肠道-心脏轴：肠道微生物如何影响心血管健康

多年来，人们已经认识到微生物群落细菌在整体健康中的基本作用。其组成的失衡已被与自身免疫、胃微生物群落和代谢疾病联系起来，现在也与心血管疾病相关。越来越多的科学家正在研究微生物群落-心脏轴，并建议微生物群落微生物群可能成为预防和治疗心脏病的新治疗目标。

心血管疾病是全球领先的死亡原因。它们占全球每十例死亡中的三例，有越来越多的科学证据表明，微生物群落细菌组成的变化也可能影响心脏。1

这种影响很大程度上源于这些微生物排泄的化学物质，称为代谢物。一些代谢物，如短链脂肪酸，已被证明能直接促进身心健康。然而，其他代谢物与动脉壁损伤、胆固醇水平升高和动脉粥样硬化风险增加有关——一种动脉壁的炎症性疾病，导致脂肪以斑块形式积累，这些斑块可能会破裂并形成血栓，引起严重并发症，如心肌梗死或中风。

某些细菌代谢物至关重要

最受研究和最有力支持的因素之一是TMAO（三甲胺N-氧化物）2。当饮食中富含脂肪和蛋白质时，微生物群落细菌会产生这种分子。科学研究和荟萃分析发现，这种化合物的高水平与主要心血管事件（如心肌梗死）的风险增加62%和全因死亡率增加63%有关。3

这种化合物存在于红肉、加工肉类和鱼类中，这些食物含有胆碱、卵磷脂、肉碱和甜菜碱等营养素。微生物群落细菌将这些营养素转化为TMA（三甲胺）。一旦这种分子进入血液并到达肝脏，它就会被转化为TMAO。在适量的情况下，TMAO会通过尿液从体内排出。然而，当血清浓度较高时，它已被证明会损害血管内皮，促进炎症、动脉粥样硬化和其他心血管事件，如心肌梗死。3

炎症：心血管健康的关键因素

微生物群落微生物群影响心血管疾病的另一种机制是通过炎症。一些细菌产生的代谢物以及细菌本身，在作为外来物质进入血液时会触发免疫系统的反应。

70%的免疫细胞位于微生物群落。从那里，它们检测到穿过肠屏障进入血液的细菌或分子，触发炎症反应以消除它们，防止其造成伤害。一旦消除，炎症反应会停止。

然而，当炎症变为慢性时，会影响血管，导致其失去弹性、硬化和狭窄。这会妨碍正常的血液流动，减少输送到全身的氧气和营养物质。

某些细菌，如梭菌属或真杆菌属的细菌，通过激活免疫系统并引发促炎状态，在心血管疾病的发展中起有害作用4，加速疾病进程。事实上，细菌DNA已在动脉壁上的斑块中被发现，进一步证实了细菌在动脉粥样硬化发展中的作用。

相反， 其他细菌，如双歧杆菌属或阿克曼菌属的细菌，通过调节免疫系统向抗炎状态，延缓心血管疾病的进展。

寻找新的靶向疗法

西班牙国家心血管研究中心（CNIC）的David Sancho团队已鉴定出一种由微生物群产生的有害代谢物，因为它有助于动脉粥样硬化的发生。他们正在动物模型和人体中进行实验，以更好地了解该代谢物在疾病进展中的作用。

“通过了解[这种细菌代谢物]如何导致动脉粥样硬化，我们可以开发靶向疗法，” Sancho在接受《微生物群落微生物与健康》采访时解释道。他补充说，这种代谢物与炎症有关，但不影响胆固醇水平，这意味着它可以与当前旨在降低胆固醇的疗法联合使用。

细菌与动脉粥样硬化的关系还涉及脂肪代谢。谢菲尔德大学的研究人员正在研究小鼠中改变微生物群落细菌是否可以影响动脉粥样硬化的发生和发展，减缓其进程。

麻省理工学院（MIT）和哈佛大学的布罗德研究所与马萨诸塞州总医院合作的一项研究确定了影响心血管健康的微生物群落微生物。该研究发表在《细胞》杂志上，确定了消耗胆固醇的微生物群落细菌种类，从而降低心血管风险。5

通过对超过1400人的细菌代谢物和基因组进行分析，他们发现微生物群落中Oscillibacter水平较高的人胆固醇水平较低。该研究还确定了这些细菌消化胆固醇的机制，将其分解以便其他细菌降解和排泄。

与其他许多疾病一样，微生物群失衡也影响心血管健康。 CNIC的博士后研究员Iñaki Robles在接受《微生物群落微生物与健康》采访时指出，各种研究已将这些失衡与高血压联系起来。过去十年中有大量研究表明，微生物群落细菌通过几种机制（如有害代谢物和炎症）在血压调节中发挥作用6。在这方面，已有研究表明，高盐摄入会影响微生物群落微生物群7，特别是耗尽乳杆菌，并增加微生物群落中的免疫细胞水平，从而导致更高的血压。另一方面，膳食纤维可能通过微生物群落微生物群介导的代谢帮助调节血压8。

未来展望

未来，了解哪些代谢物有助于心血管疾病将为预防和治疗开辟新的治疗策略。例如，心血管病患者可以通过高纤维和发酵食品的饮食来减少细菌失衡，改善预后。研究人员还在研究益生菌作为增强有益细菌存在的潜在盟友。此外，他们正在研究可以用作药物开发治疗靶点的细菌。

参考文献：

1. Tang WH W, Hazen LS. 揭示微生物群落微生物组与心血管疾病之间的复杂关系。《循环》。2024. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.067547

2. Trøseid M, Andersen G, Broch K. 等。微生物群落微生物组在冠状动脉疾病和心力衰竭中的作用：当前知识和未来方向。《EBioMedicine》。2020年2月；52:102649。doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102649。

3. Belli M, Barone L, Longo S 等。微生物群落微生物组组成与心血管疾病：一个潜在的新治疗靶点？《国际分子科学杂志》 2023, 24(15), 11971；https://doi.org/10.3390/ijms241511971

4. Novakovic M, Rout A, Kingsley T, 等。微生物群落微生物组在心血管疾病中的作用。《世界心脏病学杂志》 12.4 (2020): 110-122。doi: 10.4330/wjc.v12.i4.110

5. Li C, Stražar M, 等。弗雷明汉心脏研究中的微生物群落微生物组和代谢组谱型揭示了胆固醇代谢细菌。《细胞》。2024年4月2日在线。DOI:10.1016/j.cell.2024.03.014。

6. O'Donnell, J.A., Zheng, T., Meric, G. 等。微生物群落微生物组与高血压。《自然综述：肾脏病学》 19, 153–167 (2023). doi.org/10.1038/s41581-022-00654-0

7. Wilck, N., Matus, M., Kearney, S. 等。盐响应性微生物群落共生菌调节TH17轴和疾病。《自然》 551 , 585–589 (2017). doi.org/10.1038/nature24628

8. Xu C, Marques FZ. 饮食纤维如何通过微生物群落微生物组降低血压。《当前高血压报告》 2022;24(11):509-521. doi:10.1007/s11906-022-01216-2

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