劉赫 張夢軒 蔣本春 魏琨 李春欣 郭麗嬌 朱光澤

(長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，吉林 長春 130000)

目前，隨著國民生活水平的不斷提高，不當(dāng)?shù)娘嬍?如高膽固醇、高脂類和高嘌呤等)及不良生活習(xí)慣導(dǎo)致腦卒中的發(fā)病率不斷增加。腸道微生物群已被認(rèn)為在包括心腦血管疾病大部分主要疾病中發(fā)揮作用，一種可能的機(jī)制是通過腸道細(xì)菌將膳食膽堿和左旋肉堿轉(zhuǎn)化為三甲胺(TMA)，TMA在肝臟中進(jìn)一步氧化成氧化三甲胺(TMAO)，并促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生，而動脈粥樣硬化是導(dǎo)致缺血性腦卒中發(fā)病的最常見原因〔1〕。有研究顯示動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中患者血漿中的TMAO水平增高，但也有研究發(fā)現(xiàn)腦卒中患者血漿TMAO水平降低，因此，對于動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中患者血漿中的TMAO水平是增高還是降低，仍存在一定的爭議，有待相關(guān)學(xué)者進(jìn)一步研究。本文對TMAO在動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 腦卒中現(xiàn)狀

近年來流行病學(xué)調(diào)查研究表明，2002～2013年，我國腦卒中發(fā)病率由189/10萬上升為379/10萬，平均每年增長8.3%〔2〕。2009～2015年，腦卒中死亡率無明顯變化，我國城市和農(nóng)村人群腦卒中死亡率分別為128.23/10萬和153.63/10萬〔2〕。腦卒中的致病原因包括先天性血管畸形、血管壁發(fā)育不良和動脈粥樣硬化等因素，其中動脈粥樣硬化是引起腦卒中的主要致病原因，并且以頸動脈粥樣硬化引發(fā)的缺血性腦卒中報道居多，約占腦卒中總數(shù)的60%左右〔3〕。動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中是老年人常見的腦血管疾病之一，并且隨著年齡增加，其發(fā)病率有逐年增加的趨勢，嚴(yán)重威脅老年人的生命安全〔3〕。目前，關(guān)于腦卒中的病因和發(fā)病機(jī)制的遺傳流行病學(xué)研究主要集中在脂質(zhì)代謝、炎癥反應(yīng)、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、同型半胱氨酸代謝、一氧化氮合酶及與心臟病發(fā)病相關(guān)的基因和其他基因等多方面〔4〕，然而近年來國內(nèi)外有多篇文獻(xiàn)報道，腦卒中的發(fā)生和發(fā)展與腸道菌群的代謝產(chǎn)物TMAO具有密切的相關(guān)性〔3～5，4～17〕。

2 TMAO的來源

人體腸道微生物群是一個巨大的多樣性生態(tài)系統(tǒng)，寄居著種類繁多的微生物，這些微生物稱為腸道菌群。腸道菌群具有營養(yǎng)腸上皮細(xì)胞健康和先天免疫功能，在人類健康和疾病中起重要作用。也可應(yīng)用于一些代謝表型的研究，如肥胖和胰島素抵抗及免疫應(yīng)答的改變等。當(dāng)某些原因引起腸道菌群失調(diào)時，可導(dǎo)致或參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展，與心腦血管疾病、肥胖、糖尿病、炎癥性腸炎、胃腸道癌癥和自身免疫性疾病具有一定的相關(guān)性〔5〕。TMA在肝臟中經(jīng)肝臟黃素單加氧酶(特別是FMO3和FMO1)進(jìn)一步氧化成TMAO〔6，7〕，此外，某些類型的海產(chǎn)品(如鱈魚和其他硬骨魚類、鯊魚，軟體動物和甲殼類)也是TMAO的重要直接來源〔8〕。

3 TMAO促進(jìn)動脈粥樣硬化形成及發(fā)展的可能機(jī)制

在人體進(jìn)食后，某些腸道細(xì)菌在消化膳食膽堿時產(chǎn)生TMAO，這是一種易引發(fā)動脈粥樣硬化的物質(zhì)。TMAO能使膽固醇進(jìn)入血管壁，干擾膽固醇正常新陳代謝，從而造成脂肪堆積，特別容易引起致命的心腦血管疾病。Wang等〔6〕認(rèn)為 TMAO能通過增加促動脈粥樣硬化清道夫受體CD36和清道夫受體(SR)A在巨噬細(xì)胞表面的表達(dá)，從而抑制膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)和誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞形成，進(jìn)而促進(jìn)血管斑塊形成，并通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和細(xì)胞核因子κB通路促進(jìn)血管炎性反應(yīng)的發(fā)生〔9，10〕，在動脈粥樣硬化形成中發(fā)揮重要作用。Wang等〔6〕對具有動脈粥樣硬化傾向的小鼠進(jìn)行相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，長期給予小鼠富含膽堿的飲食，會使小鼠的主動脈逐步發(fā)展成動脈粥樣硬化性病變，并增加其巨噬細(xì)胞中膽固醇的積累，但當(dāng)富含膽堿的飲食中加入廣譜抗生素時，由于腸道菌群被廣譜抗生素抑制，因此使小鼠的動脈粥樣硬化病變癥狀被消除。Koeth等〔11〕、Charach等〔12〕對源自膳食膽堿產(chǎn)生TMAO的動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，肝臟表達(dá)的膽汁酸合成酶Cyp7a1明顯減少，Cyp7a1是主要的膽汁酸合成酶，也是膽固醇分解代謝的限速酶。Cyp7a1表達(dá)上調(diào)將導(dǎo)致膽汁酸池擴(kuò)大，膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)增加，進(jìn)而降低易感小鼠的動脈粥樣硬化斑塊的形成；而TMAO能降低Cyp7a1的表達(dá)，因此能抑制膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞形成，成為動脈粥樣硬化的危險因素。除上述機(jī)制外，Stancu等〔13〕報道，腸道細(xì)菌還可通過增加膳食能量攝入、長期輕度炎癥浸潤、調(diào)節(jié)脂肪酸代謝等方式影響動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展。

4 TMAO與動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的關(guān)系

4.1TMAO高水平表達(dá) Li等〔14〕調(diào)查兩組獨(dú)立的動脈粥樣硬化患者血漿中TMAO水平與心血管事件風(fēng)險之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在克利夫蘭實(shí)驗(yàn)組中，530例心源性胸痛的連續(xù)受試者血漿TMAO水平的升高與重大不良心臟事件(包括心肌梗死、腦卒中、血運(yùn)重建和死亡等)發(fā)生的風(fēng)險獨(dú)立相關(guān)，隨訪第30天(第四分位校正優(yōu)勢比為6.30，95%置信區(qū)間為1.89～21.0，P<0.01)，間隔6個月后觀察(第四分位校正優(yōu)勢比為5.65，95%置信區(qū)間為1.91～16.7，P<0.01)，與cTnT濃度指標(biāo)相比，發(fā)現(xiàn)TMAO濃度指標(biāo)靈敏性更高，該指標(biāo)可作為心血管疾病發(fā)病率的預(yù)測標(biāo)志物。同時，TMAO水平也是長期致死率的顯著預(yù)測指標(biāo)，Li等〔14〕對來自瑞士多個醫(yī)療機(jī)構(gòu)的1 683例接受冠狀動脈造影的急性冠脈綜合征患者進(jìn)行研究，結(jié)果顯示(第四分位校正優(yōu)勢比為1.81，95%置信區(qū)間為1.04～3.15，P<0.05)，提示TMAO能預(yù)測心腦血管不良事件再發(fā)生風(fēng)險，為疑似冠狀動脈粥樣硬化患者提供臨床效用和風(fēng)險分層。Tang等〔15〕對4 007例受試者進(jìn)行了研究，并對其隨訪3年，主要研究血漿中TMAO與心腦血管事件發(fā)生風(fēng)險之間的相關(guān)性，研究結(jié)果表明TMAO與血栓事件發(fā)生風(fēng)險呈劑量依賴性正相關(guān)，且這一作用獨(dú)立于傳統(tǒng)的心腦血管疾病危險因素，可將其作為新型心腦血管疾病的風(fēng)險因子〔16〕。劉振東等〔3〕選取紹興市中心醫(yī)院80例缺血性腦卒中患者為病例組，40例門診健康體檢者為對照組，采用穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)液質(zhì)聯(lián)用法檢測血清 TMAO 和脂蛋白相關(guān)磷脂酶(Lp-PLA2)水平，對比分析兩組 TMAO、Lp-PLA2水平差異和相關(guān)性，結(jié)果顯示病例組血漿 TMAO、Lp-PLA2水平明顯高于對照組(P<0.05)，說明TMAO、Lp-PLA2與動脈粥樣硬化患者缺血性腦卒中的發(fā)生具有密切相關(guān)性，可作為預(yù)測動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中發(fā)生的較有效指標(biāo)。徐燕飛等〔17〕選取90例北京當(dāng)?shù)鼐用褡鳛檠芯繉ο?，其中治療組60例，治療組來自首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科住院的動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中患者；健康對照組30例，為社區(qū)隨機(jī)人群。采用高效液相質(zhì)譜串聯(lián)技術(shù)對治療組、健康對照組進(jìn)行血漿TMAO水平的分析，發(fā)現(xiàn)健康對照組的血漿 TMAO 水平低于治療組治療前的血漿 TMAO 水平，而治療組治療前后的血漿 TMAO 水平之間也存在差異，治療后血漿 TMAO 水平降低，說明高水平血漿 TMAO 是動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的一個危險因素。

4.2TMAO低水平表達(dá) 雖然以上研究均認(rèn)為血漿TMAO水平在動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中患者中高水平表達(dá)，可預(yù)測缺血性腦卒中及各種心腦血管疾病的發(fā)生，但也有研究表示出不同觀點(diǎn)。Yin等〔5〕對大動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中和短暫性腦缺血發(fā)作患者進(jìn)行病例對照研究，并未發(fā)現(xiàn)這類患者血漿TMAO水平升高，在無癥狀對照組中，表現(xiàn)出相似的TMAO水平，腸道菌群沒有顯著性差異。而腦卒中和短暫性腦缺血發(fā)作患者的腸道微生物群與無癥狀組對照明顯不同，患者腸道內(nèi)有更多的條件性致病菌，如腸桿菌屬、巨球型菌屬和脫硫弧菌，較少的共生菌或益生菌〔18，19〕，這種失調(diào)與疾病的嚴(yán)重程度有關(guān)，患者的TMAO水平明顯低于無癥狀對照組。廖碩希等〔20〕將322例來自南方醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科的動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中患者作為研究對象，231例體檢者作為健康對照組，采用同位素稀釋-高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定血漿TMAO水平，發(fā)現(xiàn)疾病組血漿TMAO水平明顯低于健康對照組。盡管目前的研究尚不能說明這些改變發(fā)生于腦卒中事件前還是腦卒中事件后，但很明顯，這種腸道菌群失調(diào)和血漿TMAO水平下降，對腦卒中患者遠(yuǎn)期的影響有待相關(guān)學(xué)者進(jìn)一步研究探索。

5 TMAO與其他疾病的關(guān)系

TMAO對其他一些疾病(如心力衰竭、腎病、糖尿病和肺病等)的發(fā)生發(fā)展中也起著重要作用。

5.1TMAO與心力衰竭 Tr?seid等〔21〕研究發(fā)現(xiàn)155例慢性心力衰竭患者與100例無心力衰竭患者和33例健康對照組相比，血漿TMAO、膽堿和甜菜堿均具有較高的水平，且在缺血性心力衰竭患者中TMAO水平最高。Suzuki等〔22〕證實(shí)急性心力衰竭患者的高水平TMAO與高風(fēng)險的病死率及患者的不健全表現(xiàn)直接相關(guān)。一些研究也發(fā)現(xiàn)了TMAO和心血管疾病風(fēng)險之間的聯(lián)系，認(rèn)為血漿TMAO濃度與心力衰竭患者的長期死亡率、晚期左心室舒張功能障礙及動脈粥樣硬化性冠狀動脈疾病患者的動脈粥樣硬化負(fù)擔(dān)密切相關(guān)〔23～25〕。

5.2TMAO與腎臟疾病 Posada-Ayala等〔26〕對31例患者尿液代謝物分析研究表明，在慢性腎臟病(CKD)和非CKD尿液中的7種代謝物中，血漿TMAO濃度在CKD中較高。Bain等〔27〕研究證實(shí)15例終末期腎病患者血漿中TMAO顯著高于15例健康對照組，說明腎功能較差的患者血漿TMAO濃度顯著升高。Missailidis等〔28〕在對179例3～5期慢性腎病患者中，發(fā)現(xiàn)腎小球?yàn)V過率(GFR)和腎功能受損是影響血漿TMAO濃度的主要變量，TMAO濃度增加與全身炎癥標(biāo)志物相關(guān)，并且會預(yù)測5年生存率，TMAO的血漿濃度也與GFR呈負(fù)相關(guān)，在透析患者中顯著升高。Tang等〔29〕通過對521例穩(wěn)定腎病患者的研究，認(rèn)為空腹血漿TMAO濃度與全因死亡率有關(guān)，在對傳統(tǒng)危險因素，如超敏C反應(yīng)蛋白、腎小球?yàn)V過率等進(jìn)行校正后，升高的血漿TMAO濃度能夠預(yù)測5年死亡率，說明TMAO濃度增加與腎臟疾病死亡率增加有關(guān)。

5.3TMAO與糖尿病 有研究發(fā)現(xiàn)在不同疾病人群中糖尿病患者都存在較高的TMAO水平。Tang等〔30〕發(fā)現(xiàn)心力衰竭合并糖尿病的患者血漿TMAO顯著升高。Lever等〔31〕研究表明，與沒有糖尿病的患者相比，2型糖尿病患者的血漿TMAO和甜菜堿濃度更高，認(rèn)為TMAO和甜菜堿水平的變化可預(yù)測各種心血管事件的不良后果。此外，Gao等〔32〕還發(fā)現(xiàn)，在小鼠膳食中添加TMAO可加重糖耐量受損、胰島素信號傳導(dǎo)、促進(jìn)脂肪組織炎癥。但Wang等〔33〕獨(dú)立研究分析表明糖尿病患者血漿代謝物TMAO、肉堿和膽堿之間產(chǎn)生了相似的血漿相關(guān)性，但TMAO在本組分析中對預(yù)測糖尿病并沒有顯著性意義，這與上述其他研究者的結(jié)論相矛盾，有待相關(guān)學(xué)者對TMAO與糖尿病的關(guān)系進(jìn)行更深入的探索研究。

5.4TMAO與慢性阻塞性肺疾病(COPD) COPD由于感染原因?qū)е滦难芗膊『退劳龅娘L(fēng)險增高。Ottiger等〔34〕對189例COPD惡化患者前瞻性隨訪6.1年。 通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定急診科入院患者血漿TMAO水平，使用Cox回歸模型和線性回歸模型研究TMAO與全因死亡率和不同合并疾病的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)6年后COPD惡化患者全因死亡率為55.6%。死亡患者與幸存者相比有更高的TMAO水平，但這種關(guān)聯(lián)在多變量調(diào)整后不再顯著，TMAO水平在非肺炎和COPD惡化患者中相似。在線性回歸分析中，高齡、超重、糖尿病和慢性腎病是血漿TMAO水平升高的預(yù)測指標(biāo)。以上說明升高的TMAO與COPD患者的長期全因死亡率相關(guān)，但與病情惡化程度無關(guān)，對于TMAO是否可預(yù)測惡化的COPD不良臨床結(jié)果尚不清楚，還需進(jìn)一步研究。

6 TMAO在動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中防治中的應(yīng)用

有研究表明，抑制TMAO的產(chǎn)生能降低動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中發(fā)生的風(fēng)險，可作為預(yù)防心腦血管疾病發(fā)生的一項(xiàng)較早期標(biāo)志物。通過膳食調(diào)節(jié)、使用益生菌和抗生素等方式可調(diào)控TMAO的產(chǎn)生，從而可有效預(yù)防動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的發(fā)生〔6，15，35，36〕。一般而言，膳食因素是腸道菌群的主要調(diào)節(jié)因素〔37〕，Ierardi等〔35〕認(rèn)為減少膽堿或左旋肉堿來源(紅肉和蛋)和某些類型的海產(chǎn)品(如鱈魚和其他硬骨魚類、鯊魚、軟體動物和甲殼類)的攝入量，可能使TMAO生成下降，而對心腦血管健康有益。Sitaraman〔38〕認(rèn)為一些細(xì)菌類桿菌可能參與TMA形成，因?yàn)檫@些細(xì)菌產(chǎn)生的磷脂酶能夠水解膳食磷脂酰膽堿，從而產(chǎn)生TMA。此外，Serino等〔39〕報道來自丹毒綱(厚壁門)的細(xì)菌可分解膽堿產(chǎn)生TMA，在腸道菌群中，擬桿菌和厚壁菌是兩個主要的細(xì)菌類群。而益生菌可用于控制腸腔中的TMA濃度，Brugere等〔40〕證明了產(chǎn)甲烷古菌的菌種能通過氫還原TMA產(chǎn)生甲烷，基于這些研究結(jié)果，該學(xué)者提出在人群中使用古生菌的目的就是消耗TMA，從而降低TMAO生成。在另外一些研究中，小鼠和人使用口服廣譜抗生素，血漿TMAO水平在短時間內(nèi)被抑制，在停用抗生素后TMAO水平增高，可能是由于腸道菌群耐藥菌株的出現(xiàn)所致〔3,4，13〕，但在三甲基胺尿癥患者中，低劑量的新霉素和甲硝唑等抗菌藥的循環(huán)反復(fù)使用，可避免抗生素耐藥性〔41〕，提示短期內(nèi)使用非全身性抗生素可能有助于降低心腦血管風(fēng)險。通過膳食調(diào)節(jié)、使用益生菌和抗生素等方式可有效減少血漿TMAO生成。

綜上，腸道作為機(jī)體多種微生物的聚集場所，參與機(jī)體全身新陳代謝，腸道微生物及其代謝物TMAO可能成為未來研究動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的新的靶點(diǎn)，為推動動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的預(yù)防和治療領(lǐng)域開辟新的道路。然而，動脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制是否與TMAO增高有關(guān)，TMAO增高又是否是該疾病的起因或結(jié)果仍然存在爭議，有待進(jìn)一步的研究探索。