huán)，直接升高胞漿內的鈣離子濃度，對細胞產生損傷；也可以與跨膜受體結合后激活免疫細胞釋放炎癥介質，增加微血管通透性，引起血小板與血管壁的黏附反應。脂多糖是天然免疫信號中有效的激活劑之一，他可以引發(fā)過敏、自身免疫反應和慢性炎癥等疾病狀態(tài)[15]。研究表明，脂多糖通過TLR4MyD88-NFB通路啟動炎癥因子轉錄，誘導IL-1、IL-6和TNF-α的釋放，引發(fā)慢性低度炎癥，對CHD的進展起著重要的促進作用[16]。

4 臨床指導防治CHD的發(fā)生發(fā)展

4.1 調整飲食 腸道菌群及其代謝產物與宿主飲食息息相關。Marques等[17]通過給予小鼠高纖維飲食及補充短鏈脂肪酸來降低小鼠腸道菌群中厚壁菌門和擬桿菌門的比值，增加細菌的豐度，從而降低基礎血壓，減少心肌纖維化。目前，美國健康協(xié)會推薦的地中海飲食在降低心血管疾病風險和預防其他慢性炎癥性疾病方面的作用已經(jīng)被廣泛地證明，尤其在老年人中效果更為顯著[18]。地中海飲食結構中含有大量的蔬菜、新鮮水果、谷類食品、橄欖油和其他富含抗氧化劑的食物，其中水果蔬菜富含大量天然的兒茶素，可以降低全身血壓，同時減少動脈粥樣硬化、血小板活化和血栓形成[19]。富含膳食纖維的谷類和水果蔬菜經(jīng)腸道消化后產生腸內酯，被認為是潛在的抗氧化劑，可以降低急性冠脈事件的風險。2017年的一項薈萃分析顯示，腸內酯濃度升高，心血管疾病死亡風險可降低45%[20]。堅持類似地中海飲食結構可以減少血漿中LDL水平，促進抗氧化基因的表達，同時穩(wěn)定腸道微生態(tài)，促進有益腸源性代謝產物的生成，是CHD有效的預防手段。

4.2 藥物干預

4.2.1 益生菌：益生菌是一種活性微生物，能夠選擇性地促進宿主腸道中一種甚至多種有益菌的生長。動物實驗顯示，給高脂喂養(yǎng)的載脂蛋白E基因敲除小鼠喂食鼠李糖乳桿菌GG,可以降低小鼠血清TG和膽固醇水平，減輕肝臟、腸系膜和皮下脂肪組織的重量，縮小動脈粥樣硬化斑塊的面積[5]。此外有研究證明，嗜酸乳桿菌可劑量依賴性地降低載脂蛋白E基因敲除小鼠血清中的TNF-α和LDL的水平，提高IL-10的水平和超氧化物歧化酶的活性，降低小鼠炎癥水平[21]。上述研究證實,適當補充益生菌可以穩(wěn)定腸道菌群的結構和腸道屏障，激活免疫系統(tǒng)，控制炎癥水平，調節(jié)糖脂代謝。因此，益生菌防治CHD是未來的發(fā)展方向，有待進一步研究。

4.2.2 抗生素：大量臨床流行病學調查顯示，細菌、病毒等病原微生物感染也可能是CHD的發(fā)病因素?？股乜梢越档鸵蚋腥疽鸬内吇装Y因子的產生和表達，減少血管內皮細胞和平滑肌細胞的損傷。阿奇霉素能夠降低肺炎衣原體感染的CHD病人的hs-CRP和IL-6等炎癥標志物水平，從而減緩動脈粥樣硬化的發(fā)展[22]。同時有研究證實，抗生素可以通過調節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)，改變菌群的比例和豐度，作用于CHD的發(fā)生發(fā)展過程，從而預防治療CHD。動物實驗發(fā)現(xiàn)，氨芐西林能夠降低血清膽固醇水平，通過減少LDL和極低密度脂蛋白的產生而縮小動脈粥樣硬化病變區(qū)域[23]。但是應用抗生素治療也存在不良反應，尤其是老年病人，抗生素的使用是否對CHD有保護作用仍然沒有明確的答案。

4.2.3 其他干預手段：上述提到了TMAO的致動脈粥樣硬化特性，其生物合成需要通過多個步驟實現(xiàn)。設想在其生物合成通路中加入三甲胺形成過程中生物合成酶的抑制劑，可以間接減少TMAO的產生，從而降低心血管疾病的風險。目前，研究已篩選出一種化合物3，3-二甲基-1-丁醇，該化合物對膽堿裂解酶具有抑制效應，可以減少三甲胺的形成，降低循環(huán)中的TMAO水平，進而終止其對動脈粥樣硬化的促進作用[24]。還有研究發(fā)現(xiàn)產甲烷菌中的某些成員，可以甲基化胺作為生長基質，阻止三甲胺向TMAO轉化，從而減少TMAO的產生[25]?；谏鲜鲈砗Y選出的物質可能成為CHD防治中的新型干預手段。

4.3 糞菌移植 糞菌移植是將供體糞便中的功能菌群導入受體，幫助受體重建腸道菌群結構并保持微生物穩(wěn)態(tài)的一種有效手段。糞菌移植在恢復腸道菌群方面可能比益生菌更長期有效。Gregory等[26]將產生TMAO豐度較高的糞菌移植到正常小鼠體內，發(fā)現(xiàn)小鼠發(fā)生動脈粥樣硬化的風險升高，提示動脈粥樣硬化易感性可以通過腸道菌群移植而傳播，因此推測腸道菌群可能作為CHD的新型治療靶點。然而，糞菌移植目前還存在許多風險和爭議，供體糞菌中的有效成分在現(xiàn)有的技術手段下還不能完全明確，可能會轉移危險代謝物質，尤其對于老年病人來說，會引起新的腸道并發(fā)癥甚至更多更嚴重的不良反應。

5 討論與展望

近年來，由于腸道菌群及其代謝產物在人類疾病中的參與度越來越高，基于目前所有研究，可以認為腸道菌群及其代謝產物是CHD發(fā)生發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，其中既有積極作用，也存在有害影響。值得注意的是，腸道菌群因其數(shù)量龐大、種類繁多、長期處于動態(tài)變化狀態(tài)且容易受到各種環(huán)境因素的影響，導致模型建立困難，臨床前研究還遠遠不夠，腸道菌群影響CHD的具體作用機制在分子水平上無法明確闡述。因此，我們還需要進一步深入探究腸道菌群及其代謝產物與CHD之間的關系，精準靶向干預腸道菌群及其代謝產物，這將為CHD的預防、診療帶來新的希望。