梁燕，高靜，2△

急性心肌梗死（AMI）是心血管系統(tǒng)危重癥之一，具有發(fā)病率高、發(fā)展迅速、致殘率及死亡率高等臨床特征，是心血管疾病防治的重中之重［1］。乳酸桿菌作為人體腸道中重要的有益菌種，可能與AMI的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。多組學分析顯示，AMI 患者的腸道微生物群及其代謝物與冠狀動脈正常者或穩(wěn)定型冠狀動脈性心臟病（CHD）患者不同，其中乳桿菌屬的一些菌種有助于區(qū)分AMI和穩(wěn)定型CHD［2］。本文回顧了近年來乳酸桿菌及相關(guān)代謝產(chǎn)物參與AMI的發(fā)生、發(fā)展、診斷及治療的研究進展，為AMI 的診療提供新的思路。

1 乳酸桿菌的特性

人體腸道中含1 000種以上細菌，每種又包括許多亞種，總數(shù)量超過1×1014。腸道菌群主要由5個門構(gòu)成：厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門以及疣微球菌門，其中又以厚壁菌門和擬桿菌門最具優(yōu)勢，占整個菌群的95%以上。健康的人體腸道是一個由微生物、宿主、環(huán)境三者組成的平衡統(tǒng)一體。

乳酸桿菌屬于厚壁菌門，芽孢桿菌綱，乳桿菌目，乳桿菌科，乳桿菌屬，是不產(chǎn)生芽孢的革蘭陽性菌，具有耐酸性，適宜pH值5.5～6.2，適宜溫度30～40 ℃。乳酸桿菌的形狀多樣，包括長狀、細長狀、彎曲狀、短桿狀和棒形球桿狀，一般會形成鏈。哺乳動物消化系統(tǒng)定植的乳桿菌屬主要包括植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、唾液乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、乳酸乳桿菌和干酪乳桿菌等［3］。

在體內(nèi)，乳酸桿菌能夠合成人體必需的維生素和氨基酸，促進機體對礦物質(zhì)的吸收，更重要的是可以通過抑制有害微生物的生長達到改善腸道微生態(tài)的效果。乳酸桿菌的一些代謝產(chǎn)物可以影響體內(nèi)外免疫反應，如調(diào)節(jié)T細胞亞群、增強體液免疫等。另外，乳酸桿菌還能通過促進共沉淀、黏附膽固醇，從而發(fā)揮降血壓、降血脂、預防心血管疾病等功能［3］。故深入研究乳酸桿菌在預防和治療心血管疾病方面的作用具有極其重要的意義。

2 乳酸桿菌通過腸道代謝物發(fā)揮作用

腸道中的乳酸桿菌產(chǎn)生乳酸、短鏈脂肪酸（SCFAs）等代謝物，同時調(diào)節(jié)其他代謝物，如血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制（ACEI）肽、氧化三甲胺（TMAO）、膽汁酸等。乳酸桿菌通過這些中間產(chǎn)物發(fā)揮生物學功能。

2.1 降低血漿TMAO 水平 膳食中的膽堿和肉堿經(jīng)腸道菌群發(fā)酵轉(zhuǎn)化為三甲胺（TMA），被宿主吸收后在肝臟代謝產(chǎn)生TMAO。宿主體內(nèi)肉堿→γ-丁基甜菜堿→TMA→TMAO的轉(zhuǎn)化通路可以抑制膽固醇逆向轉(zhuǎn)運，導致泡沫細胞形成和血管炎癥，從而促進CHD的發(fā)?。?］。TMAO 通過激活絲裂原活化蛋白激酶、細胞外信號相關(guān)激酶和核因子-κB（NF-κB）通路誘導人主動脈內(nèi)皮細胞和血管平滑肌細胞的炎癥基因表達［5］。另外，在人臍靜脈內(nèi)皮細胞和載脂蛋白E（ApoE）缺乏小鼠的主動脈，TMAO 可通過抑制超氧化物歧化酶（SOD）2以及去乙?；窼irt 3的活性，誘導產(chǎn)生活性氧（ROS），特別是產(chǎn)生線粒體ROS［6］。TMAO的升高還與其他改變有關(guān)，如利鈉肽水平升高、肺水腫和心臟功能改變，可促進心臟纖維化、心力衰竭進展和高血壓的發(fā)展［7］。近年來臨床研究發(fā)現(xiàn)血漿TMAO水平可用于預測急性冠脈綜合征（ACS）患者短期和長期主要不良心血管事件（MACE），血漿TMAO 水平越高，患者的MACE 發(fā)生率越高［8-9］。

TMAO受飲食影響和腸道微生物群的調(diào)控。素食者體內(nèi)TMAO水平較低，而不同菌株，如產(chǎn)氣腸桿菌、植物乳桿菌和副干酪乳桿菌可通過腸道菌群重構(gòu)降低TMAO 和TMA 水平，從而減少動脈粥樣硬化斑塊的面積［7，10］。因此調(diào)控相關(guān)腸道菌群，減少TMAO的產(chǎn)生可能成為抑制動脈粥樣硬化的一個潛在途徑。

2.2 調(diào)節(jié)膽汁酸代謝 人體攝入的膽固醇經(jīng)肝臟代謝生成初級膽汁酸后隨膽汁入腸，并在回腸遠段與?；撬岷透拾彼峤Y(jié)合形成膽鹽，然后在消化球菌、雙歧桿菌、梭狀芽胞桿菌等腸道菌群和膽鹽水解酶的共同作用下生成次級膽汁酸，此為膽固醇排泄的主要途徑。血清總膽汁酸（TBA）水平能反映正常肝膽條件下的腸肝循環(huán)和膽汁酸的合成。一項前瞻性研究連續(xù)納入了80例接受冠狀動脈造影的患者，對其采用液相色譜法測定循環(huán)TBA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CHD患者的平均血清TBA 濃度比非CHD 患者低2 倍［11］。本課題組研究結(jié)果也提示血清TBA 水平與ACS 患者冠狀動脈病變嚴重程度及心源性死亡發(fā)生率高度獨立相關(guān)［12］。

膽汁酸信號作用于多個受體，其中膽汁酸G 蛋白偶聯(lián)受體5（TGR5）和法尼醇X受體（FXR）是膽汁酸調(diào)節(jié)的最佳靶點。膽汁酸通過FXR 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)，特別是極低密度脂蛋白（VLDL）的產(chǎn)生。對缺血心臟組織進行膽汁酸靶向代謝組學發(fā)現(xiàn)，膽酸和去氧膽酸增加可導致FXR 過表達，促進脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞分泌血管生成素樣蛋白4（ANGPTL4），提高其促血管生成能力。靶向膽汁酸-FXR軸可能是治療心肌梗死（MI）的新策略［13］。

目前發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌可通過腸道FXR-成纖維細胞生長因子15（FXR-FGF-15）信號通路增加膽汁酸排泄，降低肝臟膽汁酸水平［14］。因此，通過膽汁酸代謝途徑調(diào)控血脂水平，延緩冠狀動脈粥樣硬化進展并減少ACS的發(fā)生可能是乳酸桿菌作用的途徑之一。

2.3 水解產(chǎn)生ACEI 肽 研究表明，多種乳酸桿菌可用于發(fā)酵乳制品，其蛋白水解系統(tǒng)在發(fā)酵過程中可水解牛奶蛋白，從而釋放功能多肽，其中之一便是ACEI 肽［15］。ACEI 肽主要作用于腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS），發(fā)揮控制血壓、保護靶器官的作用。此外，ACEI肽能夠逆轉(zhuǎn)左心室肥厚，保護缺血心肌，減輕心肌損傷所致的心律失常，預防心力衰竭等。既往研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌QS670發(fā)酵的牛奶具有降壓作用，進一步研究表明發(fā)酵產(chǎn)生的乳清蛋白中可純化出ACEI 肽，ACEI 肽的產(chǎn)生與不同乳桿菌的蛋白水解活性相關(guān)［16］。目前瑞士乳桿菌已廣泛用于乳制品中生成ACEI肽。Wu等［17］從德氏乳桿菌QS306發(fā)酵的牛奶中分離并鑒定出一種高效ACEI 肽。但通常情況下食物在胃腸道消化液的作用下其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被分解，腸上皮細胞進一步將短鏈肽類徹底水解后釋放進入血液，故乳制品中的ACEI肽發(fā)揮降壓作用的具體途徑需要更多的研究論證。

2.4 產(chǎn)生SCFAs 腸道細菌發(fā)酵膳食纖維可產(chǎn)生SCFAs，其中乙酸、丙酸和丁酸含量位居前三［18］。多種乳酸桿菌可產(chǎn)生SCFAs，其中鼠李糖乳桿菌和格氏乳桿菌PA 16/8 可產(chǎn)生丙酸，嗜酸乳桿菌CRL 1014 可產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸，唾液乳桿菌亞種JCM 1230 和敏捷乳桿菌JCM 1048 可產(chǎn)生丙酸和丁酸［19］。此外，包括上述菌株在內(nèi)的乳桿菌屬均可產(chǎn)生乳酸，乳酸鹽可轉(zhuǎn)化為不同的SCFAs。SCFAs 通過抑制白細胞介素（IL）-6、IL-1β和腫瘤壞死因子α（TNF-α）的表達發(fā)揮抗炎作用，并可影響DNA 甲基化以增加調(diào)節(jié)性T 細胞（Tregs）數(shù)量，從而發(fā)揮心血管保護作用［20］。一項包含1 253 例患者的大型橫斷面研究探討了SCFAs 與CHD 的相關(guān)性，結(jié)果表明CHD 患者的丙酸鹽水平顯著低于非CHD 患者（5.75 μmol/Lvs. 6.53 μmol/L，P＜0.001），Logistic 回歸分析顯示丙酸鹽作為CHD 預測因子的OR值為0.94（P=0.002）［21］，提示丙酸鹽水平可作為冠狀動脈疾病的獨立預測因子。Tang 等［22］通過構(gòu)建小鼠模型發(fā)現(xiàn)膳食補充SCFAs 有助于在MI 后提高宿主髓系細胞水平，維持心肌修復能力，增加小鼠MI 后存活率。SCFAs的免疫調(diào)節(jié)作用及其對心血管健康的重要性正逐漸引起關(guān)注。對于心血管疾病患者，改變生活方式、調(diào)節(jié)體內(nèi)SCFAs 水平可能是一種有效的非藥物預防策略。

2.5 參與芳香族氨基酸代謝 芳香族氨基酸經(jīng)腸道菌群分解代謝后產(chǎn)生多種代謝物，可調(diào)節(jié)局部和全身免疫，參與代謝和神經(jīng)元反應。芳香族氨基酸之一的色氨酸可在特異性乳酸桿菌菌株作用下生成吲哚相關(guān)代謝物，如羅伊氏乳桿菌、約翰遜乳桿菌、嗜酸乳桿菌和穆氏乳桿菌等通過芳香族氨基酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ArAT）和吲哚乳酸脫氫酶（ILDH）產(chǎn)生吲哚-3-醛（IAld）［23］。吲哚可減少促炎細胞因子IL-8的產(chǎn)生和NF-κB的表達，誘導抗炎因子IL-10的分泌，維持腸道免疫屏障的穩(wěn)定［24］。研究發(fā)現(xiàn)，膳食補充吲哚-3-丙酸（IPA）可延緩ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展，進一步的體外研究表明，IPA可促進巨噬細胞中的膽固醇外排，與miR-142-5p/ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A1（ABCA1）通路的調(diào)控有關(guān)［25］。IPA/miR-142-5p/ABCA1 途徑可能是一個潛在的動脈粥樣硬化干預靶點。

3 乳酸桿菌在AMI中的作用機制

目前研究認為，AMI 是冠狀動脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定/破裂繼發(fā)血小板聚集、血栓形成所致，心肌組織在此基礎上發(fā)生炎癥、氧化應激等一系列病理生理改變，導致心肌細胞發(fā)生凋亡［26］，近年來研究認為鐵死亡也是MI后細胞程序性死亡的方式之一［27］。循證研究發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌直接或通過TMAO、SCFAs、膽汁酸等中間代謝產(chǎn)物間接參與脂質(zhì)代謝［28］、炎癥及氧化應激［29］、血栓形成［30］、鐵死亡［31］等，可能與AMI的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

3.1 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝 TMAO可抑制膽汁酸的合成和肝臟轉(zhuǎn)運，并上調(diào)巨噬細胞清道夫受體（SRA）和CD36的表達，導致巨噬細胞中的膽固醇沉積和泡沫細胞形成［32］。口服發(fā)酵乳桿菌ZJUIDS06 可通過促進肝臟中膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2（SREBP2）、低密度脂蛋白受體（LDLR）和膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1）的表達來誘導結(jié)腸SCFAs 升高并降低血脂［33］。發(fā)酵乳桿菌CQPC07可通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝有效控制高脂飲食引起的小鼠體質(zhì)量增加，緩解慢性輕度炎癥和肝損傷［28］。黏膜乳桿菌DPC 6426 可調(diào)節(jié)Apo E-/-小鼠的膽汁酸組成及免疫反應，減輕血脂異常和高膽固醇血癥，顯示出潛在的心臟保護特性［34］。一項雙盲隨機對照試驗（RCT）中將50 例高膽固醇患者隨機分組為每天服用副干酪乳桿菌TISTR 2593 組和安慰劑組，結(jié)果表明服用TISTR 2593可顯著降低血清低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平，并提高血清Apo E 和脂聯(lián)素水平［35］。因此乳酸桿菌可通過多種代謝物調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，從而抑制冠狀動脈粥樣硬化的發(fā)展，減少AMI的發(fā)生。

3.2 抑制炎癥及氧化應激 乳酸桿菌可通過抑制炎癥及氧化應激，改善多器官缺血再灌注損傷（IRI）［36-37］。Yan 等［38］研究顯示，血液和糞便的SCFAs 水平與血管鈣化程度呈負相關(guān)，攝入丙酸可提高大鼠SCFAs水平，降低脂多糖，減少巨噬細胞浸潤，抑制炎性因子分泌，改善血管鈣化。另一項研究表明，丙酸鹽通過G 蛋白偶聯(lián)受體1（GPR1）緩解血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）誘導的小鼠心肌IRI［39］。Koppinger 等［40］預先給予大鼠口服羅伊氏乳桿菌6周，然后建立心肌IRI 模型并進行評估，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，口服羅伊氏乳桿菌的大鼠IL-6水平明顯降低，心肌損傷面積減小。Wang等［29］通過建立大鼠心肌IRI 模型，發(fā)現(xiàn)滅活乳酸桿菌可通過抑制NF-κB信號通路降低血清丙二醛（MDA）水平，增加SOD活性，減少MI 面積和內(nèi)皮細胞凋亡率，有效改善氧自由基引起的心肌IRI。

3.3 減少血栓形成 乳酸桿菌減少血栓形成主要通過抑制TMAO 實現(xiàn)。TMAO 可增加血小板對固定膠原蛋白的黏附，促進細胞內(nèi)存儲鈣的釋放以增加血小板高反應性，并誘導血管組織因子和血管細胞黏附分子（VCAM）1 的表達，從多方面促進血栓形成［41］。Hsu 等［30］發(fā)現(xiàn)，干酪乳桿菌可降低厚壁菌門與擬桿菌門的比例，降低TMAO水平，而副干酪乳桿菌可抑制膽堿的吸收，使TMA 和TMAO 的產(chǎn)生減少。一項雙盲RCT納入了20名健康男性，隨機分配口服包括嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌GG、動物雙歧桿菌和長雙歧桿菌在內(nèi)的復合制劑或安慰劑，干預4 周后發(fā)現(xiàn)口服復合制劑的受試者血清TMAO 明顯降低［42］。

3.4 抑制鐵死亡 鐵死亡是一種脂質(zhì)過氧化誘導的調(diào)節(jié)性細胞死亡形式。MI 發(fā)生時脂質(zhì)過氧化物積累，通過消耗谷胱甘肽過氧化物酶4（Gpx4）誘發(fā)心肌細胞發(fā)生鐵死亡。抑制鐵死亡可通過降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激以及激活轉(zhuǎn)錄因子4（ATF4）-C/EBP 同源蛋白（CHOP）通路來改善MI 后的再灌注損傷［27］，這可能是心肌IRI 治療的一個潛在靶點。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腸道菌群代謝物在體內(nèi)外均可減輕鐵死亡依賴的腸道IRI［43］。研究表明植物乳桿菌299v 可通過驅(qū)動Fe3+/十二指腸細胞色素b（Cyt b）軸介導鐵代謝［31］，而代謝物之一的丁酸鹽可能通過線粒體Ca2+和Gpx4調(diào)節(jié)鐵死亡［44］，這可能是改善心肌IRI的潛在途徑。

4 乳酸桿菌的應用前景

腸道菌群在心血管疾病的進展中起重要作用，目前腸道菌群已成為疾病預防和治療的理想靶點?，F(xiàn)已開發(fā)出旨在控制腸道微生物群組成和/或其代謝物的治療策略，包括飲食干預、糞菌移植、工程益生菌的應用等。

4.1 乳酸桿菌的臨床應用 目前已有多項研究發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌具有在AMI中發(fā)揮作用的潛能。一項臨床研究納入20例穩(wěn)定型CHD患者，每天飲用含植物乳桿菌299v（Lp299v）的飲品（200 億CFU），持續(xù)6周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與基線數(shù)據(jù)相比，補充Lp299v 后患者的循環(huán)IL-8 和IL-12 水平降低，丙酸水平升高［45］。Moludi 等［46］采用單中心雙盲RCT 納入44 例接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的AMI 患者，隨機分配接受含1.6×109CFU 的鼠李糖乳桿菌GG 或安慰劑，發(fā)現(xiàn)與安慰劑組相比，補充鼠李糖乳桿菌GG 12 周后患者血清MDA和超敏C反應蛋白均明顯降低，提示鼠李糖乳桿菌GG可減輕炎癥和氧化應激，并有助于改善或預防抑郁癥狀。另外，該團隊發(fā)現(xiàn)服用鼠李糖乳桿菌GG的患者TMAO水平顯著降低，左室舒張末期容積、左室收縮末期容積及射血分數(shù)得到改善，提示給予鼠李糖乳桿菌GG可能對MI患者的心臟重塑過程有益［47］。國內(nèi)正在進行的一項大型RCT（中國臨床試驗注冊中心注冊號：ChiCTR2000038797）［48］納入了2 594例AMI成年患者，住院期間口服長雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌和糞腸球菌組成的復合制劑或僅接受標準治療方案，最長30 d，入院后第30 天進行電話隨訪，觀察患者的院內(nèi)死亡率及預后是否得到改善，未來研究結(jié)果可能為乳酸桿菌作為AMI 的補充治療提供新的證據(jù)。

然而，目前乳酸桿菌在AMI中的作用尚存爭議。首先，乳酸桿菌只有到達結(jié)腸并達到一定的活菌數(shù)量才能發(fā)揮作用，在此之前口腔及胃腸道消化液的分解可導致大部分菌株失活，極大程度上削弱了菌群的功效。另一方面，如果患者腸黏膜屏障遭到破環(huán)或發(fā)生病變，菌群有異位入血引發(fā)敗血癥的風險，嚴重時甚至威脅生命。

4.2 乳酸桿菌的轉(zhuǎn)化應用

4.2.1 糞便菌群移植 糞便菌群移植（FMT）是一種將供體糞便移植到受者腸道來重塑微生物群組成和恢復健康狀態(tài)的有效方法。在肥胖患者中進行的一項雙盲RCT 發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT 可增強腸道細菌對膽汁酸的代謝作用，并延緩糖耐量受損的進展［49］。需要注意的是，F(xiàn)MT的供體選擇需非常慎重，否則可能發(fā)生代謝紊亂和免疫異常，甚至誘發(fā)癌變等不良后果。

4.2.2 工程益生菌 工程益生菌是經(jīng)過組學技術(shù)改造的微生物，可作為一種創(chuàng)新療法用于感染、炎癥、代謝相關(guān)及癌癥等多種疾病的治療。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于乳酸桿菌設計的工程益生菌可用于感染性疾病的治療［50］，但有關(guān)MI的研究尚未開展。

5 小結(jié)與展望

基于目前研究結(jié)果已知，AMI 發(fā)生時存在腸道菌群的改變，包括大腸桿菌、鏈球菌和腸桿菌科水平的升高以及乳酸桿菌水平的降低，其中乳酸桿菌及其相關(guān)的代謝產(chǎn)物，如TMAO、膽汁酸、SCFAs 等參與AMI的發(fā)生發(fā)展等病理生理過程。后續(xù)可以將宏基因組學、代謝組學以及蛋白質(zhì)組學等結(jié)合起來，進一步深入研究乳酸桿菌及相關(guān)代謝產(chǎn)物，從細胞和分子水平探索其作用機制，為AMI的診療提供方向。另外，更多高質(zhì)量的臨床研究尚需開展，并對乳酸桿菌的安全性進行臨床評估，為AMI 的治療提供強有力的循證醫(yī)學證據(jù)。