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腸道微生物代謝產(chǎn)物參與動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展

2022-01-19 03:24李海霞綜述魏靜哈小琴審校
關(guān)鍵詞:膽汁酸代謝物內(nèi)皮細(xì)胞

李海霞 綜述,魏靜 ,哈小琴 審校

1. 蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所,甘肅 蘭州 730000;2. 人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院檢驗(yàn)科,甘肅 蘭州 730050;3. 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,甘肅蘭州730030

動(dòng)脈粥樣硬化是動(dòng)脈的一種慢性炎癥狀態(tài),作為心血管疾病的主要病理基礎(chǔ),多年來(lái)一直是全世界人類死亡的主要原因[1]。動(dòng)脈粥樣硬化的顯著特征是大動(dòng)脈內(nèi)膜脂質(zhì)積累和炎癥的生成[2]。早期脂質(zhì)在內(nèi)膜積累,伴隨內(nèi)皮功能喪失,從而導(dǎo)致低密度脂蛋白顆粒進(jìn)一步滲透并積累在細(xì)胞外基質(zhì);然后暴露于內(nèi)皮細(xì)胞的黏附分子以及循環(huán)單核細(xì)胞被募集并附著到血管內(nèi)皮細(xì)胞上。一旦附著,它們會(huì)遷移到內(nèi)皮下轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞。此外,功能失調(diào)的內(nèi)皮細(xì)胞分泌趨化因子和生長(zhǎng)因子,刺激血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)和內(nèi)膜層白細(xì)胞的遷移、積累和增殖,促進(jìn)斑塊進(jìn)展[3]。細(xì)胞外基質(zhì)中氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,OX-LDL)可通過(guò)不同的介質(zhì)使單核細(xì)胞和其他炎癥細(xì)胞向內(nèi)膜活化、募集和遷移,從而增強(qiáng)一系列促炎反應(yīng)。巨噬細(xì)胞過(guò)度吸收OX-LDL 后可轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞。動(dòng)脈內(nèi)膜中泡沫細(xì)胞的積累是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的細(xì)胞標(biāo)志。泡沫細(xì)胞釋放生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子,進(jìn)一步刺激VSMCs 遷移到內(nèi)膜,加重動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程[4]。

人類胃腸道可被當(dāng)作一個(gè)巨大且多樣的生態(tài)系統(tǒng),其容納了數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的微生物種類。腸道微生物參與多種代謝途徑的調(diào)節(jié),形成了與腸道、肝臟和腦功能相關(guān)的免疫炎癥軸[5]。除此之外,腸道微生物還能產(chǎn)生多種酶和生物活性代謝產(chǎn)物,這些代謝物在宿主血液中積累,影響宿主的生理。目前,已有300 多種微生物宿主代謝產(chǎn)物通過(guò)非靶向和靶向代謝組學(xué)分析被鑒定,包括三甲胺N-氧化物(trimethylamine N-oxide,TMAO)、膽汁酸(bile acid)、短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)、氨基酸、苯甲酰和苯基衍生物、肼衍生物、脂類、膽堿、維生素、激素以及多胺等[6]。此外,幾種有益的生物活性物質(zhì)如多酚類化合物(原兒茶酸、槲皮素、花青素、沒(méi)食子酸和卵磷脂)在被腸道微生物分解后才能被宿主吸收[7-9]。腸道微生物可將機(jī)體攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為宿主細(xì)胞的代謝物。代謝物作為腸道微生物與宿主細(xì)胞之間信號(hào)的傳遞者,對(duì)宿主本身健康具有很大的影響。最近的多項(xiàng)研究集中在腸道微生物代謝組學(xué)與動(dòng)脈粥樣硬化之間的相互作用上。代謝組學(xué)越來(lái)越被認(rèn)為是一種很有前途的技術(shù),可識(shí)別代謝物的特征,以區(qū)分動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的不同階段。本文對(duì) TMAO、Bile acid、SCFAs、尿毒癥毒素(uremic toxin)以及多酚(polyphenol)這幾種腸道微生物代謝產(chǎn)物的生成以及它們?cè)趧?dòng)脈粥樣硬化中的作用作一綜述,為腸道微生物參與動(dòng)脈粥樣硬化的調(diào)節(jié)機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 TMAO 與動(dòng)脈粥樣硬化

腸道微生物能代謝一些飲食營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如膳食膽堿、甜菜堿、磷脂酰膽堿、卵磷脂和L-肉堿作為底物,最終生成TMAO,這是一種具有生物活性的腸道微生物衍生代謝物[10-12]。某些類型的食物,如紅肉、魚(yú)、家禽是TMAO 的重要來(lái)源。TMAO 作為一種促動(dòng)脈粥樣硬化的因子,積極參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展和進(jìn)展。主動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的大小也與血漿TMAO 的水平呈正相關(guān)。臨床研究表明[10],TMAO促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制可能有以下幾方面:①抑制巨噬細(xì)胞的反向膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)(revere cholesterol transport,RCT),影響膽固醇的分解和排泄;②上調(diào)巨噬細(xì)胞清道夫受體CD36 和清道夫受體A1(scavenger receptor A1,SR-A1)的表達(dá),增加巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇的沉積,促進(jìn)泡沫細(xì)胞的形成,泡沫細(xì)胞從最初的病變形成到斑塊破裂均有促動(dòng)脈粥樣硬化的作用[11];③下調(diào)膽固醇吸收靶點(diǎn)ABCG5/8 和NPC1基因的表達(dá),從而影響膽固醇代謝;④降低細(xì)胞色素P450 酶(cytochrome P450,CYP450)的基因 CYP7A1和CYP27A1 在肝臟中的表達(dá),從而減少膽汁酸的轉(zhuǎn)運(yùn)和膽固醇的清除,以此來(lái)加速動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程[10]。

動(dòng)脈粥樣硬化常伴有內(nèi)皮功能障礙和炎癥反應(yīng),TMAO 能激活血管平滑肌細(xì)胞有絲分裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和核因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)信號(hào),促進(jìn)白細(xì)胞對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附以及炎癥反應(yīng)[13]。此外,MA 等[14]發(fā)現(xiàn),TMAO 能激活 PKC / NF-κB 信號(hào),上調(diào)血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)的表達(dá),促進(jìn)單核細(xì)胞的黏附,從而促使內(nèi)皮功能障礙。最重要的是,TMAO 能通過(guò)激活細(xì)胞內(nèi)硫氧還蛋白互作蛋白(thioredoxin-interacting protein,TXNIP)作用的NLRP3 炎癥體來(lái)影響機(jī)體的免疫系統(tǒng),導(dǎo)致炎癥標(biāo)志物腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、白細(xì)胞介素-18(interleukin-18,IL-18)和白細(xì)胞介素-1B(interleukin-1B,IL-1B)表達(dá)增加[15-17],促進(jìn)動(dòng)脈斑塊的發(fā)展,最終導(dǎo)致心血管事件的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn),TMAO 能增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的Ca2+釋放,刺激血小板活化,直接促進(jìn)血小板高反應(yīng)性和血栓的形成[15],加速動(dòng)脈斑塊的形成。隊(duì)列研究中表明,TMAO 水平升高與同一組人群隨訪3 年后主要不良心血管事件(包括中風(fēng)、心肌梗死和死亡)發(fā)生率呈正相關(guān)[18]。并且TMAO 的水平可穩(wěn)定預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈疾病患者的 5 年死亡率[19],TMAO 每增加 10 μmol/L,全因死亡風(fēng)險(xiǎn)增加7. 6%[20]。因此,可以得出,腸道微生物代謝產(chǎn)物TMAO 可通過(guò)脂質(zhì)代謝、內(nèi)皮功能障礙以及炎癥反應(yīng)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化產(chǎn)生間接影響,而且TMAO 升高會(huì)顯著增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。因此,從改善腸道微生物代謝物的角度來(lái)預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化為理想的方向。

2 Bile acid 與動(dòng)脈粥樣硬化

腸道微生物作用于肝臟膽固醇代謝,從而影響全身膽固醇水平[21]。Bile acid 由限速酶膽酯醇7-α-羥化酶(cholesterol 7-alpha hydroxy-lase,CYP7A1)形成[22],是肝臟中膽固醇主要的代謝產(chǎn)物。機(jī)體的膽汁酸可分為初級(jí)膽汁酸和次級(jí)膽汁酸。腸膽汁酸一直被認(rèn)為是調(diào)節(jié)脂質(zhì)和葡萄糖代謝的重要因素。除此之外,Bile acid 還能影響血管炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化。

Bile acid 作為重要的信號(hào)分子,能激活許多核受體,包括法尼醇 X 受體(farnesoid X receptor,F(xiàn)XR)、前甘烷 X 受體(preganane X receptor)、維生素 D 受體(vitamin D receptor)和 G 蛋白偶聯(lián)受體(takeda G protein-coupled receptor 5,TGR5)以及肝臟細(xì)胞信號(hào)通路,從而調(diào)節(jié)其自身生物合成和能量代謝[23]。初級(jí)膽汁酸是肝臟從膳食膽固醇或肝臟自身合成的膽固醇中產(chǎn)生的,主要功能是幫助膳食脂類和脂溶性營(yíng)養(yǎng)素的吸收[24]。人體中每天有200 ~ 800 mg 的Bile acid 逸出腸肝循環(huán),進(jìn)入結(jié)腸,被腸道微生物代謝為次生膽汁酸。

在小鼠中,通過(guò)細(xì)菌膽鹽水解酶(bile salt hydrolase,BSH)作用產(chǎn)生的次級(jí)膽汁酸已被證明可通過(guò)調(diào)節(jié)肝臟或小腸的特定基因來(lái)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[23]。研究表明,初級(jí)和次級(jí)膽汁酸可通過(guò)FXR 和TGR5受體抑制NF-κB 依賴的促炎細(xì)胞因子,抑制炎癥反應(yīng)[25]。據(jù)報(bào)道,TGR5 激活還能防止脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)引起的炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化[26-27]。因此,Bile acid 似乎是動(dòng)脈粥樣硬化的保護(hù)因子。但YAMADA 等[28]利用微型豬研究發(fā)現(xiàn),膽汁酸可通過(guò)刺激氧化應(yīng)激信號(hào)通路和巨噬細(xì)胞動(dòng)員而加重豬內(nèi)臟動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程。臨床研究表明,血清膽汁酸升高與心臟功能障礙有關(guān),如致命性心律失常、心肌肥厚、心肌細(xì)胞凋亡和心臟血流動(dòng)力學(xué)異常[28]?;加泄谛牟。╟oronary artery disease,CAD)的人群糞便膽汁酸排泄較無(wú)CAD 的人群低。但很少有研究者關(guān)注血清總膽汁酸(total bile acid,TBA)在 CAD 進(jìn)展中的作用。我國(guó)的一項(xiàng)隊(duì)列研究揭示了CAD 患者比正常人群的空腹血清TBA 水平高[29]。此外,空腹血清TBA 與CAD 的存在和嚴(yán)重程度獨(dú)立相關(guān)。因此,TBA 可能作為臨床上有效和低成本的生物標(biāo)志物,有助于預(yù)測(cè)CAD 的嚴(yán)重程度,并可能為CAD 的臨床治療提供指導(dǎo)。一些體外研究也證明了Bile acid 可通過(guò)氧化應(yīng)激和促炎反應(yīng)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞損傷,從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化[30]。因此,膽汁酸在動(dòng)脈粥樣硬化中的機(jī)制尚有待闡明。

3 SCFAs 與動(dòng)脈粥樣硬化

SCFAs 是細(xì)菌發(fā)酵未消化的碳水化合物產(chǎn)生的代謝物,主要由乳酸菌和雙歧桿菌進(jìn)行。另外,氨基酸也可用于SCFAs 的生物合成。葡萄糖和氨基酸在小腸中分別以淀粉和蛋白質(zhì)的形式被消化形成,并迅速被吸收到血液循環(huán)中。細(xì)菌從葡萄糖的糖酵解到丙酮酸、乙酰輔酶A,最后再到乙酸、丙酸和丁酸,依次合成SCFAs。乙酸、丁酸(butyric acid)和丙酸在結(jié)腸中的總濃度分別為 3 ∶1 ∶1[23]。SCFAs 是對(duì)血管有益的代謝物,作為結(jié)腸上皮能量的主要來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn),SCFAs 可通過(guò)阻斷膽固醇合成或?qū)⑵滢D(zhuǎn)移到肝臟來(lái)降低血脂水平[31]。

目前關(guān)于SCFAs 研究最多的是Butyric acid。研究證明,Butyric acid 在誘導(dǎo)抗炎和減少單核細(xì)胞在內(nèi)皮中的黏附方面發(fā)揮重要作用。Butyric acid 可抑制NF-kB 的易位,從而降低促炎細(xì)胞因子的表達(dá)和TNF-α 誘導(dǎo)的VCAM-1 的表達(dá),導(dǎo)致單核細(xì)胞與內(nèi)皮的黏附減少,阻礙泡沫細(xì)胞的形成[32]。多項(xiàng)研究已證明了Butyric acid 對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化形成的直接影響。AGUILAR 等[33]發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充含 1% Butyric acid的飲食可使APOE-/-小鼠主動(dòng)脈病變面積減少50%。而且Butyric acid 介導(dǎo)的主動(dòng)脈病變區(qū)域的減少伴隨著超氧物和硝基酪氨酸的減少,表明氧化應(yīng)激的減少可能有助于介導(dǎo)Butyric acid 的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用[34]。因此,Butyric acid 被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化的保護(hù)元件。

4 Uremic Toxins

Uremic Toxins 是由腸道微生物代謝氨基酸而產(chǎn)生的代謝物。蛋白質(zhì)中的芳香氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸)可由腸道微生物[35-36]和宿主肝臟[37]代謝為毒素,如硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate,IS)、葡萄糖醛酸(indoxyl glucuronide)、吲哚乙酸(indoleacetic acid)、硫酸對(duì)甲酚(p-cresyl sulfate)、對(duì)甲酚(pcresol)和馬尿酸(hippuric acid)。

血小板和血管成分均易受尿毒癥毒素的影響。其中,IS 是由腸道微生物代謝色氨酸酶產(chǎn)生,可將飲食中的色氨酸轉(zhuǎn)化為吲哚,再在肝臟中通過(guò)CYP450和硫基轉(zhuǎn)移酶 1A1(sulfotransferase,SULT1A1)的作用轉(zhuǎn)化為吲哚和硫酸吲哚。在尿毒癥毒素中,IS 被認(rèn)為與心血管死亡高度相關(guān)。其能導(dǎo)致血管功能障礙,歸因于其誘導(dǎo)凋亡和炎癥的能力[38]。在使用IS處理小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn),主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡增加。IS 可通過(guò)芳基烴受體(aryl hydrocarbon receptor,AhR)、MAPK、NF-κB 誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。在巨噬細(xì)胞中,IS 可激活 NF-κB / MAPK 信號(hào)通路,誘導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)、p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogenactivated protein kinase,p38)和 c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)的磷酸化,加重巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。同時(shí)誘導(dǎo)活性氧和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,并抑制膽固醇的外流[39-40]。在內(nèi)皮細(xì)胞中,IS 可激活 NF-κB 信號(hào),上調(diào) ICAM-1 和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的表達(dá)[41],并抑制一氧化氮(nitric oxide,NO)的合成,上調(diào)活性氧,從而加重內(nèi)皮功能障礙[42]。而且IS可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞上的黏附分子,誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的增殖,加速內(nèi)皮損傷[43]。此外,IS 被證明可激活血小板,增加凝血酶和膠原的聚集[44],加速動(dòng)脈粥樣斑塊的形成。因此,在臨床上,血清中IS 被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物[45]。綜上所述,IS 可通過(guò)介導(dǎo)凋亡、炎癥反應(yīng)以及氧化反應(yīng)損害內(nèi)皮細(xì)胞的功能。

5 Polyphenols

Polyphenols 是主要分布在植物界的酚類化合物,從結(jié)構(gòu)上可分為類黃酮化合物和非類黃酮化合物。許多天然產(chǎn)物含有大量的Polyphenols,Polyphenols具有保護(hù)心血管系統(tǒng)和減輕炎癥反應(yīng)的功能[46-47]。雖然Polyphenols 對(duì)心血管疾病有很多益處,但它們中的大多數(shù)不能直接被小腸吸收。宿主對(duì)Polyphenols 類化合物的生物利用度主要取決于腸道微生物的功能[48]。目前常見(jiàn)的Polyphenols 類化合物包括花青素(anthocyanins)、槲皮素(quercetin)、卵磷脂(urolithins)和雌馬酚(equol)等。

5. 1 Anthocyanins 及其他代謝產(chǎn)物 Anthocyanins作為黃酮類化合物,具有抗炎和抗氧化作用。機(jī)體攝入的膳食Anthocyanins 只有少部分被機(jī)體吸收,大量的Anthocyanins 通過(guò)微生物降解進(jìn)入結(jié)腸,釋放衍生物氰基-3-O-β-葡萄糖苷(cyanidin-3-O-β-glucoside,Cy-3-G)[49]。研究證明,Anthocyanins 對(duì)心血管健康的積極作用包括抗血小板活性、通過(guò)一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)上調(diào) NO的合成促使血管舒張、保護(hù)心肌細(xì)胞免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡等[50-52]。CHANBERS 等[53]對(duì)高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠同時(shí)喂養(yǎng)含Anthocyanins的漿果,可增加小鼠CYP7A1 的表達(dá),以此降低動(dòng)脈粥樣硬化斑塊和甘油三酯濃度。

Cy-3-G 作為Anthocyanins 的代謝產(chǎn)物,可通過(guò)抗氧化、抗單核細(xì)胞浸潤(rùn)、升高血漿HDL-C 水平以及促進(jìn)巨噬細(xì)胞RCT 等多種機(jī)制抑制早期動(dòng)脈粥樣硬化的形成[54]。研究發(fā)現(xiàn),給2 型糖尿病小鼠喂養(yǎng)含Cy-3-G 的麥芽糖后,小鼠肝臟中CYP7A1 mRNA的表達(dá)增加,血清膽固醇、肝臟膽固醇和甘油三酯表達(dá)下降,從而減輕了動(dòng)脈粥樣硬化[53]。

研究表明,Cy-3-G 經(jīng)過(guò)腸道微生物的作用可轉(zhuǎn)化為原兒茶酸(protocatechuic acid,PCA)。PCA 可通過(guò)抑制miR-10b 表達(dá)、增加膽固醇反轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1(ATP binding cassette transporter A1,ABCA1)和三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體G1(ATP binding cassette transporter G1,ABCG1)的表達(dá),從而使巨噬細(xì)胞吞噬的LDL 膽固醇外流增加,進(jìn)而減輕 ApoE-/-小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化[54]。另外,PCA已被證明可抑制ICAM1 和VCAM-1 依賴的單核細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附,以及CCL2 介導(dǎo)的單核細(xì)胞遷移,對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化具有保護(hù)作用[55]。PCA 還被證明可激活A(yù)MPK,并通過(guò)將A7r5 平滑肌細(xì)胞株阻滯于 G0/ G1細(xì)胞期,對(duì)VSMCs 的增殖產(chǎn)生抑制作用[56]。因此,PCA 可作為一種潛在的新分子用于動(dòng)脈粥樣硬化的預(yù)防和治療。

沒(méi)食子酸(Gllaic acid,GA)是 Anthocyanins 的次生代謝產(chǎn)物,GA 及其衍生物已被證明具有多種潛在健康保護(hù)作用。尤其是其通過(guò)舒張血管和降壓來(lái)改善動(dòng)脈粥樣硬化。研究發(fā)現(xiàn),自發(fā)性高血壓大鼠中,GA 可通過(guò)磷酸化eNOS[57]和抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶來(lái)增加NO 水平,顯著降低大鼠的血壓[58]。

5. 2 Quercetin Quercetin 是黃酮類化合物的一個(gè)常見(jiàn)成員,廣泛存在于植物界。Quercetin 可作為超氧化物清除劑、羥基自由基清除劑以及脂質(zhì)過(guò)氧化物抑制劑[59]。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn),Quercetin 參與調(diào)節(jié)膽固醇的代謝。原因是Quercetin 能顯著提高肝臟中CYP7A1 的活性,促進(jìn)膽固醇對(duì)膽汁酸轉(zhuǎn)化;同時(shí),增加肝臟中ABCG1 的表達(dá),以此調(diào)節(jié)肝臟膽固醇外流[59]。給大鼠喂養(yǎng)含Quercetin 的食物后,發(fā)現(xiàn)大鼠肝臟、心臟、腎臟和小腸中的膽固醇顯著降低[60]。

炎癥反應(yīng)被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生和發(fā)展的重要途徑。Quercetin 能滅活人單核細(xì)胞中活化的NF-KB 因子,從而抑制促炎細(xì)胞因子、趨化因子、黏附分子和生長(zhǎng)因子的釋放,抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生。在人肥大細(xì)胞中,Quercetin 通過(guò)阻止 NF-κB p50 和p65亞基的核易位,以及巨噬細(xì)胞中IκB 激酶(inhibitors kappa B,IκB)α 蛋白的磷酸化,從而減少炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6 和 IL-8 的釋放,減輕炎癥反應(yīng)[61]。此外,Quercetin 對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的保護(hù)作用還包括以下幾點(diǎn)[1]:①抑制煙酰胺-腺苷二核苷酸磷酸(nico-tinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶提高內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合酶的活性和血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)的表達(dá),從而調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮功能障礙;②阻斷氧化酶,抑制活性氧(reactive oxygen species,ROS)的形成,減輕氧化應(yīng)激;③下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-1(matrix metalloproteinase-1,MMP-1),穩(wěn)定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。綜上所述,Quercetin 對(duì)心血管系統(tǒng)的保護(hù)功能包括調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抑制炎癥反應(yīng)、抑制氧化應(yīng)激以及減輕血管內(nèi)皮功能障礙。

膳食類Quercetin 的代謝產(chǎn)物在動(dòng)脈損傷中表現(xiàn)出潛在的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用。槲皮素-3-葡萄糖醛酸(Quercetin-3-glucuronide,Q3GA)是 Quercetin 的代謝產(chǎn)物,在幾乎所有蔬菜和水果中均廣泛發(fā)現(xiàn)[62]。據(jù)報(bào)道,其通過(guò)抑制ISR-A1 和CD36 在RAW 264. 7細(xì)胞中的表達(dá)來(lái)抑制巨噬細(xì)胞泡沫細(xì)胞的形成[63]。在PC12 細(xì)胞中,Q3GA 可明顯抑制活性氧的形成,抑制動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展中可能的危險(xiǎn)因素,保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[64]。

5. 3 Urolithins Urolithins 是腸道微生物代謝多酚的產(chǎn)物,據(jù)報(bào)道,Urolithins 對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展具有重要影響。Urolithins 可分為UrolithinA 和UrolithinB,一方面,UrolithinA 可通過(guò)調(diào)節(jié)miR-27 表達(dá)和ERK / PPA R-γ 途徑減輕 OX-LDL 誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙[65],而且 UrolithinA 還通過(guò)激活 B 類清道夫受體Ⅰ(scavenger receptor class B typeⅠ,SR-BⅠ)和Nef2(negative regulation factor 2)信號(hào)通路在Wistar 大鼠中表現(xiàn)出抗動(dòng)脈粥樣硬化的活性[66]。另一方面,UrolithinB 可減少脂質(zhì)斑塊的沉積,同時(shí),UrolithinB和UrolithinB 硫酸鹽不僅負(fù)責(zé)增加SR-BI 和ABCA1的表達(dá),還負(fù)責(zé)提高HDL 介導(dǎo)的膽固醇巨噬細(xì)胞外排能力[67],因此,Urolithins 是動(dòng)脈粥樣硬化的保護(hù)因素。

5. 4 Equol Equol 是腸道細(xì)菌通過(guò)大豆苷元代謝產(chǎn)生的手性分子,屬于異黃酮類。據(jù)報(bào)道,其可預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化和心血管疾?。?8]。研究發(fā)現(xiàn),Equol 可通過(guò)激活核因子E2 相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2-realated factor 2,Nrf2)信號(hào)通路來(lái)減少HFD喂養(yǎng)的APOE-/-小鼠主動(dòng)脈粥樣硬化病變。血漿脂質(zhì)分析顯示,Equol 的干預(yù)降低了小鼠甘油三酯、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇,并同時(shí)增加了高密度脂蛋白-膽固醇[69]。此外,服用Equol 還可減少肝臟中的脂質(zhì)積累。因此,大豆苷元腸道微生物代謝物Equol 應(yīng)用于心血管健康和疾病預(yù)防具有重要的發(fā)展前景。

6 其 他

2,4,5-三甲氧基肉桂酸(2,4,5-trimethoxycinnamic acid)是α-沙酮主要的無(wú)毒代謝物,其能調(diào)節(jié)血脂、降低總膽固醇水平。研究發(fā)現(xiàn),其能降低大鼠的高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平[70-71]。因此,該化合物作為潛在的低膽固醇和心血管保護(hù)因子,需進(jìn)一步研究。

7 小結(jié)與展望

綜上所述,微生物代謝產(chǎn)物不僅可通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)和脂質(zhì)代謝途徑參與動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展,也可以通過(guò)調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能以及氧化應(yīng)激作用于動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)脈粥樣硬化是通過(guò)兩種失調(diào)途徑—代謝無(wú)關(guān)途徑和代謝物依賴途徑發(fā)展起來(lái)的[72]。內(nèi)毒素血癥在代謝無(wú)關(guān)途徑中促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥狀態(tài);代謝物依賴機(jī)制通過(guò)一些代謝產(chǎn)物,如TMAO、IS 的升高來(lái)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。通過(guò)上述研究可以得出 ,Butyric acid、Anthocyanins、PCA、GA、Quercetin、Q3GA、Equol 和 2,4,5-trimethoxycinnamic acid 可作為粥樣硬化的保護(hù)因子,這些代謝物有望進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。目前,代謝組學(xué)的發(fā)展使研究者可通過(guò)定量和定性來(lái)分析這些代謝物,但同時(shí)應(yīng)結(jié)合利用無(wú)菌小鼠、體外共培養(yǎng)系統(tǒng)和腸道器官技術(shù)等方法來(lái)更進(jìn)一步地了解腸道微生物代謝產(chǎn)物作用于機(jī)體的機(jī)制?,F(xiàn)今對(duì)于腸道微生物的研究,如益生菌治療和糞便移植的應(yīng)用仍非常有限,僅處于實(shí)驗(yàn)階段。因此,必須建立一種特定的治療方法來(lái)調(diào)節(jié)腸道微生物代謝物,最重要的是能在大型患者隊(duì)列中得到驗(yàn)證。進(jìn)一步確定這些代謝物的降解或半衰期,及其如何以劑量依賴性的方式影響宿主細(xì)胞。更全面地了解微生物群及其代謝物的作用,及其作用于疾病的機(jī)制,才能制定先進(jìn)的診斷策略和潛在的治療干預(yù)措施,以迎合未來(lái)個(gè)性化患者的臨床診療服務(wù)。

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