核心要点
- 与健康个体相比，动脉堵塞患者肠道中抗炎有益菌数量显著减少
- 两种保护性菌种，异黄酮转化斯拉克氏菌和普氏粪杆菌，在冠状动脉疾病患者中明显减少
- 仅基于肠道菌群模式和预测代谢物，机器学习模型就能高精度识别心脏病患者
- 同种细菌的不同菌株携带不同基因，对心血管健康产生相反影响，提示个性化微生物组治疗的可能性
生活在我们肠道中的数万亿细菌可能在心脏病中扮演比科学家先前认为更大的角色。研究人员报告了动脉堵塞患者与健康心脏个体肠道微生物的差异。
韩国成均馆大学的科学家比较了14名冠状动脉疾病患者和28名健康成年人的肠道细菌样本。他们不仅统计了存在的细菌种类，还深入分析了这些微生物携带的基因及其实际功能。
冠状动脉疾病患者肠道中的有益细菌显著减少。特别是两种菌种引人注目：异黄酮转化斯拉克氏菌和普氏粪杆菌。两者都产生短链脂肪酸，有助于抑制全身炎症。
同时，患者的毛螺菌科家族细菌数量更多。其中一些细菌与三甲胺-N-氧化物（TMAO）相关，早期研究将TMAO与心脏病风险联系起来。然而，当研究团队查看产生TMAO的特定基因时，发现患者与健康人之间并无实质性差异。
这项发表在《mSystems》期刊上的研究表明，这些细菌与心脏病之间的关系比简单的TMAO联系更为复杂。
心脏病中的肠道细菌活性变化
研究作者通过观察代谢途径——即细菌执行的化学过程——来检查这些肠道微生物的实际活动。
冠状动脉疾病患者的细菌分解更多精氨酸等氨基酸。这很重要，因为精氨酸有助于产生一氧化氮，这种分子使血管保持放松和灵活。没有足够的精氨酸，血管功能可能受损。
患者的肠道细菌还显示出更强的发酵能力，能分解乳糖和木糖等简单糖类，表明其微生物群落已转向不同类型的食物处理方式。
使用计算机模型，研究团队预测了这些细菌可能产生的化合物。一种名为肌苷的分子在患者中水平较高，尽管它在心脏病背景下的作用尚不清楚。另外两种化合物在患者中低于健康对照组。
机器学习识别疾病模式
研究团队测试了肠道细菌模式是否能帮助识别冠状动脉疾病患者。他们将数据输入机器学习模型，该模型表现出强大的预测性能，以曲线下面积0.89的准确率正确分类患者与健康个体。作为参考，完美测试的得分为1.0，而随机猜测的得分为0.5。
进行这些预测的最重要因素是预测的代谢物肌苷、另一种称为α-鼠胆酸的化合物，以及有益细菌普氏粪杆菌。
尽管前景广阔，但这些发现在成为常规健康筛查的一部分之前，需要在更大、更多样化的群体中进行验证。
并非所有肠道细菌菌株都生而平等
该研究揭示了一些可能重塑我们对肠道细菌与健康认知的内容：同种细菌的不同菌株可能产生完全不同的效果。
以嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）为例，这种细菌通常被认为有益。在健康人中，该细菌携带使其能够分解复杂植物纤维的基因。而在冠状动脉疾病患者中，这些基因缺失。
研究团队在普氏粪杆菌中发现了一些特别有趣的现象。在健康人中，该细菌携带一种名为mtxB的基因，可能帮助其避免产生最终转化为TMAO的化合物。这有助于解释为何拥有更多这种特定细菌似乎具有保护作用。
这些菌株水平的差异很重要，因为它们表明仅存在某种细菌物种是不够的。该物种的具体版本及其功能可能才是真正重要的。
意义何在
该研究包括2014年至2021年间接受健康筛查的42名韩国成年人。医生根据胸痛、心脏血流减少或主要动脉至少50%的堵塞来诊断冠状动脉疾病。研究人员仔细匹配了与健康对照组年龄、性别和体重相似的患者，以确保公平比较。
尽管发现引人入胜，但仍存在若干局限性。样本量小且参与者 predominantly 为男性，意味着结果可能不适用于所有人。由于研究人员仅在单一时间点进行快照，无法确定细菌变化是导致心脏病的原因还是结果。该研究还预测了细菌可能产生的物质，而非直接测量这些化合物。
尽管如此，这项研究为日益增长的证据增添了分量，表明肠-心连接值得认真关注。恢复有益细菌或修改肠道微生物活动，有朝一日可能成为心脏病预防或治疗策略的一部分。
论文摘要
方法学
研究人员收集了14名冠状动脉疾病患者和28名健康对照者的粪便样本，这些对照者通过统计方法匹配，确保年龄、性别和体重指数特征相似。DNA通过鸟枪法宏基因组测序提取和测序，该方法对样本中所有遗传物质进行测序，而非针对特定基因。研究团队使用多种计算工具来识别细菌物种、重建宏基因组组装基因组（MAGs）、分析代谢途径并预测微生物代谢物。统计模型比较了各组之间的细菌丰度和代谢功能。
结果
15种细菌在冠状动脉疾病患者和对照组之间显示出不同的丰度水平。毛螺菌科家族的几种成员在患者中增加，而有益细菌如普氏粪杆菌和异黄酮转化斯拉克氏菌减少。代谢途径分析显示，患者中尿素循环和L-瓜氨酸生物合成富集，同时氨基酸和简单碳水化合物降解能力增强。三种预测的代谢物存在显著差异：冠状动脉疾病患者中肌苷增加，而C18:0e MAG和α-鼠胆酸减少。从患者重建的MAGs显示出增强的固氮和亚硫酸盐还原能力。
局限性
该研究样本量相对较小，共42名参与者，其中仅三名为女性，限制了在不同人群和性别中的普遍适用性。横断面设计无法确定微生物变化是导致冠状动脉疾病的原因还是结果。宏基因组测序揭示了代谢潜力而非实际活性，因此观察到的遗传能力可能无法反映实时微生物功能。研究人群完全由韩国成年人组成，因此发现可能不适用于具有不同饮食和遗传背景的其他族裔群体。
资助与披露
本研究由韩国政府资助的韩国国家研究基金会拨款（编号RS-2023-NR077149）支持。作者声明无利益冲突。
出版详情
Lee S, Raza S, Lee EJ, Chang Y, Ryu S, Kim HL, Kang SH, Kim HN. 2025. 宏基因组组装基因组揭示与冠状动脉疾病相关的微生物特征和代谢途径. mSystems. 2025年11月6日在线发表. doi:10.1128/msystems.00954-25
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