腸道菌群對(duì)高密度脂蛋白代謝及功能影響的研究進(jìn)展

夏婉瑩，于海奕，王貴松

臨床研究表明，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平與心血管疾病的發(fā)病率、冠狀動(dòng)脈（冠脈）病變的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)[1]，血漿高HDL-C水平一度被認(rèn)為是心血管疾病的保護(hù)性因素。但多項(xiàng)臨床試驗(yàn)顯示，單純升高HDL-C水平未能使心血管疾病患者從中獲益。多數(shù)膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CETP）抑制劑、煙酸等藥物雖然能夠升高HDL-C水平，在臨床試驗(yàn)中卻未能減少心血管事件發(fā)生率[2,3]。此外，兩項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)極高血漿HDL-C水平（男性＞2.4 mmol/L，女性＞1.9 mmol/L）人群的全因死亡率反而增加[4]。越來越多的研究表明，HDL在動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演的角色不僅受其血漿水平的影響，并且與其組成成分變化及功能異常密切相關(guān)[5]。

近年來，在影響HDL代謝及功能的諸多因素中腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的參與日益受到關(guān)注。腸道菌群可產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，部分有生物活性的物質(zhì)可被吸收進(jìn)入循環(huán)中影響機(jī)體生理活動(dòng)。研究證實(shí)，腸道菌群在血脂代謝及動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病的發(fā)病中起著重要作用。多項(xiàng)研究表明腸道菌群與血漿HDL水平比低密度脂蛋白（LDL）水平具有更高的相關(guān)性[6]，提示腸道菌群對(duì)HDL代謝及功能的影響更為突出。本文從代謝及功能方面對(duì)腸道菌群影響HDL的可能機(jī)制及潛在的治療靶點(diǎn)做一綜述。

1 腸道菌群對(duì)HDL代謝的影響

腸道菌群的數(shù)量及組成在血漿HDL水平變化中發(fā)揮著重要作用，具體效應(yīng)與菌群種類相關(guān)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在人群年齡、性別及基因無(wú)差異的情況下腸道菌群組成可獨(dú)立解釋不同個(gè)體間HDL水平差異原因中的4%。Fredrik等測(cè)定145例歐洲女性糞便的宏基因組，發(fā)現(xiàn)2個(gè)基因簇與HDL水平相關(guān)，其中來自梭菌屬的基因簇與HDL水平呈正相關(guān)。研究同時(shí)證實(shí)腸道菌群的多樣性與血漿HDL水平呈正相關(guān)[6]。

腸道菌群及代謝產(chǎn)物除可影響HDL水平外，還影響其組成成分。HDL核心蛋白成分為載脂蛋白和酶，載脂蛋白主要包括ApoA-I、ApoE、ApoB，酶類成分主要為卵磷脂膽固醇脂?；D(zhuǎn)移酶（LACT）、對(duì)氧磷酶1（PON1），其中ApoA-I被認(rèn)為是HDL發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用的主要功能成分[7]。Yiu等[8]發(fā)現(xiàn)高脂飲食可引起鞭毛細(xì)菌數(shù)量增加，鞭毛細(xì)菌通過分泌鞭毛蛋白激活肝細(xì)胞Toll樣受體5，促進(jìn)肝細(xì)胞合成ApoA-I、HDL-C。腸道菌群可將食物中的鞣花丹寧轉(zhuǎn)化為尿石素，常見尿石素代謝亞型為尿石素A、B。Selma等[9]研究發(fā)現(xiàn)A型與ApoA-I、HDL水平正相關(guān)，而B型與ApoB水平正相關(guān)，提示腸道菌群可通過不同代謝產(chǎn)物影響HDL核心成分的構(gòu)成。此外，腸道菌群被證實(shí)通過多種途徑參與機(jī)體炎癥反應(yīng)，且多項(xiàng)研究表明炎癥可降低HDL水平，同時(shí)降低包括ApoA-I、LCAT、CETP在內(nèi)等多種重要功能成分水平，進(jìn)而改變HDL的構(gòu)成。但目前腸道菌群通過炎癥反應(yīng)改變HDL成分的機(jī)制尚未闡明。

2 腸道菌群對(duì)HDL功能的影響

HDL的功能主要包括促進(jìn)膽固醇流出及逆向轉(zhuǎn)運(yùn)、抗氧化、抗炎等，近些年來研究揭示了膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)（RCT）及膽固醇流出功能（CEC）在HDL作用中的重要性。RCT是指外周膽固醇被逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟的一系列過程，CEC是HDL促進(jìn)膽固醇從富含脂質(zhì)的巨噬細(xì)胞流出轉(zhuǎn)運(yùn)至HDL，是逆向轉(zhuǎn)運(yùn)關(guān)鍵的起始步驟。流行病學(xué)研究表明，HDL功能比HDL-C水平更能預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病（冠心?。┑陌l(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[10]。

2.1 腸道菌群通過代謝產(chǎn)物抑制RCTMistry等[11]通過正常小鼠和菌群缺失小鼠對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)腸道菌群的完全缺失可在不影響血清膽固醇水平的情況下使RCT的能力增加2倍以上。腸道菌群的缺失可減少次級(jí)膽汁酸形成，親水性牛-β-鼠膽酸無(wú)法被結(jié)腸吸收，其聚集可增加巨噬細(xì)胞-糞便間的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。近年來關(guān)于腸道菌群對(duì)RCT的作用集中在重要代謝產(chǎn)物三甲胺-N-氧化物（TMAO）上，多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)可通過TMAO-CYP7A1途徑抑制RCT。Wang及Tang等研究證實(shí)腸道菌群可將食物中的膽堿轉(zhuǎn)化為TMAO[12]，Koeth等通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)飲食中增加左旋肉堿可產(chǎn)生TMAO，在抑制RCT同時(shí)可促進(jìn)體內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展；該團(tuán)隊(duì)同時(shí)證明口服抗生素可抑制腸道菌群生長(zhǎng)，減少左旋肉堿生成TMAO，從而阻斷左旋肉堿介導(dǎo)的對(duì)RCT的抑制。Miyake等研究進(jìn)一步揭示TMAO抑制RCT的可能途徑，TMAO可下調(diào)膽固醇分解代謝中主要的膽汁酸合成酶CYP7A1表達(dá)，CYP7A1表達(dá)減少抑制RCT同時(shí)增加動(dòng)脈粥樣硬化的水平。除上述途徑，腸道菌群也可減弱其他物質(zhì)對(duì)RCT的促進(jìn)作用。β-環(huán)糊精被證實(shí)可在不影響總膽汁酸排泄量的情況下增強(qiáng)RCT、降低血清膽固醇水平，Mistry團(tuán)隊(duì)分別在傳統(tǒng)小鼠和無(wú)菌小鼠上測(cè)定β-環(huán)糊精對(duì)RCT的影響，發(fā)現(xiàn)β-環(huán)糊精對(duì)RCT的促進(jìn)作用在無(wú)菌小鼠中可進(jìn)一步增強(qiáng)，提示腸道菌群的存在抑制了β-環(huán)糊精的作用[13]。但目前腸道菌群具體如何影響其他物質(zhì)對(duì)RCT的作用尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

2.2 腸道菌群不同代謝產(chǎn)物抑制CEC多數(shù)臨床和基礎(chǔ)研究證實(shí)了腸道菌群的不同代謝產(chǎn)物對(duì)CEC主要起抑制作用。Kocyigit等[14]對(duì)鈣化性主動(dòng)脈瓣狹窄患者及性別年齡匹配的對(duì)照組患者的腸道菌群代謝產(chǎn)物、HDL-CEC進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)膽堿水平與CEC呈負(fù)相關(guān)。Wang等通過細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上述結(jié)論，TMAO可通過增加細(xì)胞表面清道夫受體的表達(dá)，以微生物依賴的方式促進(jìn)巨噬細(xì)胞中膽固醇聚集，進(jìn)而減弱CEC。部分動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)卻得出了不同的結(jié)論。在apoE-小鼠中，TMAO治療未能減弱巨噬細(xì)胞外流能力，出現(xiàn)不同結(jié)果的原因可能為TMAO可上調(diào)小鼠腹膜巨噬細(xì)胞中ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A1（ABCA1）和ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子G1（ABCG1）的表達(dá)，同時(shí)增加ABCA1介導(dǎo)的CEC。此外，果蔬、有色谷物等食物中常見組分花青素被證明可降低心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[15]，飲食攝入的花青素在盲腸和大腸經(jīng)腸道菌群的轉(zhuǎn)化為有生物活性的代謝產(chǎn)物，其中主要代謝產(chǎn)物之一為原兒茶酸。Wang等研究證明原兒茶酸可抑制巨噬細(xì)胞中miRNA-10b的表達(dá)，miRNA-10b可直接抑制ABCA1和ABCG1，從而負(fù)向調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的CEC。綜上，目前研究提示腸道菌群代謝產(chǎn)物對(duì)CEC主要起抑制作用，但參與抑制CEC過程的菌群種類及具體作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

3 腸道菌群作為改善HDL功能治療靶點(diǎn)的可能性

在研究了腸道菌群對(duì)HDL代謝及功能的相關(guān)性及可能機(jī)制后，進(jìn)一步的研究目標(biāo)是尋找以腸道菌群為靶點(diǎn)改善HDL功能的方法，進(jìn)而干預(yù)相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展。

3.1 口服抗生素多數(shù)研究提示腸道菌群對(duì)HDL功能起抑制作用，最直接的方法是通過口服抗生素減少腸道細(xì)菌載量而達(dá)到改善HDL功能的目的。Koeth等證明口服廣譜抗生素可減少腸道菌群對(duì)RCT的抑制作用，同時(shí)臨床試驗(yàn)表明使用抗生素殺滅幽門螺桿菌治療可以升高血漿HDL-C水平[16]。然而，多數(shù)大規(guī)模前瞻性臨床試驗(yàn)表明抗生素的使用并不能降低心血管疾病的發(fā)生率和死亡率[17,18]，原因之一可能是所用的抗生素覆蓋腸道菌群能力弱，降低腸道菌群載量的效果不明確；另一原因可能是抗生素降低HDL重要成分PON1的活性，進(jìn)而抑制PON1介導(dǎo)的抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗氧化作用。理想措施是使用選擇性的抗生素，通過選擇性抑制影響HDL水平及功能的菌群達(dá)到抗動(dòng)脈粥樣硬化的效果，目前相關(guān)抗生素的研究尚不充分，有待進(jìn)一步探索。

3.2 使用益生菌制劑HDL的水平及功能還受腸道菌群種類的影響，調(diào)節(jié)腸道菌群種類的方法之一為使用益生菌制劑，益生菌可通過增加或減少腸道菌的種類引起菌群組成及功能變化。多項(xiàng)研究表明服用益生菌可提高血漿HDL水平[19]；Martin等在攜帶有人類腸道菌群的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)使用特定的益生菌可降低TMAO的產(chǎn)生，提示益生菌可通過降低TMAO水平從而增加RCT，但該作用尚未在臨床研究中證實(shí)。

3.3 腸道菌群移植調(diào)節(jié)腸道菌群種類的另一方法為腸道菌群移植，Vrieze等研究表明，代謝綜合征患者接受來自低體重供體的腸道菌群6周后胰島素敏感性得到了改善，提示腸道菌群移植可影響機(jī)體糖脂代謝。但在腸易激綜合征患者中，菌群移植并不影響血漿HDL水平及組成成分，目前尚無(wú)研究證明菌群移植對(duì)HDL功能的影響。

3.4 降脂藥物除應(yīng)用選擇性抗生素、補(bǔ)充益生菌、菌群移植等方法外，也可通過降脂藥物調(diào)節(jié)腸道菌群、升高HDL水平。Khan等[20]研究了正常對(duì)照組、高膽固醇血癥未治療組、高膽固醇血癥他汀治療組之間腸道菌群變化，發(fā)現(xiàn)費(fèi)氏桿菌、普勞氏菌、顫螺旋菌屬等菌屬水平與HDL水平正相關(guān)，瘤胃球菌、產(chǎn)氣柯林斯菌、副鏈球菌等則相反。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)使用瑞舒伐他汀治療高脂血癥后，不同療效的患者在HDL-C含量、腸道菌群豐度及數(shù)量方面存在較大差異[21]。上述研究均提示腸道菌群參與降脂藥物調(diào)節(jié)HDL水平的過程，為腸道菌群作為治療靶點(diǎn)提供了新思路。

4 總結(jié)

綜上所述，腸道菌群可通過多種機(jī)制影響HDL水平、亞組分構(gòu)成及膽固醇流出和逆向轉(zhuǎn)運(yùn)功能，具有作為調(diào)節(jié)HDL代謝及功能治療靶點(diǎn)的潛在可能。但相關(guān)作用機(jī)制尚不清楚，多數(shù)研究停留在細(xì)胞、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)水平，缺乏大規(guī)模臨床試驗(yàn)的證據(jù)，未來需進(jìn)一步探究腸道菌群影響HDL代謝和功能的機(jī)制，為以腸道菌群為靶點(diǎn)的精準(zhǔn)治療提供依據(jù)。