专家们对肠道微生物如何影响心脏健康很感兴趣。
最近一项研究已确定了可能与冠状动脉疾病相关的细菌种类，以及关键的代谢途径、代谢产物、基因和特定细菌的功能差异。
这项研究可能为利用肠道相关策略治疗冠状动脉疾病铺平道路。
根据美国疾病控制与预防中心(CDC)的数据，冠状动脉疾病是一种常见的心脏病，其特征是心脏动脉中的斑块积聚。
关于可能涉及的因素的研究正在进行中，包括肠道微生物可能发挥的作用。
最近发表在《mSystems》杂志上的一项研究检查了健康对照组和冠状动脉疾病患者的粪便样本，并确定了明显的差异。
研究结果发现，考虑肠道细菌及其代谢物可能有助于识别冠状动脉疾病的风险。
这些发现还进一步揭示了肠道细菌如何影响冠状动脉疾病，这可能导致针对这种关系的心血管疾病治疗。
冠状动脉疾病：如何理解肠道细菌的变化
在当前的研究中，研究人员试图研究肠道微生物、功能途径和冠状动脉疾病之间的关系。
他们从韩国康布克三星队列研究(Kangbuk Samsung Cohort Study)中选择了参与者。他们排除了具有某些风险因素的参与者，例如癌症史或最近使用抗生素。
他们选择了14名冠状动脉疾病患者和28名对照组，从每位参与者收集粪便样本。三名参与者是女性，参与者的平均年龄约为53岁。
研究人员使用了一种称为鸟枪法宏基因组学(shotgun metagenomics)的技术，以全面了解细菌和功能变化的差异。
未参与此项研究的Vital Heart & Vein的心脏病专家Patrick Kee博士向《医学新闻今日》解释了更多关于研究方法的内容。Kee告诉我们：
"这种方法[鸟枪法宏基因组学]不仅能够识别存在哪些微生物，还能够重建微生物群落的代谢潜力——这些微生物能够执行哪些生化途径[...]为了理解海量的DNA数据，研究人员使用算法将相关片段组合成完整或近乎完整的微生物基因组，称为宏基因组组装基因组(MAGs)。"
研究人员在查看所有参与者的数据时确定了520种细菌物种。虽然两组的细菌多样性相似，但研究人员确实发现了15种细菌物种，它们在两组之间的数量存在很大差异。
促炎细菌的增加
冠状动脉疾病组中，七种细菌物种大幅增加，而与健康对照组相比，八种物种减少。
作者建议，在冠状动脉疾病患者中可能发生的转变之一是一些细菌增加，而产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids)的细菌物种数量减少。
数据还发现两组之间在几个代谢途径上存在差异。一些途径得到增强，而其他途径则减少。
对这些途径有贡献的特定细菌不同。与对照组相比，冠状动脉疾病组在氨基酸和碳水化合物代谢方面也存在差异。
韩国首尔成均馆大学(Sungkyunkwan University)的助理教授、该研究的作者Han-Na Kim博士向MNT解释说：
"我们发现的不仅是存在哪些细菌的差异，还有它们执行的生物功能的差异。[冠状动脉疾病]患者的保护性微生物明显减少，这些微生物产生短链脂肪酸(SCFAs)——有助于减少炎症和支持血管健康的分子。相反，我们观察到尿素循环和L-瓜氨酸生物合成等微生物代谢途径的活性较高，这些途径与炎症和心血管压力有关。这些功能变化表明从平衡的肠道环境向促炎肠道环境转变。"
研究人员还确定了两组之间不同的某些代谢物(metabolites)，这些是代谢过程中产生或使用的成分。
一种代谢物肌苷(inosine)在冠状动脉疾病患者中大幅增加，而其他两种在该组中显著降低。
冠状动脉疾病中的"好"细菌变"坏"
研究人员试图了解考虑代谢物和细菌分类是否有助于使用称为随机森林分类模型(random forest classification model)的模型来识别冠状动脉疾病病例。
考虑这两个因素似乎有所帮助。对于考虑细菌种类的模型，Kim解释说："微生物谱显示出强大的预测性能[...]，表明当与已建立的临床测量相结合时，肠道微生物组数据可以有助于更好地理解心血管风险。"
使用宏基因组组装基因组(MAGs)，研究人员确定了冠状动脉疾病患者和对照组共有的细菌种类，以及仅在冠状动脉疾病组中存在的细菌，以及仅在对照组中存在的细菌。
某些代谢功能在冠状动脉疾病参与者中也较高，而其他代谢功能在对照组中较高。
该研究解释说，冠状动脉疾病衍生的MAGs中的代谢特征与心血管问题和炎症性肠道细菌的异常变化(失调，dysbiosis)相关。
他们进一步确定了许多重要基因，这些基因在两组的MAGs中有所不同，甚至在相同类型的细菌中也存在功能特征差异。
"通过宏基因组组装基因组(MAG)分析，我们进一步发现，相同物种的细菌根据宿主的健康状况可以表现得非常不同，"Kim说。
"即使是传统上被认为有益的微生物，如阿克曼菌(Akkermansia)或粪杆菌(Faecalibacterium)，也显示出菌株水平的差异：一些携带与炎症或三甲胺(TMA)生产相关的遗传特征，TMA是一种与动脉粥样硬化相关的化合物，"研究人员详细说明。
这项研究的注意事项是什么？
这项研究确实存在局限性。参与者已经是康布克三星队列研究的一部分，这可能会影响可用样本。
例如，这个样本都是23至77岁的成年人。由于这项研究是横断面的，它无法确定原因，研究人员强调需要进行长期研究。
研究人员还承认，虽然鸟枪法宏基因组学有助于显示代谢潜力，但它仍然是一种有限的方法，未来的研究可以采用更直接的角度。
此外，研究人员只包括至少10%的样本中存在的微生物物种。因此，更稀有的细菌可能是未来研究的主题。
该研究通过韩国政府的资助获得资金，主要论文没有具体说明研究资助者的参与情况。
Kee还指出了研究的几个局限性，强调：
"样本量小和缺乏种族多样性：" 42名参与者(主要是男性，只有14名冠状动脉疾病受试者)。受试者都是韩国人，他们具有不同的遗传、饮食和环境因素，使得很难将这一种族群体的数据推广到其他人群。
"单时间点设计"：冠状动脉疾病发展历经数十年，但本研究中的样本是在单一时点收集的，可能无法反映个体生命周期中肠道微生物群的历史变化。
"缺乏代谢组学验证"：所有功能推断(途径转变、代谢物预测)都基于DNA丰度；没有进行宏转录组或代谢组验证，因此实际代谢活性未经验证。
"明显的有利[预测性能]必须谨慎看待"：这项研究基于一个非常小的基础，一项只有42名受试者(只有14名冠状动脉疾病患者)的横断面研究，置信区间很宽(59-100%)，表明过度拟合的风险很高。"
关于心脏健康和炎症的关键发现
这项研究讨论了可能影响冠状动脉疾病并因此在降低心血管疾病风险时可能针对的潜在领域。
考虑这些微小的微生物也可能有助于确定某人患冠状动脉疾病的风险有多高。
Kim指出：
"虽然我们的研究没有直接测试临床干预措施，但我们确定的微生物组成和功能途径与炎症和代谢压力密切相关，这是心血管疾病的关键机制[...]展望未来，进一步的研究应评估监测或调节肠道微生物组是否可以改善心脏病的早期检测或风险分层。"
加州长滩医疗中心纪念关怀心脏与血管研究所(MemorialCare Heart & Vascular Institute at Long Beach Medical Center)的心力衰竭外展计划主任、董事会认证心脏病专家Kevin Shah博士也对这一领域的未来研究感到兴奋。
Shah告诉MNT："将肠道微生物组特征整合到心血管风险评估中的可能性对未来来说令人兴奋。"
"目前，我们的优先事项仍然是基于证据的干预措施，如运动和指南指导的医疗疗法，而研究界将在更大的前瞻性试验中进一步研究微生物组导向的策略，"他补充道。
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