摘要：我们的肠道菌群由数万亿微生物组成，包括细菌、古菌和真核微生物。近年来，由于肠道菌群能与宿主进行密切的生物化学互动，越来越多研究者将其视为一种独特的器官系统。
我们的肠道菌群由数万亿微生物组成，包括细菌、古菌和真核微生物。近年来，由于肠道菌群能与宿主进行密切的生物化学互动，越来越多研究者将其视为一种独特的器官系统。研究表明，肠道菌群失衡可能引发宿主免疫系统紊乱，并对心血管功能产生不良影响。在心血管疾病的发生和发展过程中，宿主常伴随肠道菌群组成的特定变化以及肠道通透性的改变，从而导致器官功能异常，这些发现揭示了肠道菌群在心血管疾病中的重要作用[1]。
图1 肠道菌群对全身作用 [1]饮食、药物、压力等环境因素会显著改变肠道菌群的组成。例如，长期摄入高脂、高糖食物可能降低有益菌数量，增加致病菌的丰度，进而对全身健康产生不良影响。研究发现，当肠道菌群多样性下降或失衡时，可能导致慢性炎症、代谢紊乱，甚至影响心脑血管健康[2]。
图2 饮食、生活方式、肠道微生物组和代谢组对心血管代谢健康（CMH）的复杂多向关系及其影响 [2]01
肠道菌群的功能
1通过代谢产物影响心血管疾病
短链脂肪酸（SCFAs）是肠道菌群代谢膳食纤维的主要产物，能够显著影响血压、免疫反应和血管健康。SCFAs通过肠道上皮细胞的受体与免疫系统相互作用，抑制炎症反应，保护血管内皮，并有助于维持肠道屏障功能。此外，SCFAs还通过影响肾脏的盐排泄、调节肠道微生物的代谢，参与血压的调节。2影响胆汁酸和脂质代谢
肠道菌群在脂质代谢中起着重要作用，能够通过调节胆汁酸的代谢、脂肪酸的吸收与转运等途径影响血脂水平。肠道菌群的失衡与血脂异常密切相关，可能通过提高低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）及甘油三酯的水平，增加动脉硬化的风险。3诱发免疫系统与炎症反应
肠道菌群通过与宿主免疫系统的相互作用，调节系统性炎症反应，进而影响心脑血管健康。研究表明，肠道菌群失衡可能导致过度的免疫反应和炎症反应，从而促进心脑血管疾病的发生。特别是在动脉粥样硬化、冠心病等疾病的发生过程中，免疫系统的异常反应扮演着关键角色。02
肠道菌群紊乱与心血管疾病有关
1高血压
高血压作为全球最常见的心血管疾病之一，其发生不仅与遗传、环境等因素相关，还与肠道菌群失衡息息相关。研究表明，肠道菌群的代谢产物——短链脂肪酸（SCFAs），如丁酸、丙酸和醋酸，能够通过激活肠道神经内分泌系统，调节血管张力和内皮功能。SCFAs不仅有助于降低血压，还能通过与肠道-脑-肾轴的相互作用，影响肾脏对盐分的排泄，从而对血压产生调节作用[3]。
图3 食物通过肠道微生物组及其代谢产物对血压调节的影响 [3]在高血压患者中，肠道菌群常常呈现失衡状态，表现为有益菌（如双歧杆菌和乳酸杆菌）减少，致病菌（如变形菌和厚壁菌）增多。这种变化会导致肠道屏障功能受损，进而促进炎症反应和内皮功能障碍，从而加剧高血压的病程[4]。
图4 肠道菌群衍生或修饰的代谢物在血压调节中的作用 [4]在一项针对人类宿主的研究中，Li等人对41名健康对照者、56名高血压前期患者和99名原发性高血压患者进行了宏基因组测序和代谢组学分析，以评估受试者肠道菌群的组成、功能及代谢物差异[5]。
图5 移植后受体小鼠的肠道微生物谱与血压 [5]结果发现：与健康对照组相比，高血压前期和原发性高血压组的肠道菌群多样性显著降低。此外，高血压前期和原发性高血压组的肠道菌群特征高度相似，普里沃菌属和克雷伯杆菌属在高血压患者中占比较高。通过将高血压患者的肠道菌群移植到无菌小鼠体内，观察到小鼠血压升高，证明了肠道菌群对血压的直接影响。这提示肠道菌群的失衡与高血压密切相关。高血压患者的肠道菌群多样性降低，特定菌群丰度变化可能影响宿主的代谢功能，进而影响血压。动物实验进一步支持了肠道菌群在血压调节中的关键作用。2冠心病
冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）病因主要是动脉粥样硬化—一种慢性、进行性炎症性疾病。已经有许多证据表明，肠道菌群与冠心病之间存在相关性[6]。Toya等人在2020年发表了题为《Coronary artery disease is associated with an altered gut microbiome》的研究成果，通过对比晚期冠状动脉疾病患者和健康对照组的肠道菌群组成，探讨与CAD相关的特定细菌群体。研究通过分析粪便样本中16SrDNA的V3-V5区域，比较CAD患者和健康对照组的肠道菌群组成[7]。
图6 患有和未患有晚期冠状动脉疾病患者的肠道微生物变化 [7]研究发现，冠心病患者的肠道菌群比健康人群更加单一和不均衡----患者的肠道菌群丰富度和多样性显著降低。特别是某些特定的细菌种类与冠心病的发生有关系，如，反刍球菌gnavus的丰度增加，而一些与产生有益代谢产物（如丁酸盐）相关的细菌，如拉克诺斯皮尔科NK4B4组和反刍球菌gauvreauii的丰度则减少。尽管肠道菌群并非引起冠心病的起始因素，但有诸多因素能够引起肠道菌群的改变，如饮食、压力、环境、衰老、疾病状态和医疗干预等。肠道菌群就像一个中转站，冠心病的各种干预措施或风险因素可能是通过肠道菌群干预实现。3心脏瓣膜病
心脏瓣膜病是由于免疫反应或慢性炎症引起瓣膜结构的损伤，肠道菌群在这一过程中发挥着重要作用。肠道中的有益菌（如乳酸杆菌）能够通过调节免疫反应，减少由致病菌引发的瓣膜病风险。此外，肠道菌群的代谢产物，特别是丁酸盐，能够通过减轻系统性炎症反应，保护心脏瓣膜免受损伤[8]。
图7 心血管疾病发病机理中的微生物相关的代谢产物 [9]在探讨肠道菌群与心脏瓣膜病的关系后，发现某些特定的细菌群体（如链球菌属和金黄色葡萄球菌）与心脏瓣膜病的发生密切相关，并指出这些细菌可能通过血液进入心脏瓣膜，引发免疫反应并促进瓣膜的慢性炎症。这揭示了肠道菌群在心脏瓣膜病中的潜在作用，表明通过调节肠道菌群的平衡，可能有助于预防和治疗心脏瓣膜病。此外，增加有益菌的摄入，尤其是那些能够促进免疫耐受性的菌株，可能有助于缓解瓣膜病的病程[9]。4心力衰竭
早在2006年，研究人员就发现了肠道菌群在心力衰竭（心衰）患者体内的改变：心衰患者肠道念珠菌、沙门菌、志贺菌等致病菌大量增殖，且与肠壁增厚、肠道通透性增加及心衰的严重程度相关；同时一些具有抗炎特性的细菌，如布劳特氏菌明显减少。2021年发表在《Translational Research》期刊的文章探讨了肠道微生物群在心力衰竭（HF）中的作用，重点讨论了三甲胺-N-氧化物（TMAO）这一由肠道微生物代谢产生的代谢物[10]。令人惊讶的是TMAO水平升高与心脏衰竭的发展密切相关，且通过改变心脏细胞的功能和诱发炎症反应，TMAO直接损害心脏。特别是，TMAO通过增强氧化应激、促进炎症反应和损害心脏结构，导致心脏功能下降。
图8 TMAO对心脏造成直接损害 [10]由此可知，TMAO在心力衰竭的发生和发展中起着重要作用，肠道微生物群通过产生TMAO对心脏健康产生直接影响。研究还建议，减少TMAO的生成或阻断其作用可能成为心脏衰竭治疗的新策略。5房颤
房颤是心律失常最常见的症状之一，在房颤患者中已经观察到肠道微生物的紊乱和特定变化。据报道，老年人和年轻人的肠道菌群组成不同，老年人肠道微生物中双歧杆菌和厚壁菌减少，拟杆菌和肠杆菌增加。2022年的一项研究探讨了肠道菌群失调如何通过脂多糖（LPS）和葡萄糖引发的NLRP3炎症小体激活，促进与年龄相关的心房颤动（AF）的发生[11]。
图9 年龄相关肠道菌群失调导致促进房颤机制的工作模型 [11]结果发现，老年大鼠的肠道菌群失调导致血液中LPS和葡萄糖水平升高，进而激活NLRP3炎症小体，促进心房纤维化和心房颤动的发生。此外，老年大鼠的肠道菌群移植到年轻大鼠体内后，导致年轻大鼠的肠道结构和NLRP3炎症小体活性发生变化，增加了心房颤动的易感性。03
肠道菌群在心脑血管疾病管理中的临床应用
1肠道菌群检测
肠道菌群检测为评估心脑血管健康提供了新的工具。通过检测肠道菌群的组成与丰度变化，研究人员可以评估个体患心脑血管疾病的风险。部分研究表明，双歧杆菌和乳酸杆菌的减少、变形菌和厚壁菌的增加，通常与高血压、冠心病等疾病的发生相关。2肠道菌群移植（FMT）
肠道菌群移植（FMT）作为一种新兴的治疗方法，已在一些心血管疾病中取得初步成果。通过FMT，可以恢复肠道菌群的平衡，从而改善心脑血管健康。例如，FMT已被用于高血压患者的治疗，并显示出一定的降压效果[12]。
图10 与肠道菌群复原和心血管疾病改善相关的潜在干预措施 [12]3肠道菌群调节的生活方式干预
生活方式干预，如增加膳食纤维的摄入、减少高脂肪食物的摄入、定期进行体育锻炼等，有助于改善肠道菌群的平衡，从而降低心脑血管疾病的风险。肠道菌群与心脑血管疾病之间的关系逐渐得到重视。通过肠道菌群的检测、移植以及调节等手段，有望为心脑血管疾病的早期诊断和治疗提供新的方向。随着研究的深入，肠道菌群将在心脑血管疾病防治中发挥越来越重要的作用。了解肠道菌群检测、移植及MDF，欢迎大家咨询~
参考文献：
[1]Cheng,C.K.,& Huang,Y.(2021). The gut-cardiovascular connection: New era for cardiovascular therapy. Medical Review, 1(1), 23-46.[2]Valles-Colomer M, Menni C, Berry SE,et al. Cardiometabolic health, diet and the gut microbiome: a meta-omics perspective. Nat Med. 2023 Mar;29(3):551-561.[3]O'Donnell, J. A., Zheng, T., Meric, G., & Marques, F. Z. (2023).The gut microbiome and hypertension. Nature Reviews Nephrology, 19(2), 153-167.[4]Gao, K., Wang, P. X., Mei, X., Yang, T., & Yu, K. (2024). Untapped potential of gut microbiome for hypertension management. Gut Microbes, 16(1).[5]Li J, Zhao F, Wang Y, et al. Gut microbiota dysbiosis contributes to the development of hypertension. Microbiome. 2017;5(1):14.[6]刘恺闻，张魁，周宁，董然. 肠道菌群与冠心病关系的研究进展. 中国胸心血管外科临床杂志, 2023, 30(5).[7]Toya T, Corban MT, Marrietta E, Horwath IE, Lerman LO, Murray JA, Lerman A. Coronary artery disease is associated with an altered gut microbiome composition. PLoS One. 2020 Jan 29;15(1):e0227147.[8]朱玉峰,王贵明,秦永文,等.感染性心内膜炎的临床特征与病原菌敏感性分析 [J] . 中华临床感染病杂志,2014,07(6): 531-534.[9]Jin,L.,Shi,X.,Yang,J.et al.Gut microbes in cardiovascular diseases and their potential therapeutic applications.Protein Cell12,346–359(2021).[10]ZhangY,WangY,KeB,etal.TMAO:howgutmicrobiotacontributestoheartfailure[J].TranslRes,2021,228:109-125.[11]ZhangY,ZhangS,LiB,etal.Gutmicrobiotadysbiosispromotesage-relatedatrialfibrillationbylipopolysaccharideand glucose-induced activation of NLRP3-inflammasome[J].Cardiovasc Res,2022,118(3):785-797.[12]Jin,L.,Shi,X.,Yang,J.et al. Gut microbes in cardiovascular diseases and their potential therapeutic applications. Protein Cell 12,346–359(2021).
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来源：元奥生物
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