氧化三甲胺与心脑血管疾病发生风险的关系:一项Meta分析*

郭 攀，冯 超，陈树涛，王丹妮，冯津萍△

(1.天津医科大学胸科临床学院 300222；2.天津医科大学研究生院 300222； 3.天津市胸科医院CICU 300051)

心脑血管疾病是一种具有高患病率、高致残率及高病死率等特点的疾病，严重威胁着人类生命健康，特别是50岁以上的中老年人，世界范围内每年死于心脑血管疾病的人数高达1 500万人，居各种死因的首位[1]。尽管大量的研究对该病的病理生理学机制进行了探索，但仍有许多未知机制有待发掘。研究发现，肠道及其菌群不仅具有消化吸收的功能，还具有许多其他重要功能。基因测序技术发现了很多肠道菌群代谢产物，部分在人类疾病的发生、发展中起着重要作用，其中，氧化三甲胺(TMAO)作为心脑血管疾病的重要致病因子，受到了全世界研究人员的关注[2]。研究发现，TMAO对多种疾病可产生负面影响，如冠状动脉粥样硬化性心脏病、心力衰竭、脑卒中、高血压、慢性肾功能不全、糖尿病、血脂异常等[3]。

TMAO是在肝脏经由三甲胺(TMA)通过单加氧酶氧化而来，TMA即肠道菌群在利用胆碱、卡尼汀、磷脂酰胆碱等获得能量后的代谢产物)。TMAO对心脑血管具有很强的毒副作用[4]，目前研究发现的主要机制如下:(1)人体内TMAO浓度上升，会加速包括心脑血管在内的重要脏器的纤维化[5]；(2)TMAO有促使巨噬细胞清道夫受体上调的作用，进而促进巨噬细胞吞噬胆固醇形成泡沫细胞，加速粥样斑块的形成[6]；(3)TMAO可干扰胆汁酸代谢，改变胆汁酸池大小，进一步加速粥样斑块的进展[7]；(4)体内过高浓度的TMAO会引起大量的炎性介质释放，激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路、核转录因子κB[8]及Nod样受体蛋白3(NLRP3)[9]，促进体内炎性反应的发生、发展。

TMAO与心脑血管疾病的研究进展迅速，但相关病理生理学机制并未完全明确，且距离正式应用于临床还有一定的距离。本研究通过荟萃分析的方法，探讨TMAO与心脑血管疾病之间的相关性，旨在为基础及临床研究提供理论依据。

1 资料与方法

1.1文献检索 全面检索PubMed及Embase数据库的英文文献，检索日期从建库至2019年2月，采用主题词和自由词结合的检索方法，使用的检索字符串包括:(1)trimethylamine oxide，trimethylamine N-oxide，tmao(2)cardiovascular disease，coronary heart disease，coronary heart disease，stroke，myocardial infarction，acute coronary syndrome，mortality，cardiovascular death，cerebrovascular death，cardiac transplantation，heart transplant，brain death。此外，对所检索出文献的参考文献进行进一步检索，保证数据获取的全面性。

1.2文献纳入标准 (1)国内外公开发表文章，其中患者基线TMAO水平与两种结局事件(ACO和MACCE)的风险比(HR)及其95%CI可以提取；(2)研究对象为人类；(3)试验设计为前瞻队列研究；(4)随访时间大于或等于1年。

1.3文献排除标准 (1)不符合纳入标准；(2)原始数据不完整或者前后不一致等情况；(3)重复纳入的研究；(4)综述、个案报道和动物实验；(5)HR未经多因素[如年龄、性别、肌酐、肾小球滤过率(eGFR)、B型脑钠肽(BNP)等]校准。

1.4数据提取 由2名研究员根据文献的纳入和排除标准独立筛选所需的文献，对符合要求的文献进行质量评价并从中提取数据，包含文献作者、出版时间、研究对象国籍、期刊影响因子、研究对象疾病特征、随访时间、年龄、性别、TMAO样本类型及浓度对比、结局指标等信息，整理数据并汇总。

1.5结局指标 不良临床结局(adverse clinical outcomes，ACO)包括随访过程中出现全因死亡、心脏移植及脑死亡的患者；主要心脑血管不良事件(major adverse cardio and cerebrovascular events，MACCE)包括随访过程中出现急性冠状动脉综合征、心力衰竭、脑卒中及因心脑血管病死亡的患者。

1.6统计学处理 所有的数据处理均使用Stata15.1软件完成。按照患者的年龄、国家、随访时间、疾病构成、发表年份等因素的不同进行亚组分析，采用Meta分析汇总HR。异质性分析使用I2检验和Q检验两种方法，当I2<50%，且Q检验P>0.1时，可认为不存在异质性，采用固定效应模型进行分析；反之则存在异质性，选用随机效应模型进行合并分析。在存在异质性的情况下，通过逐个剔除纳入的研究以进行敏感性分析，检查特定的遗漏是否会影响总体结果的稳定性。分别应用漏斗图、Begg法和Egger法检测文献的发表偏倚，漏斗图图形对称，Begg法P>0.05，Egger法P>0.05，提示无发表偏倚；反之，进行剪补法进一步分析发表偏倚对Meta分析结果所造成的影响。

2 结 果

2.1文献的基本特征 初步检索出527篇，剔除重复文献187篇后剩余340篇，再根据纳入与排除标准进行文献筛选，最终剩余18篇文献[10-27]符合要求的文献纳入本研究，文献筛选流程图见图1。所有入选文献情况见表1。

2.2文献质量评价 采用纽卡斯尔-渥太华量表(NOS)对纳入的18篇研究进行质量评价，包括研究人群选择、可比性、结果评价，共计9个条目。采用半量化评分原则，满分为9分，5分以上属于高质量文献。文献质量评价结果，见表1。

表1 纳入研究的基本特征

CVD:心血管疾病；HF:心力衰竭；CKD:慢性肾病；CAD:冠状动脉性心脏病；DM:糖尿病；COPD:慢性阻塞性肺病

图1 文献筛选流程图

2.3Meta分析结果 ACO组共纳入15篇文章的17组队列研究[10-24]记录了患者基线TMAO水平的不同与ACO之间的HR，文献之间存在异质性(I2=62.6，P<0.01)，因此采用随机效应模型，结果表明，血浆基线TMAO浓度高浓度组与低浓度组相比，总HR为1.64(1.37～1.96)。MACCE组共纳入8篇文章的9组队列研究[14-15，20，22，24-27]记录了患者基线TMAO水平的不同与不良预后MACCE之间的HR，文献之间存在异质性(I2=56.2，P=0.019)，因此采用随机效应模型，结果表明，血浆基线TMAO浓度高浓度组与低浓度组相比，总HR为1.52(1.25～1.85)，见图2。

图2 TMAO高浓度组与低浓度组ACO和MACCE的HR(随机效应模型)

2.3.1亚组分析 为进一步明确异质性的来源，根据被研究人群的国籍、随访时间、疾病构成、发表年份及平均年龄等进行了亚组分析。

2.3.1.1ACO的亚组分析 对不同亚组进行分析，结果均显示高浓度组患者出现ACO的风险明显高于低浓度组，见表2。经各亚组分析合并后未发现明显异质性来源，因此还需进一步行敏感性分析。

表2 ACO的亚组分析表

2.3.1.2MACCE的亚组分析 对不同亚组进行分析，结果均高浓度组出现MACCE的风险明显高于低浓度组，见表3。以疾病构成及年龄作为分组依据时，可见各亚组I2<50%，上述亚组分析结果说明，研究的异质性可能来源于疾病构成或是年龄差异。

表3 MACCE的亚组分析表

续表3 MACCE的亚组分析表

2.3.2敏感性分析 针对异质性来源，我们还做了敏感性分析。通过逐一排除研究后重新合并数据的方法，来评估Meta分析的结果是否可靠。

2.3.2.1ACO的敏感性分析 经过逐一排除文献发现，在剔除较大异质性的1项研究[24]后，ACO亚组的异质性消失[I2=34.9，P=0.083，HR=1.52，95%CI(1.32～1.75)]，见图3。剔除的这项研究[24]为异质性的来源，但剔除后与剔除前的HR未见明显差异，提示原始合并结果基本稳健。

图3 ACO的敏感性分析结果

图4 MACCE的敏感性分析结果

2.3.2.2MACCE的敏感性分析 经过逐一排除文献发现，在剔除较大异质性的1项研究[25]后，MACCE亚组的异质性消失[I2=39.8，P=0.113，HR=1.32，95%CI(1.19～1.45)]，见图4。剔除的这项研究[25]为异质性的来源，但剔除后与剔除前的HR未见明显差异，提示合并结果基本稳健。

2.3.3文献发表偏倚及结果分析

2.3.3.1漏斗图法 对两个亚组做漏斗图分析，观察两组均不完全对称，可能存在发表偏倚，见图5。因此需进一步行Begg法和Egger法进行量化分析。

图5 ACO与MACCE的偏倚分析漏斗图

2.3.3.2Begg法和Egger法 分别应用Begg法和Egger法检测文献的发表偏倚，见表4。结果显示，ACO亚组不存在发表偏倚，而MACCE组Begg法和Egger法均P<0.05，提示存在发表偏倚，因此对MACCE亚组进行剪补法分析，并计算可能导致不对称的未发表研究的数量。

表4 ACO与MACCE的偏倚分析

图6 MACCE组的经剪补法后的漏斗图

2.3.4MACCE组的剪补法 使用剪补法[28]进一步进行分析处理，结果见图6。在补充3个队列研究后，发表偏倚得以纠正，结果显示随机效应模型[HR=1.327，95%CI(1.069～1.648)]。通过剪补法调整后的估计HR与原始估计值相似，提示本Meta分析结果可靠而稳健。

3 讨 论

本荟萃分析纳入了18篇队列研究文章的24 894例参试者，结果表明，心脑血管疾病患者基线血浆TMAO水平与其预后存在密切关联(其中基线TMAO较高浓度组参试者相对于较低浓度组的ACO与MACCE结局事件的发生率分别高64%和52%)，由此说明其在患者疾病的发生、发展中起着潜在作用。进一步的亚组分析结果提示，血浆TMAO水平对结局指标ACO的影响存在地区差异，美国地区的相关性[HR=1.72，95%CI(1.34～2.22)]较非美国地区相关性[HR=1.52，95%CI(1.18～1.95)]更强，导致这种差异性的原因可能包括遗传背景、环境和饮食的差异，而MACCE这一结局指标未见明显地域差异；同时，亚组分析发现，血浆TMAO水平对结局指标MACCE的影响存在随访时间差异，随访时间大于或等于4年的队列研究[HR=1.73，95%CI(1.14～2.63)]与随访时间小于4年的研究[HR=1.45，95%CI(1.17～1.78)]比较，随时间的延长，基线TMAO水平较高的参试者发生MACCE的风险越高，这可能是由于TMAO水平长期偏高对患者产生的不良影响更多。相关基础实验表明，TMAO水平升高时，会加剧多脏器纤维化，而这种纤维化是一种长期渐进的过程[5，29]；此外，亚组分析提示，其他疾病与另两种疾病相比(CKD和CVD)，结局指标ACO的HR明显偏低，而结局指标MACCE的HR明显偏高，造成这种结果的原因可能为其他疾病的致死性较CKD和CVD低，且CKD和CVD患者多应用心、肾药物及其他对症支持治疗，而其他疾病患者未行心、肾常规治疗，故其他疾病结局指标MACCE的HR偏高。这从侧面说明，目前的心血管、肾脏疾病药物及其他对症支持治疗可能会抵消部分TMAO的不利影响，例如有学者研究发现，应用依那普利治疗可明显降低血浆TMAO水平[30]，关于药物治疗降低血浆TMAO水平的疗法还有待进一步研究；另外，通过亚组分析还发现，2016年以后发表的队列研究结局指标ACO的HR较2016年前的偏低，而MACCE的HR偏高，推测造成这种结果的原因可能为医疗水平的进步，各种疾病致死率有所下降，而近年来环境因素、饮食因素及生活方式较前不佳，心脑血管疾病发生率有所上升所致。

本研究有以下优势:(1)本次荟萃分析纳入了18篇文献的21组队列研究，共有24 894例参试者纳入分析，涉及8个国家，具有较好的代表性。(2)本研究纳入文献均严格按照各自的纳入排除标准进行研究，NOS评分均较高。(3)敏感性分析及剪补法均表明研究结果较为稳健。同时研究也存在一些不足:(1)存在一些无法控制的重要混杂因素，可能会对本研究产生一定的影响。(2)荟萃分析依赖于原始文献的数据，而制订的纳入排除标准可能存在一些偏差。(3)可能存在一些阴性结果的未公开发表文章。(4)各研究间TMAO水平界值差别较大，在一定程度上影响结果的客观性。

综上所述，肠道菌群代谢产物TMAO与心脑血管疾病关系的研究是目前热点前沿，本研究通过整合目前已有的相关大型前瞻性队列研究研究，以量化的形式证明人体内TMAO水平的增高会增加心脑血管疾病的发病率及病死率，今后针对TMAO的治疗可能会作为治疗心脑血管疾病的新“靶点”。而具体关于TMAO对于人体的毒副作用的机制尚不明确，需要今后进一步基础实验及临床研究进行探索。