腸道微生態(tài)與冠心病關(guān)系的研究進展

馬如超，吳晶晶，閆波，3

冠心病（CHD）是指冠狀動脈粥樣硬化引起管腔狹窄或閉塞導(dǎo)致的心肌缺血缺氧或壞死性心臟病，又稱為缺血性心臟?。?］，其傳統(tǒng)危險因素主要為年齡、吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病、CHD家族史、血脂異常、肥胖等［2］。腸道微生態(tài)是人體最主要、復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，其作為動態(tài)平衡的微環(huán)境，可參與機體的新陳代謝［3］。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，CHD患者腸道微生態(tài)與健康對照者存在一定差異［4］，且腸道微生態(tài)失衡會引起或促進CHD發(fā)生發(fā)展，如腸源性內(nèi)毒素在CHD的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用［5］，提示腸道微生態(tài)與CHD有關(guān)。目前，腸道微生態(tài)在CHD的診斷、治療中的作用仍是臨床研究熱點。筆者通過檢索相關(guān)文獻，旨在綜述腸道微生態(tài)與CHD的關(guān)系。

1 腸道微生態(tài)概述

人體內(nèi)的腸道微生物數(shù)量約100萬億個，超過自身細(xì)胞總數(shù)的10倍以上，是人體的“第二基因組”。作為人體最重要、復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，腸道微生態(tài)群體結(jié)構(gòu)是人類遺傳及代謝多樣性的重要原因之一。臨床研究表明，腸道微生物不僅可以分解體內(nèi)有毒物質(zhì)、參與腸上皮細(xì)胞生長和分化、調(diào)節(jié)炎癥及免疫系統(tǒng)，還參與了宿主營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收、代謝［4］；此外，其還受宿主遺傳、飲食等因素影響［5-7］。因此，有學(xué)者認(rèn)為腸道微生態(tài)將有助于揭示疾病的發(fā)生發(fā)展過程，其被認(rèn)為是人體被遺忘的“器官”［8］。目前臨床研究已發(fā)現(xiàn)，腸道微生態(tài)與動脈粥樣硬化［5］、高血壓［9］、心肌梗死［10-11］、心力衰竭［12］、肥胖［13］、糖尿病和腫瘤［14］、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎［7］等疾病有關(guān)。

傳統(tǒng)微生物分離常需要體外培養(yǎng)，但部分腸道微生物在離體條件下無法培養(yǎng)，故研究腸道微生態(tài)需要一種新的培養(yǎng)、分離方法［15-16］。宏基因組學(xué)技術(shù)可以避開傳統(tǒng)微生物分離培養(yǎng)方法，可直接從環(huán)境中分離出基因組序列，最大限度地挖掘微生物資源，是尋找新基因、開發(fā)新生物活性物質(zhì)、研究群落中微生物多樣性的新途徑，常見方法包括依賴功能驅(qū)動篩選和依賴序列驅(qū)動篩選。依賴功能驅(qū)動篩選是從宏基因組文庫中篩選新型酶基因，以目標(biāo)基因表達產(chǎn)物的活性測定為基礎(chǔ)篩選；依賴序列驅(qū)動篩選是基于基因序列本身進行的篩選方法，以序列相似性為基礎(chǔ)，根據(jù)已知功能的基因序列設(shè)計探針或聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）引物，通過核酸雜交或PCR擴增而篩選具有目標(biāo)序列的克隆子［16-17］。

2 腸道微生態(tài)與CHD的關(guān)系

近年研究發(fā)現(xiàn)，動脈粥樣硬化斑塊中存在大量腸道微生物DNA，提示腸道微生態(tài)參與動脈粥樣硬化斑塊形成［18］。WU等［19］采用高通量測序發(fā)現(xiàn)，心肌梗死兔模型腸道微生態(tài)豐富度與正常兔存在差異，且互養(yǎng)菌門、螺旋體門等菌群數(shù)量大于正常兔，提示腸道微生態(tài)與心肌梗死有關(guān)。肥胖和血脂異常是CHD的重要危險因素。FEI等［13］將肥胖患者體內(nèi)菌群移植于無菌小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，無菌小鼠體質(zhì)量增加，提示腸道菌群與肥胖有關(guān)。益生菌被認(rèn)為是一種對身體健康有利的菌群，包括乳酸桿菌、雙歧桿菌等，其可以改變腸道微生態(tài)，常被用于治療胃腸道疾病。近期研究發(fā)現(xiàn)，益生菌具有降低血脂等作用［20］，與薈萃分析結(jié)果一致［11］，提示腸道微生態(tài)與脂代謝有關(guān)。筆者認(rèn)為腸道微生態(tài)可直接或間接參與CHD的發(fā)生發(fā)展。

3 CHD的發(fā)病機制

CHD主要由冠狀動脈粥樣硬化斑塊破裂引起心肌缺血缺氧所致。動脈粥樣硬化斑塊形成是一種慢性炎性反應(yīng)，主要表現(xiàn)為動脈管壁粥樣硬化斑塊形成、管腔變窄、彈性喪失，最終引起不良心血管事件，如心肌梗死、腦梗死等［21］。目前研究認(rèn)為動脈粥樣硬化發(fā)病機制較多，如脂質(zhì)浸潤［22］、血栓形成并激活［23］、平滑肌細(xì)胞鈣化［22］、內(nèi)皮細(xì)胞損傷［24-25］等，而主流觀點較認(rèn)可脂質(zhì)浸潤：低密度脂蛋白（LDL）的氧化修飾觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞釋放細(xì)胞間黏附分子、巨噬細(xì)胞蛋白，單核細(xì)胞通過血管內(nèi)膜募集到被修飾的LDL，巨噬細(xì)胞通過表達清道夫受體SR-A Ⅰ和CD36而吞噬更多被修飾的LDL，最終變成泡沫細(xì)胞，泡沫細(xì)胞程序性死亡或壞死又會吸引更多巨噬細(xì)胞，從而形成具有較大脂核的斑塊；同時，壞死的泡沫細(xì)胞還可釋放細(xì)胞因子，促使血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）增殖、遷移至內(nèi)膜，VSMCs釋放細(xì)胞外基質(zhì)、膠原而形成纖維帽，早期形成的纖維帽具有穩(wěn)定斑塊等作用，后期巨噬細(xì)胞釋放的細(xì)胞外基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）可水解斑塊纖維帽，導(dǎo)致斑塊破裂、激活血小板，血小板聚集凝結(jié)成血栓，進而堵塞冠狀動脈而引發(fā)心肌梗死［22-23，25-26］。

4 腸道微生態(tài)與CHD相關(guān)機制

腸道微生態(tài)作為人體微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，可通過不同途徑影響血管慢性炎性反應(yīng)，如促進泡沫細(xì)胞形成、刺激MMP-9釋放等［27-28］。腸道菌群可代謝產(chǎn)生氧化三甲基銨（TMAO），而TMAO可預(yù)測CHD的發(fā)生［29］；脂多糖作為革蘭陰性菌的重要組成部分，可參與CHD的發(fā)生；腸道微生態(tài)參與膽固醇代謝，而其代謝產(chǎn)物膽汁酸亦可參與CHD的發(fā)生發(fā)展。

4.1 TMAO TMAO是腸道菌群代謝產(chǎn)物，腸道菌群將食物中的膽堿、左旋肉堿分解代謝為三甲胺，三甲胺被肝酶氧化為TMAO并隨血液循環(huán)遍布全身［30］。既往研究表明，血液中TMAO可上調(diào)巨噬細(xì)胞內(nèi)的清道夫受體，促使巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇聚集和泡沫細(xì)胞形成，進而促進血管內(nèi)斑塊形成并通過絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和細(xì)胞核因子κB通路而促進血管炎性反應(yīng)［27］。IERARDI等［29］研究結(jié)果顯示，TMAO與心血管疾病發(fā)生有關(guān)。KOETH等［31］進行的動物實驗發(fā)現(xiàn)，TMAO可能通過減弱膽固醇逆向轉(zhuǎn)運而參與動脈粥樣硬化形成。

4.2 脂多糖 脂多糖是革蘭陰性菌的重要組成部分，其可通過不同途徑激活炎性反應(yīng)。既往研究表明，腸道菌群失調(diào)時，革蘭陰性菌脂多糖成分可通過腸道進入機體，進入機體的脂多糖可激活各種炎性因子；同時，脂多糖還與Toll樣受體結(jié)合，促進MMP-9表達，水解穩(wěn)定斑塊纖維帽的胞外基質(zhì)，使斑塊破裂［28］，進而引發(fā)CHD。

4.3 膽汁酸 生理條件下，膽固醇被肝臟代謝為膽汁酸，并以膽汁形式排入腸道參與消化，在腸道內(nèi)膽汁酸可經(jīng)過肝腸循環(huán)重新吸收。CHARACH等［32］研究結(jié)果顯示，CHD患者膽汁酸排泄率低于正常對照者，提示膽汁酸排泄率與CHD有關(guān)。WAHLSTROM等［33］發(fā)現(xiàn)，腸道微生態(tài)對排入腸道內(nèi)的膽汁酸進行生物轉(zhuǎn)化，經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化的膽汁酸經(jīng)肝腸循環(huán)吸收入血，入血的膽汁酸可引起法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）和G蛋白耦聯(lián)受體的信號傳遞，進而對CHD的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生作用。膽固醇升高是CHD的重要發(fā)病原因，而膽固醇代謝受腸道微生態(tài)影響，故腸道微生態(tài)可能通過調(diào)節(jié)膽固醇代謝而參與CHD的發(fā)展。

4.4 其他機制 腸道微生態(tài)除直接參與CHD的發(fā)生發(fā)展外，可能還通過其他途徑間接參與CHD的發(fā)生發(fā)展，如血壓、血脂、血糖、胰島素敏感性等。

5 腸道微生態(tài)對CHD的診斷價值

目前，冠狀動脈造影是診斷CHD的金標(biāo)準(zhǔn)，此外臨床癥狀、體征、心電圖改變、實驗室檢查指標(biāo)亦可作為CHD的診斷依據(jù)，但對CHD早期診斷率仍較低。近年來隨著臨床對腸道微生態(tài)研究深入，發(fā)現(xiàn)其可能作為診斷CHD的一種新的生物標(biāo)志物。GóZD-BARSZCZEWSKA等［34］研究表明，腸道微生態(tài)通過調(diào)節(jié)脂代謝而參與動脈粥樣硬化病理生理過程，尤其是普雷沃菌、擬桿菌屬、梭狀芽孢桿菌、糞腸桿菌等菌屬。此外，腸道微生態(tài)的代謝產(chǎn)物——TMAO亦與CHD的發(fā)生有關(guān)［35］。腸道微生態(tài)作為一種相對穩(wěn)定的“生理器官”，其樣本獲取較容易，故糞便微生物菌群分析可能對早期診斷和防治CHD具有重要意義。

6 腸道微生態(tài)對CHD的治療價值

近年來隨著藥學(xué)、材料學(xué)發(fā)展，CHD治療有了突破性進展，但治療措施存在經(jīng)濟成本較高、創(chuàng)傷較大、長期預(yù)后不甚理想等特點，故尋找新的治療措施仍是CHD的研究熱點。糞便移植是一種直接調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的方式，目前已有學(xué)者嘗試采用糞便移植治療CHD［36］；也有學(xué)者通過采用益生菌、益生元或小分子抑制劑調(diào)節(jié)腸道菌群而治療CHD［37］。動物實驗結(jié)果也顯示，通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)治療CHD有效［38］。因此，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)可能成為CHD新的治療靶點。

7 小結(jié)及展望

腸道微生態(tài)被稱為是腸道的另一復(fù)雜、精細(xì)“器官”，其對機體生理功能調(diào)節(jié)具有重要作用［39］。目前的研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生態(tài)與CHD有關(guān)，或許能為診斷、防治CHD提供新的思路。但目前腸道微生態(tài)的研究仍存在很多問題，如檢測腸道菌群的高通量測序技術(shù)僅限于臨床科研，尚不能用于臨床；臨床仍需不斷尋找與疾病相關(guān)的特異菌群；腸道微生態(tài)制劑對CHD的治療效果尚不確定，需開展大量臨床隨機對照研究進一步證實。