肠道微生物代谢与人体心脑血管疾病的相关性研究

王高强

郑州澍青医学高等专科学校，河南 郑州 450064

肠道微生物代谢指的是人体肠道内的各类菌群通过消化、吸收和分解食物所生成的各种各样的产物，这些代谢物质对人体健康具有重要的调节作用。心脑血管疾病是心血管和脑血管疾病的合称，调查统计显示，我国每年因心脑血管疾病而死亡的人数为1 700 多万，预计到2030年，这一数据还会增加约600 万。由此可见，这一疾病具有高患病率、高死亡率的特点，是影响民众健康的重要疾病。2021年，美国范德堡大学医学中心助理教授Mariana Byndloss 在《科学》专栏发表了一篇有关心脑血管疾病的文章，其中指出，肠道微生物代谢与心脑血管疾病具有密切关联。为验证这一观点，他还专门用动物模型开展了大量的研究，发现高脂肪饮食会破坏肠道内壁及其微生物菌群的正常活动，并且代谢产物可能会引发心脏疾病。这些研究基本验证了肠道微生物群对心血管疾病发展过程的影响。而从我国现有的文献资料来看，医学领域对二者的临床研究可能已有所突破，但文献成果较为薄弱。基于此，分析肠道微生物代谢与人体心脑血管疾病的相关性十分必要。

1 肠道微生物代谢物及其功能

1.1 短链脂肪酸

短链脂肪酸属于一种挥发性脂肪酸，是肠道微生物代谢纤维素和其他不消化的碳水化合物的产物，包括丙酸、丁酸和乙酸等，通过改善肠道免疫系统、增强肠道黏膜屏障、调节能量代谢和影响胰岛素敏感性等多种途径对人体健康产生诸多益处。短链脂肪酸的主要作用为能量贮存和供应。人体肠道微生物的正常代谢需要葡萄糖，而短链脂肪酸中的丙酸是糖异生的主要物质。体外研究表明，当葡萄糖、谷氨酰胺等物质作为人体基本的能量供应时，结肠上皮细胞会首先接触丁酸这种代谢物。除了能量供应之外，短链脂肪酸还具备多种作用，比如消炎作用。短链脂肪酸可以调节免疫细胞的基因表达、分化、趋化性、增殖和凋亡等，从而参与免疫调节过程。再如抗肿瘤作用。短链脂肪酸中的丁酸代谢物会激活人结肠癌细胞上的GPR109A，使病变细胞凋亡，从而起到抑制结肠癌的作用；同时，短链脂肪酸还有抑制脑部疾病的功能。短链脂肪酸能以多种形式影响人体的脑部健康，比如常见的抑郁、焦虑、情感障碍等精神类疾病都是由该物质减少引发的[1]。

1.2 氨基酸代谢物

肠道微生物代谢产生的氨基酸能继续生成多种代谢产物，包括支链氨基酸、天门冬氨酸和谷氨酰胺等，这些物质在调节人体免疫系统、维持氮平衡、重塑肠道黏膜屏障等方面都具有重要作用。一般而言，氨基酸会随血液进入肝脏，进而被合成为人体所需的蛋白质及其他物质。但是肠道微生物中的氨基酸主要是由肠道上皮组织负责代谢的。其主要功能体现为：其一，物质代谢。肠道微生物中的氨基酸不仅负责吸收食物中的营养，还负责合成氨基酸、有机酸、维生素、抗生素等物质供人体消耗，另外，肠道微生物中的氨基酸还可对产生的毒素进行筛选和代谢，减少毒素对人体的损害。其二，生物屏障。肠道微生物代谢产生的氨基酸能构建起一层生物屏障，防止有害菌群侵入，保护肠道健康。其三，免疫调控和防御。肠道微生物的氨基酸代谢物可调节宿主的免疫系统，帮助宿主直接抵御外界环境的侵袭，如抗菌、抗炎等，增强宿主的免疫力，预防疾病[2]。

1.3 胆汁酸代谢物

肠道微生物代谢的胆汁酸是人体脂类消化吸收的乳化剂，是脂肪酶的激活物质，会影响胆固醇和其他脂质物质的代谢效率。胆汁酸代谢物的功能包括调节胆固醇合成、维持肠道黏膜屏障、参与脂肪和脂溶性维生素的吸收等，是人体必不可少的一类代谢物。这类代谢物的主要功能包括以下几种：其一，促进膳食脂肪的消化和吸收。胆汁酸相当于人体肠道的洗涤剂，可以帮助人体消化和吸收膳食脂肪。其二，调节血糖水平和胆固醇代谢。胆汁酸能通过提高肝脏和肠道中菌群的活性使各种菌群正常代谢，从而使人体的血糖和胆固醇代谢水平处于正常范围内。其三，免疫调节。胆汁酸在提高肠道中的菌群活性时也会顺带强化宿主的免疫系统，从而有效预防各类疾病。此外，肠道微生物群还能增加胆汁酸的多样性和疏水性，有利于清除人体内的多余垃圾，促进胆汁酸经由粪便排泄。

2 肠道微生物代谢与人体心脑血管疾病的相关性

2.1 高血压

肠道微生物代谢与心脑血管疾病之间存在密切关联。在心脑血管疾病中，高血压是病症的一类前期预兆。高血压的发病机制多种多样，病因十分复杂，临床医学领域至今对其尚无明确的病因阐释。肠道微生物代谢和高血压之间的关系是近几年的研究热点。医学界基本可以肯定肠道微生物的代谢产物对高血压的形成具有重要影响。其中乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐是引发高血压的主要代谢物。有研究者对原发性高血压患者肠道微生物的代谢变化进行研究，发现最显著的特点是高血压患者肠道微生物的多样性较弱且菌群分布不均衡，而健康人体肠道微生物的多样性处于增加状态。为了进一步验证实验结果，研究者将高血压患者的粪便放到白鼠体内，测量发现其血压有明显的增高趋势。由此便可说明，肠道微生物代谢与高血压具有一定的相关性[3]。

2.2 冠心病

冠心病是一类常见的心脑血管疾病，虽然也是由动脉粥样硬化病变而来的，但其病症范围更加广泛，除了有心肌缺血、缺氧或坏死等病症之外，还包括管腔炎症、管腔栓塞等。研究表明，冠心病的危险因素分为可改变因素和不可改变因素。前者包括高血压、过度肥胖、不良生活方式等，后者包括性别、家族遗传等。人体肠道微生物的代谢也与冠心病密切相关，肠道微生物群通过其代谢产物参与到胆固醇代谢、应激反应和各类炎症等身体变化过程中，进入人体的血液循环系统，可诱导动脉粥样硬化和罹患冠心病。目前，人类或小鼠模型中有几种典型的肠道微生物代谢产物是诱发心血管疾病的风险物质，包括氧化三甲胺、短链脂肪酸和次级胆汁酸，对于这些肠道微生物代谢产物如何向宿主发出信号并诱发心脑血管疾病的问题，还在进一步探索当中。

2.3 动脉粥样硬化

动脉粥样硬化也是心脑血管疾病中的一类病症，特点是人体动脉内膜发生病变，一般表现为；人体脂质和复合糖类增多并大量集聚、动脉出血形成血栓，纤维组织增生发生钙质沉着，并伴有动脉中层逐渐钙化，致使动脉壁变厚变硬、血管腔变窄，严重的甚至会导致对应的组织或器官缺血或坏死。而人体肠道微生物代谢与动脉粥样硬化密切相关。研究表明，人体肠道微生物代谢物会通过多种作用机制导致动脉粥样硬化发生并恶化，比如参与介导胆固醇代谢、尿酸代谢、氧化应激和炎症反应等基本代谢过程，可诱导动脉粥样硬化和冠心病的发生。现代临床医学研究发现调节肠道微生物代谢物的机制未来可能会成为治疗此类疾病的有效措施[4]。

2.4 脑卒中

脑卒中俗称中风，是人体脑部组织失灵不能正常运转的一种疾病，在秋季发病率较高。调查显示，该病症目前已成为我国突发性死亡的重要原因之一。从临床医学上来看，该病症具有发病率、致死率双高的特点，但现代医学领域只能采取预防措施，并没有确切的治疗手段，只能依赖预防手段做好对相关症状的防治。从关系上来看，高血压是脑卒中突发病症的现实相关因素，是心脑血管疾病的重要诱发因素，同时高血压也是肠道微生物代谢失衡的重要表现。由此可知，肠道微生物代谢和脑卒中也有一定的关联，并且该相关性也是当前医学领域的热门研究话题。医学实践研究发现，肠道微生物代谢与脑卒中后的认知功能障碍症状有关。另外，还有医学研究表明，肠道微生物群与缺血性脑卒中这类病症有关。具体来说，肠道微生物中的不同菌株可以通过其代谢产物参与介导血管内皮细胞的功能、神经元的功能、神经递质的合成和代谢等过程，从而诱发脑卒中病症。

2.5 心力衰竭

心力衰竭指的是心脏正常的收缩和舒张功能失灵，无法正常充分排出静脉回心血，导致心脏处的静脉血液出现淤积现象，从而引发心脏循环障碍等症状。从患者的临床表现来看，心力衰竭并非独立的疾病，而是各种心脑血管疾病并发的末期阶段。目前在临床医学实践中，肠道微生物和心力衰竭之间的相关性已经越来越多地得到证实，肠道微生物的组成和多样性代谢确实与心脑血管系统疾病密切相关。具体表现为，肠道微生物群通过糖代谢和氨基酸代谢产生大量短链脂肪酸、氧化三甲胺、吲哚硫酸盐、胆汁酸等物质，诱导心脑血管中的炎症产物发生异化，进而出现心力衰竭的症状。其中，短链脂肪酸是肠道微生物代谢产物中最为重要的一类代谢物，此类代谢物可以通过多种途径影响心脑血管系统，包括强化内皮功能、优化免疫反应、调节血压、调整葡萄糖代谢等。目前，针对肠道微生物代谢与心力衰竭的相关研究主要集中在利用菌群调节缓解心力衰竭的症候群、延缓心衰速度等层面上，针对具体病症的治疗方式还需进一步观察和总结[5]。

3 结语

综上所述，肠道微生物群落是人体机群内的一个复杂系统，改变其作用机制可能会影响人体许多的内在生理规律，从而表现出不同的病理现象。虽然目前医学研究领域针对肠道微生物代谢和心脑血管疾病的相关性研究已日趋成熟，但针对肠道微生物不同代谢产物对心脑血管疾病的作用机制仍需进行进一步探讨和观察；同时从科学治疗方面来看，如何预防不同代谢物延缓、降低心脑血管疾病的发生概率，仍是医学领域研究的主题和方向。