2018年5月，Protein & Cell 雜志特別為中國腸道大會推出了主題為“Microbiota and Human Health”的?？?，邀請于君、傅靜遠、馬永慧、王軍、張發(fā)明、趙方慶、陳峰、王則能、聶勇戰(zhàn)等9位教授領銜發(fā)表了9篇綜述和評論文章，并由劉志華教授撰寫卷首語。

Protein & Cell 雜志是開放獲取期刊，所有文章的pdf版本都是免費下載的，大家可以點擊訪問 http://www./archive/index-2018-5.html 獲得該期專刊的英文版原文。

今天我們發(fā)出來自美國克利夫蘭醫(yī)學中心王則能教授的綜述的翻譯稿，本文由王則能教授親自譯成中文，以饗讀者。

5月12日，王則能教授曾在國家會議中心的中國腸道大會上系統(tǒng)講解本綜述，大會的付費參會者和演講嘉賓可訪問http://www./videos/show/9061178814 觀看演講講解視頻。

希望能幫到你漲知識，不用謝，我們都是熱心腸！

腸道微生物參與合成的代謝產(chǎn)物與心血管健康、疾病

Gut microbiota derived metabolites in cardiovascular health and disease

作者：王則能，趙永忠

通訊作者：王則能，wangz2@ccf.org

關鍵詞：腸道微生物，代謝物，心血管健康，心血管疾病

摘要

人類腸道寄宿數(shù)以萬億個微生物，不僅幫助宿主從食物獲取營養(yǎng)與能量，還可產(chǎn)生大量的生物活性信號分子以維持健康或導致疾病，例如，心血管疾病。 

心血管疾病(CVD)是全世界首位死因。在本綜述中，我們介紹腸道微生物參與合成與心血管健康、疾病相關的代謝產(chǎn)物，包括氧化三甲胺、尿毒素、短鏈脂肪酸、植物雌激素、花色素苷、膽汁酸與脂多糖等。

這些腸道微生物合成的代謝產(chǎn)物對于維持健康的心血管功能起關鍵作用：一旦失調，可引發(fā)心血管疾病。

深入了解腸道菌群代謝產(chǎn)物功能與動態(tài)變化，對發(fā)現(xiàn)機制性、預測性的生物標記物至關重要。

引言

單以人類基因組23, 000基因的編碼能力難以解釋人類的生理功能、行為、認知、邏輯思維 (Gonzaga-Jauregui et al., 2012)。

人類腸道內(nèi)寄居了數(shù)以萬億記的微生物，主要是細菌與古生菌、真菌以及微真核生物(Wampach et al., 2017)。整個人類腸道菌群中共有1000萬可編碼基因，這大大增加了人類作為超級生物的編碼能力。

腸道微生物對人體的健康是必需的，例如， 對于腸道屏障的訓練，調節(jié)免疫功能，消化宿主不能消化的營養(yǎng)成分，合成維生素、激素以及預防致病菌定殖 (Schuijt et al., 2016)。

對于一個健康的個體，腸道微生物平衡主要表現(xiàn)在對病原性微生物的控制。平衡一旦打破，也就是菌群失調，病原性微生物快速繁殖，繼而引起腸道有關疾病。

比如炎性腸病、肥胖 、過敏紊亂、糖尿病、自閉癥、結腸癌以及心血管疾病(DeGruttola et al., 2016; Yang et al., 2015; Battson et al., 2017)。

在動物模型中，糞菌移植可向無菌小鼠受體傳遞肥胖與動脈粥樣硬化易感性，提示糞菌移植在治療一系列復雜疾病方面有很大潛能（Gregory et al., 2015; Turnbaugh et al., 2006)。

另外，服用益生元與益生菌已顯示可優(yōu)化腸道菌群結構以及預防菌群失調(Hamilton et al., 2017; Anhe et al., 2015; Delgado et al., 2014; Kouchaki et al., 2017)。

腸道微生物與健康的關系已成為一個熱門話題，這一領域進展迅速，歸功于成熟的二代測序技術以及無菌小鼠的易于獲得（Mardis, 2008; Bhattarai and Kashyap, 2016)。

腸道微生物參與一系列具有生物活性化合物的生物合成，與正常生理功能以及疾病的誘發(fā)有關（Fan et al., 2015; Wang et al., 2011）。

心血管疾病是世界范圍內(nèi)的首位死因，其與腸道菌群有關，實際上是由腸道微生物參與合成的代謝參物介導的 (Wang et al., 2011; Tang et al., 2013; Koeth et al., 2013)。

在本綜述中，我們羅列了一系列腸道微生物參與合成的代謝產(chǎn)物，并闡述了其與心血管健康、疾病病理發(fā)生的關系。

氧化三甲胺

腸道微生物裂解多種含三甲胺基團的化合物以產(chǎn)生三甲胺（TMA）,其可進一步被肝臟黃素單氧化酶（FMO）氧化為氧化三甲胺（TMAO）(Wang et al., 2011; Koeth et al., 2013)。

FMO3在肝臟中表達量最高。另外，F(xiàn)MO1與 FMO2 也催化TMA的氧化 (Bennett et al., 2013)。

魚腥綜合癥，以自汗液與呼吸中釋放TMA為特征，其分子遺傳基礎是FMO3的功能缺失突變（Dolphin et al., 1997; Ulman et al., 2014）。

可被腸道微生物產(chǎn)生的TMA前體分子包括TMAO、膽堿（choline）、磷脂酰膽堿（phosphatidylcholine）、肉堿 （carnitine）、N,N,N-三甲基氨基丁酸、甜菜堿、N,N,N-三甲基氨基丁烯酸及甘油磷酸膽堿等，均廣泛分布于動物膳食中。

從膳食-腸道微生物-肝臟到TMAO 的生物合成組成一條多機體通路（圖1），包括膽堿-TMA裂解酶(cutC/D) (Craciun et al., 2014)，肉堿單氧化酶(cntA/B) (Zhu et al., 2014)， 甜菜堿還原酶(Andreesen, 1994)以及TMAO還原酶。

CutC/D蛋白質的晶體結構及其作用機制已經(jīng)闡明。CutD，自由基S-腺苷甲硫氨酸激活酶，可活化CutC，并催化形成甘氨酰自由基。

活化的CutC中的甘氨酰自由基可從半胱氨酸中產(chǎn)生硫自由基，后者進一步從膽堿C1捕獲氫原子，引發(fā)分子重排產(chǎn)生TMA(Craciun et al., 2014; Kalnins et al., 2015; Bodea et al., 2016)。

CntA/B是二組分的Rieske-類的氧化還原酶，肉堿首先被氧化然后裂解產(chǎn)生TMA與蘋果酸半醛(Zhu et al., 2014)。

人體腸道預計有數(shù)百可表達cutC/D 、cntA/B、或yeaW/X的菌株（圖2A，2B，2C，Table S1見原文鏈接）（Rath et al., 2017; Martinez-del Campo et al., 2015)。

奇異變形桿菌Proteus mirabilis在有氧與無氧條件下均可表達cutC/D，因此可做為篩查TMA裂解酶抑制劑的菌株模型(Wang et al., 2015)。

cutC的分子演化樹與物種演化樹不同，有時同一屬中的兩個種CutC差異比不同屬中的兩個種差異還要大些，如Klebselia（圖2D）。

小鼠Fmo3的表達可被雄激素抑制而被雌激素激活(Bennett et al., 2013)。

多方面的證據(jù)顯示TMAO的致動脈粥樣硬化特性。

循環(huán)血液中的TMAO水平與心血管疾病的發(fā)病率有關，是去除主要的傳統(tǒng)心血管疾病風險因素與腎功能外的主要不良心血管事件（major adverse cardiac event， MACE）的預測因素 (Wang et al., 2011; Tang et al., 2013)。MACE包括心肌梗死、中風或死亡。

雖然循環(huán)血液中的膽堿、甜菜堿以及肉堿的水平也與MACE有關，但依賴于血清的TMAO水平(Koeth et al., 2013; Wang et al., 2014)。 

給ApoE-null小鼠食物添加TMAO，顯示促進主動脈粥樣硬化。更為重要的是，膽堿促進動脈損傷依賴于腸道微生物，提示TMAO可導致動脈粥樣硬化(Wang et al., 2011)。

動物模型顯示，TMAO可通過促進血小板凝集引起血栓形成(Zhu et al., 2016)。與此一致的是，口服補充膽堿可增加TMAO的空腹水平并增加血小板凝集(Zhu et al., 2017)。

關于TMAO如何導致動脈粥樣硬化與血栓形成的分子機制已進行了廣泛的研究。

TMAO 可激活血管平滑肌細胞與內(nèi)皮細胞的MAPK, 核因子NF-κB信使通路，導致炎性基因表達與內(nèi)皮細胞粘附白細胞(Seldin et al., 2016)。

同時，TMAO可激活炎癥小體(Sun et al., 2016; Boini et al., 2017; Chen et al., 2017)。

活體動物實驗中，TMAO可增加清道夫受體CD36 與 SR-A1的表達，導致巨噬細胞攝取修飾后低密度脂蛋白（LDL）而轉變?yōu)榕菽毎?Wang et al., 2011)。

從另一方面，TMAO可降低膽汁酸生物合成的兩個關鍵酶CYP7A1 與CYP27的表達，還可降低肝臟多種膽汁酸轉運酶（OATP1, OATP4, MRP2 and NTCP）的表達，進而減少膽汁酸庫，導致反向膽固醇的轉運下降(Koeth et al., 2013)。

更為重要的是，TMAO可導致血小板的內(nèi)質網(wǎng)鈣離子釋放，進而導致血小板凝集與血栓形成。

TMAO與心血管疾病的關聯(lián)已在世界范圍內(nèi)多個研究團隊的不同病例隊列研究中得到證實 (Troseid et al., 2015; Suzuki et al., 2016, 2017; Schuett et al., 2017)。 

除心血管疾病外，TMAO與腎臟功能不全以及慢性腎病的致死風險、二型糖尿病、胰島素抵抗、非酒精性脂肪肝以及結直腸癌有關（Tang et al., 2015; Shan et al., 2017; Oellgaard et al., 2017; Kummen et al., 2017)。

這些研究提示，循環(huán)TMAO水平的干預可能改善上述復雜疾病的進程。靶向多機體TMAO生物合成通路可通過多個步驟實現(xiàn)，包括抑制腸道微生物對TMA前體化合物的裂解酶抑制劑、控制攝入TMA前體豐富的膳食、抑制TMA氧化為TMAO。

如同預期的那樣，對Ldlr-null小鼠注射反義寡核苷酸降低Fmo3表達，導致血清的TMAO水平下降，進而減少西方膳食喂養(yǎng)小鼠的主動脈斑塊(Shih et al., 2015)。

但是，累積的TMA可導致小鼠表現(xiàn)出魚腥綜合癥。另外，Fmo3基因敲除可加重肝臟內(nèi)質網(wǎng)的應激與炎癥 (Warrier et al., 2015)。

因此，研發(fā)抑制TMA形成的酶抑制劑更為現(xiàn)實。

一種膽堿類似物，3,3-二甲基-1-丁醇（3,3-dimethylbutanol，DMB），被發(fā)現(xiàn)對膽堿TMA裂解酶具有抑制效應，從而降低循環(huán)TMAO水平，進而終止膽堿對動脈粥樣硬化的促進作用(Wang et al., 2015)。

DMB是一種天然化合物，存在于一些意大利香醋、紅酒、冷壓的特級初榨橄欖油以及葡萄籽油中。

尚未發(fā)現(xiàn)DMB的任何副作用，無肝腎損害反應，即便在小鼠飲水中濃度增加到1% 亦不表現(xiàn)出副反應。

最近，我們發(fā)現(xiàn)了更有效的抑制膽堿TMA裂解酶的幾種膽堿結構類似物（Nature Medicine 2018，24：1407–1417）。但仍需要發(fā)現(xiàn)抑制其他幾種裂解酶的抑制劑。

更為重要的是，一項研究表明，白藜蘆醇（resveratrol），一種植物保衛(wèi)素，可通過對ApoE?/? 小鼠腸道菌群的重組而降低其血清的TMAO水平及動脈粥樣硬化，有關腸道菌群改變的特征是乳酸菌菌屬與雙歧桿菌屬。

同時還發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可促進膽汁酸鹽水解酶的活性，從而促進膽汁酸的新合成。這些發(fā)現(xiàn)提示，白藜蘆醇可作為益生元(Chen et al., 2016)。

尿毒癥毒素

一些毒素，例如，尿素與非對稱型二甲基精氨酸，在慢性腎?。╟hronic kidney disease，CKD）的進程中可累積在血液中，與CKD的并發(fā)癥特別是心力衰竭相關，是CKD的首位死因(Glassock 2008)。

更為嚴重的是，蛋白質結合的尿毒癥毒素，例如硫酸吲哚酚、3-吲哚基-β-D-葡糖苷酸環(huán)已胺鹽、吲哚-3-乙酸、硫酸吲哚酚、硫酸吲哚酚糖苷酸、硫酸苯酯、葡糖醛酸苯酚甙、苯基乙酸與苯甲酰氨基酯酸，在血透病人血清中濃度增加(Itoh et al., 2013)。

這些尿毒癥毒素是氨基酸的腸道菌群衍生物(Devlin et al., 2016)。

蛋白質中的芳香類氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸與色氨酸可被腸道菌群代謝(Nallu et al., 2017; Pereira-Fantini et al., 2017)。

其中腸道微生物與宿主肝臟參與了這些尿毒癥毒素的合成（圖3）(Devlin et al., 2016; Meyer and Hostetter 2012; Webster et al., 1976; Gryp et al., 2005)。

血清硫酸吲哚酚的水平與冠狀動脈粥樣硬化正相關，可能是冠狀動脈粥樣硬化嚴重程度的生物標記物。

更多的研究表明硫酸吲哚酚誘發(fā)心臟纖維化、心肌細胞肥大與心房纖維化（Yisireyili et al., 2013; Aoki et al., 2015)。

房顫是臨床上最常見的心律失常，可引發(fā)心血管疾病以及充血性心衰和中風所致的死亡(Hung et al., 2017)。

機制上，硫酸吲哚酚可增加血小板活性，增加對膠原與凝集素的反應，導致血栓形成(Yang et al., 2017)。

血管平滑肌細胞的鈣化與主要不可逆的心血管事件有關，而硫酸吲哚酚可促進管平滑肌細胞的鈣化(Zhang et al., 2018)。

硫酸吲哚酚激活NF-κB通路，導致內(nèi)皮細胞ICAM-1與MCP-1的高表達(Tumur et al., 2010)。

內(nèi)皮細胞ICAMs的高表達是動脈粥樣硬化斑塊形成的起始步驟(Moss and Ramji 2016)。

硫酸吲哚酚抑制一氧化氮的生成并誘導活性氧信使通路自由基的形成，逐漸破壞內(nèi)皮細胞層(Tumur and Niwa 2009)。

總之，這些研究表明硫酸吲哚酚在分子與細胞水平上與心血管疾病關聯(lián)。

對甲酚硫酸鹽是非透析CKD病人的心血管事件與腎臟功能的獨立預測生物標記物(Lin et al., 2014; Wu et al., 2012)。 

對甲酚硫酸鹽可誘導NADPH氧化酶的活性，并產(chǎn)生活性氧自由基，導致心肌細胞的凋亡以及隨后的舒張功能障礙(Han et al., 2015)。

對甲酚硫酸鹽可增加內(nèi)皮細胞TNF- α、 MCP-1、ICAM 與 VCAM的表達，因此機制性的促進動脈粥樣硬化形成(Jing et al., 2016)。

對甲酚硫酸鹽與硫酸吲哚酚非常相似，不易從透析中去除(Gryp et al., 2005)，因此對生物合成通路的抑制將是最佳的干預途徑。

短鏈脂肪酸

短鏈脂肪酸（Short chain fatty acids ，SCFAs）是指碳原子數(shù)目不大于6的脂肪酸，主要包括三類脂肪酸，即乙酸、丙酸與丁酸以及相對低含量的戊酸與己酸。

乙酸，作為結腸內(nèi)最豐富的短鏈脂肪酸，占糞便內(nèi)可檢測到的一半以上，可由碳水化合物酵解以及由氫、二氧化碳以及甲酸通過Wood-Ljungdahl 通路合成（Miller and Wolin, 1996; Louis et al., 2014)。

產(chǎn)生丙酸有三種不同的通路，包括琥珀酸通路、丙烯酸通路與丙二醇通路(Reichardt et al., 2014)。

細菌產(chǎn)生丁酸，可通過兩條通路，一是丁酰磷酸轉移酶與丁酸激酶通路，可將丁酸輔酶A轉化為丁酸（例如., 糞球菌種Coprococcus species) (Louis et al., 2004; Flint et al., 2015)。

另一是丁酸乙酰轉移通路，其中丁酰輔酶A直接通過一步反應產(chǎn)生丁酸(例如，糞桿菌屬Faecalibacterium、真桿菌屬Eubacterium、羅斯拜瑞氏菌屬Roseburia) (Louis et al., 2010)。

目前認為短鏈脂肪酸的生物合成是從葡萄糖到丙酮酸，再到乙酰輔酶A，最后到乙酸、丙酸以及丁酸。

有趣的是，氨基酸可作為短鏈脂肪酸的另類底物。但葡萄糖與氨基酸可在抵達結腸之前被吸收，因此微生物產(chǎn)生的短鏈脂肪酸主要來自膳食纖維。

果聚糖菊粉與瓜爾膠分布于眾多植物中，均是膳食纖維 (den Besten et al., 2015, 2014; Boets et al., 2015)。

菊粉的益處包括增加結腸內(nèi)鈣的吸收，并減少食物的攝入量，進而降低體重(Abrams et al., 2007; Harrold et al., 2013; Liber and Szajewska 2013)。

大量的臨床試驗證實，菊粉可降低很多復雜疾病的風險，因此其被作為廣泛應用的食物添加劑(Kaur and Gupta 2002)。

無菌小鼠中微量的短鏈脂肪酸可能來自膳食（Hoverstad et al., 1985; Hoverstad and Midtvedt 1986)。

可產(chǎn)生乙酸的細菌包括醋桿菌科Acetobacteraceae，有10 個菌屬，其可在發(fā)酵過程中氧化糖類或乙醇。

目前已鑒定的至少有33個種與225個菌株，可通過發(fā)酵膳食纖維而分別產(chǎn)生丙酸與丁酸（Reichardt et al., 2014; Vital et al., 2014)。 

有趣的是，膳食纖維可選擇性增加產(chǎn)生短鏈脂肪酸的菌屬(Zhao et al., 2018)。

短鏈脂肪酸對人類健康具有重要作用，飼喂結腸細胞，維持腸道屏障以及因酸性pH條件下抑制病原性微生物的增殖（Hashemi et al., 2017; Cherrington et al., 1991; Prohaszka et al., 1990; Duncan et al., 2009; Manrique Vergara and Gonzalez Sanchez, 2017)。

短鏈脂肪酸是組蛋白脫乙酰酶的抑制劑，可降低miR-106b的表達并升高p21的表達，導致人結腸癌細胞的凋亡(Chen et al., 2003)。

結腸內(nèi)皮細胞表達三種短鏈脂肪酸受體：GPR43 (FFAR2)、GPR41 (FFAR3)以及 GPR109A (Karaki et al., 2008; Tazoe et al., 2009; Ahmed et al., 2009)。

這些受體的激活可促進腸降血糖素的分泌，從而增加葡萄糖的清除(den Besten et al., 2015; Tolhurst et al., 2012)。

GPR109A受體只能被丁酸激活而不能被乙酸與丙酸激活(Ahmed et al., 2009)。

與此同時， 表達在血管的OLFR78受體，可被乙酸與丙酸激活但不能被丁酸激活，參與了血壓的調節(jié)(Pluznick et al., 2013; Pluznick 2014)。

另外，最近的研究表明，一系列短鏈脂肪酸受體表達在不同細胞類型上，例如胰島素細胞的FFAR2 與FFAR3，神經(jīng)細胞的FFA3，白細胞的FFA2 (Ahmed et al., 2009; Nilsson et al., 2003)。

因此，腸道微生物衍生的短鏈脂肪酸對大腦、肌肉、呼吸道、白脂肪組織、褐脂肪組織以及血管生理的功能，具有廣泛的調節(jié)功能(Kasubuchi et al., 2015)。

雙盲的隨機安慰劑對照的交叉研究發(fā)現(xiàn)，在11個正常血壓無原發(fā)性高血壓家族史的個體中，給予富含辛酸與癸酸的食物添加劑，可降低舒張壓(MacIver et al., 1990)。

此外，嚙齒類動物模型的研究表明服用短鏈脂肪酸可降低舒張壓，由表達在血管內(nèi)皮細胞的GPR41介導，而且GPR41基因敲除的小鼠相對于野生型表現(xiàn)為舒張性高血壓(Natarajan et al., 2016)。

Olfr78，在血管平滑肌細胞表達的G-蛋白偶聯(lián)受體家族成員與血壓有關，Olfr78功能缺失的小鼠表現(xiàn)為高血壓。

因此，上述包括臨床隨機對照與嚙齒動物模型的病因研究表明，短鏈脂肪酸對血壓有關鍵調節(jié)作用。

植物雌激素

植物中的植物雌激素（phytoestrogen）可通過調節(jié)植物捕食者與脊椎食草動物的生育力從而保護植物本身(Hughes, 1988)。

植物雌激素與人雌激素在結構上很相似。植物雌激素主要有三類：類黃酮、鞣花單寧與木脂素(Gaya et al., 2018)。

在腸道內(nèi)，植物雌激素可被進一步代謝為活性更高的分子，例如雌馬酚、O-去甲基安哥拉紫檀素（O-desmethylangolensin，O-DMA)、二氫大豆甙元、二氫金雀異黃素、腸內(nèi)酯與腸二醇等(圖4) (Gaya et al., 2108; Axelson and Setchell 1981; Wang et al., 2005)。 

腸內(nèi)酯與腸二醇的生物合成途徑在多種代謝木脂素的菌株中發(fā)現(xiàn) (Vanharanta et al., 2003)。

松脂醇與落葉松樹脂醇，腸內(nèi)酯與腸二醇的前體，均是木質素分子結構的一部分。木質素廣泛分布于地球(Vanharanta et al., 2003)，其可被腸道菌群代謝為木脂素(DeAngelis et al., 2011)。

雌馬酚與O-去甲基安哥拉紫檀素可從黃豆甙元經(jīng)腸道菌群代謝產(chǎn)生，包括下列腸道細菌：Adlercreutzia equolifaciens, Eggerthella sp. YY7918, Lactococcus garvieae, Slackia equolifaciens, Slackia isoflavoniconvertens, Slackia sp. NATTS (Braune and Blaut, 2018; Guadamuro et al., 2017; Matthies et al., 2012; Frankenfeld et al., 2014)。

已報道植物雌激素可減少絕經(jīng)后婦女的乳腺癌發(fā)病率（Goodman et al., 2009)。

在動物模型中，預喂養(yǎng)植物雌激素豐富的野葛根莖粉，可降低9,10-二甲基-1,2-苯并蒽誘導的大鼠乳腺癌的發(fā)病率(Cherdshewasart et al., 2007)。

除乳腺癌外，植物雌激素還可對前列腺癌、腸癌、心血管病病、腦功能以及骨質疏松具有保護作用(Zhang et al., 2016; Ward and Kuhnle 2010; Arbabi et al., 2016; Menze et al., 2015; Trieu and Uckun 1999; Chiechi et al., 1999; Wang et al., 2011; Zhang et al., 2004; Lephart et al., 2001)。 

但是，有幾個研究提示植物雌激素可增加前列腺癌的發(fā)病風險，且并沒有充分的證據(jù)支持其可降低心血管疾病風險(Ward et al., 2010; van der Schouw et al., 2005; Peterson et al., 2010)。

腸內(nèi)酯是一種二酚，其具有抗氧化功能。研究表明高血清腸內(nèi)脂的水平與降低心血管疾病致死率有關(Vanharanta et al., 2003)。

更為重要的是，低血清的腸內(nèi)酯與脂類過氧化的標記物F2-異前列腺素的濃度負相關(Vanharanta et al., 2002)。

另外，尿液中的總植物雌激素與單種植物雌激素，與血清C-反應蛋白負相關(Reger et al., 2017)。

植物雌激素可結合雌激素受體(Morito et al., 2001)，其可作為雌激素的類似物或拮抗劑(Fitzpatrick, 1999)。

因此，植物雌激素的作用可以是雙向的：例如，植物雌激素可增加血管舒張與氧化氮代謝而有益；也可有促炎性作用（Herrington, 2000)。

腸內(nèi)酯與腸二醇可緩解因內(nèi)毒素導致的淋巴細胞激活(Corsini et al., 2010)。這些淋巴細胞的激活導致抑制性-κB(I-κB)滅活而使NF-κB激活進而導致TNF-α的產(chǎn)生(Corsini et al., 2010)。

所以，腸內(nèi)酯與腸二醇可能有促炎、抗炎雙重作用。

花色素苷 

花色素苷是糖基花青素，廣泛分布于植物液泡中，具有酸堿度（pH）依賴性的顏色。

花青素(anthocyanidin)是具有不同官能基團共價連接到三環(huán)的黃酮。

花青素對肥胖與糖尿病有較好的控制作用，可預防心臟疾病與癌癥，提高視力與大腦功能(Tsuda, 2012; Hannum, 2004)。

花青素的的作用機理包括其可在動脈粥樣硬化中抗血小板，以及其他心臟病預防，誘導血管中一氧化氮的合成，從而增加血管舒張，減少因氧化應激導致的細胞凋亡，以及增加HDL等（ Gaiz et al., 2018; Stoclet et al., 1999; Hassellund et al., 2013; Isaak et al., 2017)。

更多的研究表明，花青素對動脈粥樣硬化的有益防護主要由腸道代謝產(chǎn)物介導。

膳食中的花青素苷只有小部分被吸收，大部分進入結腸被腸道菌群降解為花青素與原兒茶酸（protocatechuic acid ，PCA)（圖5）(Aura et al., 2005)。

花青素-3-糖甙可促進反向膽固醇的轉運并由PCA介導。PCA可誘導巨噬細胞表達miR-10b，從而增加ABCA1 及ABCG1的表達(Wang et al., 2012)。

五倍子酸（gallic acid，GA），一種腸道花青素的代謝產(chǎn)物，可通過促進eNOS的磷酸化而增加NO的產(chǎn)出。

相對于卡托普利（captopri），GA更強抑制血管緊張素轉化酶，從而降低自發(fā)性高血壓大鼠的血壓(Kang et al., 2015)。

這些研究成果提示從Spirogyra sp.分離的GA具有較大的潛力應用于心血管疾病的干預。

花青素可調節(jié)腸道菌群的群體結構。例如，錦葵色素-3-O-葡萄糖苷可增強一些有益菌群的生長，例如，雙歧桿菌屬與乳酸桿菌屬(Hidalgo et al., 2012)。

另一方面，五倍子酸，一種腸道花青素的代謝產(chǎn)物，可減少潛在有害菌群的數(shù)目，例如Clostridium histolyticum，但對有益菌無負面影響(Hidalgo et al., 2012)。

有關心血管疾病病人與健康人的腸道菌群多樣性的研究表明，心血管疾病病人菌群種類減少。因此，花青素可能可改變腸道菌群的種類，特別是在心血管疾病疾患的臨床情況下效果更佳。

膽汁酸

膽汁酸在肝臟中由膽固醇合成。最初的產(chǎn)物是鵝脫氧膽酸chenodeoxycholic acid (CDCA)與膽酸cholic acid (CA) （圖6），之后與甘氨酸或?；撬峁矁r交聯(lián)并儲存在膽囊中(Wahlstrom et al., 2016; LaRusso et al., 1974)。

肝臟產(chǎn)生的膽汁酸稱作初級膽汁酸。 膽汁酸釋放到十二指腸并乳化食物脂肪與油類，以助消化，并幫助吸收脂溶性維生素(Danielsson, 1963; Hollander et al., 1977; Barnard and Heaton, 1973; Miettinen, 1971)。

在回腸內(nèi)，結合型的膽汁酸重新被吸收，并通過門靜脈進入肝臟(Wahlstrom et al., 2016)。

在回腸遠端，結合型的膽汁酸被微生物膽汁酸鹽水解酶水解，而去掉甘氨酸與?；撬?，以避免被重新攝入，進而被細菌去羥基化而成為次級膽汁酸，包括脫氧膽酸與石膽酸（圖6）(Wahlstrom et al., 2016; Chiang, 2009)。 

膽汁酸可劑量依賴性的通過殺死一些細菌而調節(jié)腸道菌群組成(Yokota et al., 2012)。

膽汁酸與代謝性疾病、肥胖、腹瀉、炎性腸病、結直腸癌以及肝癌相關(Joyce and Gahan, 2016)。

非結合型的膽汁酸是疏水的，可從糞便中分泌，這組成了反向膽固醇流出、從而降低循環(huán)血液中的膽固醇、而減輕動脈硬粥樣化風險(Dawson and Karpen, 2015)。

膽汁酸可作為激素與法尼醇受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）與G蛋白偶聯(lián)的膜受體5(TGR5)相互作用而降低甘油三酯的累積，促進脂肪酸的氧化，通過滅活NF-κB而降低主動脈細胞炎性細胞因子與化學因子的表達(Levi, 2016; Porez et al., 2012)。

腸道菌群可通過次級膽汁酸包括脫氧膽酸與石膽酸而影響心血管健康，該兩種次級膽汁酸均是TGR5的配體(Fiorucci et al., 2010; Duboc et al., 2014)。

初級膽汁酸包括鵝脫氧膽酸與膽酸，以FXR為受體，對心臟健康的效應不同于次級膽汁酸(Fiorucci et al., 2010)。

與此一致的是，心血管病人相對于健康對照，其血清次級膽汁酸與初級膽汁酸的比率升高(Mayerhofer et al., 2017)。

脂多糖

與上面所討論的腸道微生物衍生的代謝物不同，脂多糖（lipopolysaccharide LPS，也稱為內(nèi)毒素）是革蘭氏陰性菌外膜的組成成分，具有復雜的結構，由脂類與糖類組成。

LPS自破碎的細菌細胞膜釋放，可誘發(fā)系統(tǒng)性炎癥與敗血癥 (Beutler and Rietschel, 2003)。

健康個體的腸道-血液屏障可阻止LPS進入血液循環(huán)。但因菌群失調導致的屏障滲漏可使細菌進入血流。

牙周疾病患者的細菌可直接進入循環(huán)血液而增加循環(huán)LPS的水平(Fukui et al., 1991; Wang et al., 2015; de Punder and Pruimboom, 2015; Lakio et al., 2006) 。

LPS可誘導泡沫細胞的形成并促進膽固醇酯在低密度脂蛋白累積，提示LPS可促進動脈粥樣硬化(Lakio et al., 2006; Funk et al.,1993)。 

LPS可通過JNK1誘導巨噬細胞CD14與SR-AI的表達，導致氧化低密度脂蛋白（oxLDL）的攝入而形成泡沫細胞(An et al., 2017)。

LPS結合蛋白（LPS binding protein ，LBP）在肝臟內(nèi)合成并釋放到血液循環(huán)中(Schumann et al., 1990)。

血管造影確診的CAD患者的LBP顯著高于非CAD患者，且是總死亡率與心血管致死率的獨立預測生物標記物(Lepper et al., 2011)。

更為重要的是，高親和力的LPS-LBP復合物結合到單核細胞與巨噬細胞，啟動腫瘤壞死因子的分泌(Schumann et al., 1990)。

Toll樣受體4(Toll-like receptor 4, TLR4) 是LPS的膜受體，一旦激活，啟動NF-κB信號通路并產(chǎn)生炎性細胞因子（Lu et al., 2008）。

Caspase, 全稱是含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)，其中，caspase-4,-5,-11可直接結合LPS而啟動細胞焦亡（pyroptosis）(Shi et al., 2015)。

內(nèi)毒素血癥的低血清硒或低水平硒蛋白SePP現(xiàn)象已被反復報道，而且純化的SePP以及合成的多肽所富含的組氨酸序列可中和LPS (Zhao et al., 2016)。

最近，一項研究表明，在小鼠與人的巨噬細胞中，衣康酸鹽是激活抗LPS炎癥轉錄因子Nrf2 (也被稱為NFE2L2)所必需的，該過程通過KEAP1的雙羧基化修飾(Mills et al., 2018)。

總之，LPS是冠心?。–AD）的機制性生物標記物（Fukui et al., 1991; Wang et al., 2015; de Punder and Pruimboom, 2015; Lakio et al., 2006)。

展望

愈來愈多的腸道菌群衍生物已被發(fā)現(xiàn)會導致心血管疾病發(fā)作。

所以，對有關心血管疾病代謝產(chǎn)物的腸道微生物通路的更好理解，有助于促進心血管健康以及預防心血管疾病。

顯然，為發(fā)現(xiàn)有效機制性生物標記物以管理心血管疾病，探索能導致疾病的腸道微生物代謝產(chǎn)物至關重要。

柯赫氏法則(Koch's Postulate)陳述了如何鑒定導致疾病的病原體，已演化到分子與微生態(tài)柯赫氏法則，亦涉及到與心血管疾病相關的病因機制（Vonaesch et al., 2018）。

因此，大量的正在進行的研究，聚焦于腸道微生物是否是導致心血管疾病的病因。

關鍵的方法學包括隨機對照臨床試驗(Tang et al., 2013; Panigrahi et al., 2017), 孟德爾隨機對照 (Mendelson et al., 2017)，益生菌動物模型 (Hibberd et al., 2017)。

既然膳食是決定腸道菌群動態(tài)變化的最重要因子(Rothschild et al., 2018)，有關膳食重塑微生物-宿主相互作用的綜合研究，有望為心血管疾病的發(fā)病機制提供新視角。

在腸道菌群這一方面，與宿主生理與病理相關的微生物分類與功能的分子遺傳機制仍有大發(fā)展。

特別注意的是，有關心血管疾病免疫機制的研究可允許我們連接關鍵腸道微生物與不同的免疫細胞與細胞因子群譜。

展望未來，優(yōu)先發(fā)現(xiàn)預測性、機制性的心血管疾病微生物標記物，與研發(fā)益生元與益生菌，已成為未來預防、診斷、治療心血管疾病的發(fā)展方向。