肠道菌群
——心血管疾病中医药调节的新靶点

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2016年《中国心血管病报告》[1]显示，我国心血管病(cardiovascular disease，CVD)病人已达2.9亿，其中脑卒中1 300万，冠心病1 100万，CVD已成为危害我国人类健康的重大疾病。CVD死亡率持续增高，特别是近年来农村CVD死亡率持续高于城市，这迫使人们寻找更有效的方法来预防和治疗心血管疾病。新近研究发现，肠道微生物及其代谢产物可被释放于内环境中，并作为生物活性物质影响宿主心血管疾病的预后[2]。此外，肠道菌群在肥胖、糖尿病等代谢性疾病的发生发展过程中也有重要作用[3]。

中医药是中华民族的瑰宝，几千年来为我国人民的健康做出了巨大的贡献，形成了系统的理论和大量经实践检验的成药验方。传统中医理论向来重视人与自然的“和谐统一”和脏腑之间的“整体观”，尤其关注“脾胃”在心血管疾病发生中的作用，这与肠道微生物的作用具有异曲同工之妙。基于肠道菌群及其代谢产物，探讨中医药治疗心血管疾病的作用机制，对于促进心血管疾病的中医药研发具有重要的意义。

1 肠道菌群紊乱是心血管疾病发生的重要原因

肠道菌群由数万亿的细菌组成，其对宿主营养的获取和能量的转化有重要的调节作用[4]。过去，由于大部分的肠道细菌难以在体外分离培养，对肠道菌群的研究受到了一定的限制，新一代核酸(ribonucleic acid，RNA)测序技术和宏基因组技术的发展，极大地推动了心血管领域肠道微生物组学的研究。

1.1 肠道菌群与冠心病 在健康人群的肠道中，拟杆菌门和厚壁菌门所占比例超过90%[5]，Koren等[6-7]发现细菌参与了冠心病病人动脉粥样斑块的形成，斑块内细菌的DNA的表达与斑块内白细胞的数量相关，提示细菌可能通过免疫反应激活巨噬细胞，影响斑块的稳定性；斑块内Veillonella和Streptococcus菌属的丰度与口腔、肠道内细菌的丰度也呈直线相关，提示口腔和肠道内的细菌均参与了动脉粥样斑块的形成。而肠道细菌促进斑块进展的作用机制，可能与上调炎症反应相关[8]。Jie等[9]运用宏基因组关联分析的方法，对我国218例冠心病病人进行研究，结果显示，我国冠心病病人的拟杆菌属和普雷沃属丰度降低，而链球菌和大肠杆菌的丰度升高，此外，常见于口腔的链球菌属、唾液乳杆菌、鼠尾草杆菌等细菌的丰度较高。以上研究均提示肠道菌群参与了冠心病的发展，其结构失调导致了斑块的不稳定。

1.2 肠道菌群与肥胖 肥胖作为心血管病的一个重要危险因子，其与肠道菌群的关系日渐引起人们的关注。Bäckhed等[10]首先在无菌小鼠粪便移植过程中，无意发现肠道菌群与肥胖相关。在肥胖的人群或小鼠肠道中产丁酸的细菌比例升高，这些细菌通过产生水解酶，分解食物中的多糖，将其转化为单糖和短链脂肪酸，促使宿主吸收更多的热量[3]。高脂饮食改变肠道菌群的结构，使革兰阴性菌的比例增加，升高血浆中的脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS )，LPS作为内毒素发生效应的主要物质，通过LPS/CD14信号通路，产生大量炎症因子，将加剧慢性炎症反应，引起肥胖和胰岛素抵抗[11]。

1.3 肠道菌群与糖尿病 随着人们生活习惯的改变，近年来糖尿病的发病率逐年上升，在2型糖尿病病人中，产丁酸菌的丰度增加而乳酸杆菌的丰度降低[12]，拟杆菌门/厚壁菌门的比例及β-变形菌的水平均与血糖水平呈正相关[13]。短链脂肪酸(short-chain fatty acid，SCFAs)特别是丁酸，是肠上皮细胞的能量底物[14]。通过粪便移植技术，将消瘦人群的粪便移植到有胰岛素抵抗的代谢综合征病人，可增加产丁酸细菌的数量，提高胰岛素敏感性[15]。若使用万古霉素降低产丁酸细菌的丰度，将降低胰岛素的敏感性[16]。在2型糖尿病或肥胖的病人中，A Mucimiphila细菌的水平明显下降，若通过给小鼠喂失活的A Mucimiphila，恢复该细菌在肠道的水平，则可逆转因高脂饮食引起的代谢紊乱，改善胰岛素抵抗。此外，A Mucimiphila可增加肠内源性大麻素水平，抑制炎症，优化肠道屏障及肠肽的分泌，这一研究结果为肠道细菌在糖尿病等代谢性疾病的治疗提供一定的理论依据[17]。

1.4 肠道菌群与高血压 传统观念认为高血压的发生与遗传、生活环境及饮食习惯相关，近期研究发现肠道菌群与高血压的发生紧密相关，Yang等[18]发现自发性高血压大鼠的微生物丰度、多样性下降，同时伴随着产丁酸细菌的减少，在无菌小鼠中，心肌炎症反应、纤维化及收缩功能障碍均减弱。此外，与传统培养的小鼠相比，给予无菌小鼠输注血管紧张素Ⅱ可减少血管活性氧的形成及单核细胞趋化蛋白，减少血管白细胞黏附及中性粒细胞和单核细胞浸润至血管壁，有助于减轻血管内皮功能障碍及血压升高[19]。以上研究均表明高血压与肠道菌群的改变有密切关系。

2 氧化三甲胺(TMAO)是影响心血管疾病预后的独立危险因素

TMAO是肠道菌群的重要代谢产物，富含胆碱、磷脂酰胆碱、甜菜碱的食物(如红肉、鸡蛋、牛奶等)进入体内，在肠道通过菌群的代谢生成三甲胺(trimethylamine，TMA)，TMA通过血液循环进入肝脏，在肝脏中经过肝黄素单加氧酶(flavin monooxygenases，FMOs)催化作用，产生TMAO这一代谢物。Wang等[2]通过动物实验发现，增加饮食中的磷脂或胆碱含量，会使血液中TMAO水平增加，增加动脉粥样硬化斑块进展，这可能与上调巨噬细胞CD36受体的水平，从而增加斑块内巨噬细胞和泡沫细胞的水平相关。

2.1 TMAO与冠心病 TMAO可作为冠心病预后的一个重要评价指标，Tang等[20]在一项纳入4 007例平均年龄63岁择期冠状动脉造影的冠心病病人的大型队列研究中，3年随访结果显示发生主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events，MACE)的病人比不发生MACE事件的病人血浆中的TMAO水平更高，校对传统的心血管危险因素，TMAO仍是不良心血管事件的一个重要预测指标。

2.2 TMAO与心力衰竭 临床及动物实验证据表明TMAO水平与心力衰竭的预后密切相关，Tang等[21]在对720例心力衰竭病人5年随访研究结果显示，TMAO与B型钠尿肽(BNP)水平相关，心力衰竭病人的TMAO水平升高，高水平的TMAO增加死亡风险3.4倍，校对传统的心血管危险因素及BNP，升高的TMAO仍然是5年死亡率的一个预测指标。随后，有研究发现升高TMAO水平将加剧肺水肿，降低左室射血分数，增加BNP水平，加速心肌纤维化，增加心力衰竭的易感性[22]。因此，TMAO有助于筛查不良预后的冠心病及心力衰竭病人，从而提前加强疾病管理。

2.3 TMAO与慢性肾脏病(chronic kidney diseases，CKD) CKD可加速冠状动脉粥样硬化的进展，增加心血管疾病的危险程度，然而，对于CKD增加冠心病的机制仍未完全明确。新近证据显示，TMAO的水平与CKD病人的预后显著相关。Tang等[23]在一项前瞻性队列研究中的5年随访研究结果表明，与非慢性肾脏病(non-chronic kidney diseases，non-CKD)病人比较，CKD病人的TMAO水平显著升高，CKD病人高水平的TMAO会使死亡风险增加2.8倍，校对超敏C反应蛋白、肾小球滤过率等传统危险因子，TMAO仍是5年死亡风险的预测因子，而这可能与TMAO影响肾小球间质纤维化及蛋白沉积相关。

以上研究结果表明，肠道菌群在TMAO的代谢过程中起重要的作用，TMAO水平的升高，加速动脉粥样硬化斑块的进程，增加BNP水平，是冠心病、心力衰竭及CKD不良预后的重要预测因子。

3 中医“脾胃学说”与肠道菌群的关系

中医学向来重视人体本身的统一性、完整性及其与自然界的相互关系，认为人体是一个有机的整体，构成人体的各个组成部分之间在结构上不可分割，在功能上相互协调、互为补充。肠道菌群作为寄生在人体的重要微生物，也需要与机体保持“和谐统一”。脾胃学说的提出与现代肠道菌群研究结果有很多契合点，“脾胃为后天之本”，正常情况下，肠道菌群与机体保持动态平衡，参与脾胃和小肠受盛、运化功能；当机体遭受外邪入侵，机体与肠道菌群的平衡紊乱，导致脾胃的运化功能失职，津液化生为“痰浊”，而“百病皆由痰作祟”，导致疾病的发生。卢林等[24]测定脾虚湿盛泄泻组及健康对照组粪便中的4种常驻菌，结果显示脾虚病人粪便中的双歧杆菌较健康人明显减少。

现代中医药也广泛应用于肠道菌群紊乱的治疗中，对于失调的肠道菌群的恢复起着相当重要的作用。金元四大家之一李东垣言：“脾胃之气既伤，元气亦不能充，而诸病之由生，扶正必先补脾土”。健运脾土有益补气，调节五脏六腑，恢复机体正气，这可能与调节肠道菌群增强机体免疫能力密切相关。传统中药是以汤剂口服为主，中药在体内代谢过程不可避免会与肠道菌群接触，通过细菌内部酶的催化作用转化为有效成分，从而发挥调节机体健康的作用。宋克玉等[25]通过小鼠实验发现，高剂量的党参可明显提高小鼠肠内容物中的乳杆菌水平，降低大肠杆菌水平；而高剂量的茯苓则可显著提高肠内容物中的双歧杆菌水平。对于抗生素引起的肠道菌群失调，参苓白术散可有效地升高乳菌杆菌和双歧杆菌的水平，调节抗生素引起的肠道菌群失调[26]。

4 肠道菌群是中医药治疗心血管疾病的新靶点

中医学将心血管疾病归属于“胸痹”“真心痛”“中风”等范畴，国医大师邓铁涛教授创造性地提出冠心病发病的“心脾相关”“痰瘀相关”学说[27-28]，指出饮食不节、七情所伤、年老体衰等致脾胃运化失司，湿浊内生，聚而生痰，日久成瘀，从而导致胸痹、中风的发生。当前“痰瘀相关”已经成为心脑血管疾病发生的共同的病理机制，其核心是脾胃功能的失调，其本质与肠道菌群的功能密不可分。具体是指食用富含胆碱的肥甘厚腻之品，在肠道菌群的作用下产生TMA，此即为“痰浊”的生物标记物，TMA入血，在肝脏转化为TMAO，促进动脉粥样硬化斑块进展，激活血小板聚集，促进动脉血栓的形成，最终导致动脉粥样硬化疾病的发生，此即为“痰瘀互结”致血脉闭塞的病理基础。同时，日益增多的证据也显示肠道菌群参与了多个中药单体或复方的心血管药理作用。

4.1 人参皂苷 人参皂苷具有多种心血管活性作用，如减少血小板黏附，调节血管的收缩与舒张，改善脂质代谢[29]。但其心血管药理调节作用依赖于肠道菌群，人参皂苷Re在肠道中经过拟杆菌门被分解为Rg1、Rb1和次级人参皂苷20(S)-Rg2[30]。而人参皂苷Rg1可增加心肌梗死大鼠模型血管新生，抑制心室重构，改善左心室射血功能[31]，还可减少缺血/再灌注损伤大鼠心肌氧化应激和组织损伤，缩小心肌梗死面积[32]。可见，人参皂苷可通过调节肠道菌群改善心功能。

4.2 黄连素(盐酸小檗碱) 黄连素是从黄连等植物提取的异喹啉类生物碱，近年来相关研究表明，黄连素可通过调节肠道菌群，改善血糖、血脂、胰岛素功能[33-34]。Xie等[35]研究表明黄连素可促进小鼠肠上皮禁食诱导脂肪细胞因子(fasting-induced adipocyte factor，Faif)基因的表达，减少多糖的降解及对饮食中热量的吸收，从而降低血糖及血脂水平，而这一作用可能与肠道中厚壁杆菌及拟杆菌的生物活性受抑制相关。黄连素对肠道菌群结构的改善作用与二甲双胍相似，通过增加产生短链脂肪酸(SCFAs)的丰度，如Blautia菌和Allobaculum菌，降低内毒素血症，缓解胰岛素抵抗和肥胖[36-37]。

4.3 灵芝 有研究表明，灵芝菌丝体(ganoderma lucidum mycelium，WEGL)能显著抑制糖尿病与肥胖的发展[38]。WEGL是灵芝水提取物的主要成分，研究提示WEGL可改善胰岛素抵抗，降低厚壁杆菌/拟杆菌的比例，减少大肠杆菌的数量，增加部分有益菌如梭状芽孢杆菌和真杆菌(Eubacterium)的水平，维持肠屏障的完整性，逆转高脂饮食导致的肠道菌群失调，降低代谢性内毒素血症，缓解慢性炎症反应，提高系统性胰岛素敏感性，对冠心病的预防与干预治疗有重要意义。

4.4 葛根芩连汤 相关研究表明，葛根芩连汤可降低2型糖尿病病人的血糖，这种作用与增加肠道细菌的相对丰度有关[39]。经葛根芩连汤治疗的2型糖尿病病人，其空腹血糖(FBG)、餐后2 h血糖(2 hPG)、糖化血红蛋白(HbA1c)均降低，血清黏蛋白明显下降，而肠道有益菌的数量增加，其基因数量与HbA1c、FBG、2 hPBG呈负相关。

5 小结与展望

愈来愈多的证据显示，肠道微生物可影响宿主的健康和疾病发展，人们逐渐认识到许多细菌参与代谢的途径可能是心血管疾病治疗的药理学靶点或者调节位点，需要更加系统地理解肠道微生物如何将膳食或中医药转化为与周围器官和组织相互作用的代谢产物，新一代的高通量测序技术的出现和生物信息学的发展对于进一步发现微生物酶机制无疑会带来巨大的帮助，而代谢产物与宿主受体的作用途径更是引起了人们的关注。肠道组成及功能的调节与饮食、益生菌及抗菌酶抑制剂相关，中医药可能通过调节肠道菌群，从而发挥改变宿主的代谢状况，阻断或逆转心血管病的进展。未来可以通过不同的方式测定机体不同物质的水平，结合肠道微生物代谢物鉴定，从而制定出更加个体化的疾病干预方案。