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【航天心科普】温故知?心—肠道菌群与心血管疾病

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肠道微生物菌群参与机体的物质代谢,营养物质的吸收合成,并能够促进生长发育,维持人体正常生理活动。婴儿出生前肠道内是无菌的,所处的子宫内环境也相对无菌,出生后细菌迅速从口及肛门进入体内并完成定植,并且经过3个月的时间菌群逐渐趋于稳定。那么,肠道菌群有哪些菌属呢?人类肠道菌群种类繁多、至少含有1000种菌群,共计超过100万亿个细菌,一般分为三种类型:共生菌群,主要有拟杆菌、梭菌、双歧杆菌、乳酸杆菌,多见于饮食类产品中,占肠道菌群的99%以上,可促进消化并保护肠道;条件致病菌群,主要有肠球菌、肠杆菌等,如肠道菌群平衡破坏,可诱发多种肠道疾病;致病菌群,主要指沙门氏菌、致病大肠杆菌等,其本不属于肠道,一旦感染多导致腹泻、食物中毒等。

 

 

新近研究证据表明,肠道微生物菌群是健康的核心,在饮食、药物等因素刺激下肠道菌群会发生结构和功能改变,进而引发肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、脂肪肝等一系列代谢性疾病。本文我们将对肠道菌群和心血管疾病之间的关系进行概述。

 

01

 

肠道菌群与高血压

高血压发病机制复杂,是遗传易感性和环境因素相互作用的结果。有研究表明,高血压和肠道菌群失调有关,比如多样性和丰富度降低,厚壁菌和拟杆菌比率增加,并且产乙酸和丁酸的细菌数量减少,在血管紧张素Ⅱ诱导的高血压大鼠模型中,观察到上述同样的变化。当给予抗生素米诺环素后,可以恢复肠道菌群,降低厚壁菌和拟杆菌比,高血压状态也得以改善。因此,肠道菌群稳态失调与高血压之间具有直接的相互关联性。此外,肠道微生物发酵代谢产生的终产物短链脂肪酸,通过对嗅觉感受器受体Olfr78G蛋白偶联受体Gpr41的调控,产生相互拮抗的作用;嗅觉感受器受体Olfr78激活后促进血压显著上升,而G蛋白偶联受体Gpr41激活后可降低血压,表明肠道菌群有基于遗传基因学对血压的调控机制。动物实验和临床试验研究发现,给予益生菌后,宿主的血压有所降低,其降压作用主要集中在产生降压物质,如血管紧张素转化酶(ACE)抑制肽、γ-氨基丁酸GABA)改善血管的氧化和炎性反应,益生菌的代谢产物如短链脂肪酸作为递质。在临床中,可以应用益生菌或其发酵的产品、益生元等,发挥有益作用,调节机体生理功能,降低高血压的危险因素,或缓解高血压状态,与药物治疗相比,可作为这为补充或替代疗法,且无不良反应,为治疗和控制高血压提供了一种新思路。

02

 

肠道菌群与脂代谢异常

肠道菌群能直接或间接影响脂代谢过程,并对个体能量平衡及体重产生影响。肠道菌群对脂类的消化吸收包括直接作用和其代谢产物间接影响脂蛋白生成。目前已知肠道菌群调节血脂水平有以下两种机制:其一可能为肠道厌氧菌通过改变胆汁酸代谢的成分和颗粒大小,影响代谢过程,导致血脂水平改变;另一可能与定植于盲肠和近端结肠的厌氧菌,它们将不可消化的碳水化合物(膳食纤维)发酵为短链脂肪酸,被肠道直接吸收后通过G蛋白耦联受体(GPR4143调节外周组织的能量代谢和胰岛素敏感性。有研究表明,对高脂诱导的动脉粥样硬化的动物模型喂养一种乳酸菌菌株,能降低其血浆中胆固醇水平。可能原因包括短链脂肪酸刺激体内胰高血糖素样肽-1生成,同时可能减少了小肠向循环系统输送脂蛋白。

03

 

肠道菌群与动脉粥样硬化

肠道菌群与动脉粥样硬化之间的相互作用及潜在的作用机制,主要表现在以下几个方面:慢性感染和炎性反应可能会通过破坏血管内皮功能及引起全身免疫反应等机制加速动脉粥样硬化,同时肠道微生物的代谢产物氧化三甲胺(TMAO)等生物活性代谢产物会加快动脉粥样硬化发展,促进心血管事件的发生。胆汁酸代谢亦会影响动脉粥样硬化的发生发展进程,在胃肠道的各种细菌和古细菌中均存在微生物胆汁盐水解酶,其可能对影响体内胆汁新陈代谢。胆汁酸是一种两亲性分子,它在肝脏内由胆固醇合成,通过与胆汁酸受体结合来调节血脂水平,进而影响动脉粥样硬化的发生和发展。

04

 

肠道菌群与心力衰竭

心力衰竭是各种心血管疾病发展的终末期,免疫和炎症反应在心衰发生和发展过程中起着重要的作用。新近的"心衰肠道假说"认为心输出量的减少和全身器官系统的充血会引起肠道局部缺血和水肿,导致肠道细菌易位及循环内毒素水平增加,从而诱导炎症相关细胞因子生成。而激活的细胞因子可以反过来促进机体发生炎症反应、诱发纤维化及微血管和心肌功能障碍,从而加重心衰,因此肠道的结构和功能及肠道内物质在心衰的发病机制中起到重要作用。因此,对于心衰患者而言,调节肠道菌群失衡可能是心衰综合治疗的重要组成部分。

 

综上,肠道菌群与健康、疾病关联的研究新兴领域正在蓬勃发展,并有望成为新的治疗方法,但目前仍有许多问题值得我们探究,探索特定微生物与疾病的关系并进行早期干预,作为疾病诊断和治疗的新目标。

参考文献

1. Duckworth, W., Abraira, C., Moritz, T., Reda, D., Emanuele, N., Reaven, P.D., Zieve, F.J., Marks, J., Davis, S.N., Hayward, R., et al.; VADT Investigators (2009). Glucose control and vascular complications in veterans with type 2 diabetes.N. Engl. J. Med.360, 129–139.

2. Brown JM, Hazen SL. The gut microbial endocrine organ: bacterially derived signals driving cardiometabolic diseases. Annu Rev Med. 2015;66:343–359.