编者按：
2020 年 12 月 21 日，国内著名英文期刊
Protein & Cell
与热心肠研究院合作，成功举办了“Protein & Cell人类微生物组专刊线上论坛”活动。今天我们特别整理发布来自
北京大学第三医院基础医学研究中心助理研究员金翎博士
的演讲视频及图文实录，并在今天推送的第三条内容中发布翻译的综述译稿，希望能助你涨知识。
感谢热心肠研究院，感谢
Protein & Cell
杂志，感谢导师蔡军教授，让我有机会站在这儿，非常荣幸和大家交流肠道微生态和心血管疾病的最新研究进展。
肠道内的微生物数量众多，形成了一个复杂的有机体。从分娩开始，许多因素都会影响肠道微生态的组成、代谢和功能。
近年来，多种疾病都被报道和肠道菌群的关系非常密切，比如肥胖、糖尿病、肿瘤、心血管疾病等等，相关的研究也发表在全球顶尖的杂志上。
心血管疾病，大家都已经非常熟悉了，它是全球范围内影响人体健康的主要疾病，它的发病率和死亡率都位列前茅。
心血管疾病的发病原因其实非常复杂，它是环境因素和遗传因素等多种不良因素长期共同作用的结果。
目前，肠道菌群被认为是心血管疾病发病的主要因素之一。相关的研究成果也逐年呈递增的趋势。
今天，我跟大家的交流内容主要包括两部分：第一部分是肠道微生态的组成及其代谢产物的变化与心血管疾病，第二部分是靶向肠道微生态以治疗心血管疾病的策略。
人类微生物组计划是人类基因组计划的一个延伸，它的目的是描述健康人体不同部位微生物的分布和丰度。
我们可以看到，肠道微生物主要是包括 4 个门，其中以拟杆菌门和厚壁菌门的细菌占到了健康成年人肠道细菌的绝大多数，且二者的比例被认为是肠道微生物的一个重要的健康指标。
下面我将介绍三种比较常见的心血管疾病，以及在这些疾病当中肠道微生态的种类和丰度的变化。
动脉粥样硬化，其实是一种慢性的炎症性的疾病。它的主要特征就是血管细胞的功能紊乱，以及低密度脂蛋白在斑块中的堆积。
研究者在同一个个体的斑块和肠道中都发现了多种相同的肠道微生态，这提示说，肠道微生态参与了动脉粥样硬化的形成。
同时，在动脉粥样硬化患者中，条件致病菌表达增多，一些产丁酸盐的细菌表达量含量是降低的。这提示说，肠道微生物也是疾病进展的一个新因素。
此外，在不同的人种中，参与动脉粥样硬化形成的菌群其实是略有差异的。比如说，在中国人群中，普雷沃氏菌的含量是比较低的，但是波兰东部中年男性的肠道中富含此种细菌。
虽然斑块的形成和稳定会被不同的细菌影响，然而目前还不是特别清楚哪些种属在疾病中起到一个主导的作用。
高血压这类心血管疾病，大家也比较熟悉，它有广泛的一个受众群体。
首个报道肠道微生物参与高血压发病机制的研究，是在大鼠体内观察抗生素治疗对血压的影响。随后，在多种高血压动物模型和患者中，均报道了疾病与肠道微生态的关系，比如说，在粪便中，细菌的丰度会降低以及多样性会减少。
我们的团队在前期的工作中发现，在高血压前期人群和高血压人群中，肠道微生物的特征是非常相似的。比如说，普雷沃氏菌属和克雷伯菌属在这两类人群中都有明显的增多。对于一些特殊类型的高血压患者而言，他的肠道微生态的组成也是有变化的。
尽管肠道微生物可以引起血压升高的部分机制已经探明，但是其深入的调控机制仍有待后续研究的阐明。
心衰，通常是许多心血管疾病的终末期的症状，它的表现是，心脏不能泵出足够的血液和氧气，以满足身体的需要。
心衰相关的多系统紊乱，通常表现为肠道屏障功能的受损，同时心衰患者的肠道微生物的组分也会发生改变。
给大家举两个例子。合并心衰的患者常发生艰难梭菌的感染；我们的团队在前期的工作中也发现，慢性心衰患者普拉梭菌会减少，而活泼瘤胃球菌的数量会增加。
此外，心衰患者的肠道微生物也会因年龄而异。与年轻患者相比，老年患者的肠道微生物会缺乏粪杆菌属，但是乳酸杆菌属的含量会比较丰富。
前面介绍了在心血管系统中肠道微生物组成的变化。下面介绍一下，肠道微生物的代谢产物。
其实在肠道中，有许多的微生物代谢产物。比如说有短链脂肪酸，有氨基酸的衍生物，有维生素等等，这些代谢产物都可以直接地被吸收，进入宿主的循环系统，然后迁移至不同的器官发挥作用；或者它们也可以被宿主所代谢，产生信号分子。
其实，人的肠道无法消化以膳食纤维形式存在的复杂的碳水化合物，但是肠道微生物能够通过发酵的形式将膳食纤维转化成短链脂肪酸。
短链脂肪酸是一种饱和脂肪酸，通常含有 1~6 个碳链。在人体中比较常见的是乙酸、丙酸和丁酸。
短链脂肪酸对心血管系统其实是有益的。比如说，它可以降低血压，同时，这些微生物来源的短链脂肪酸能够在减轻氧化应激和维持免疫系统功能这两方面，发挥重要的免疫调节作用。
在微生物代谢产物中，TMAO（氧化三甲胺）作为心血管疾病的主要因子，受到了人们的广泛关注。
TMAO，它是 TMA（三甲胺）的肝脏氧化物，主要来源于饮食中胆碱和磷脂酰胆碱的细菌代谢。它被认为是心血管系统的独立危险因素，这个分子的水平升高常常意味着心血管疾病——比如说心衰、心梗、外周动脉疾病等等的风险因素的增加。
体外实验和体内实验研究也表明了 TMAO 的机制：包括可以引起血管功能的障碍、促进炎症反应和氧化应激反应。
此外，研究也已经发现了 TMAO 的一个受体，就是PERK。
那么，TMAO 在心血管疾病中那么的重要，目前大家也开始逐步地关注如何去抑制或者降低 TMAO 的水平，以缓解心血管疾病。
胆碱类似物就可以降低血液循环中 TMAO 的水平。
比如说，广泛存在于红酒和葡萄籽油中的天然化合物 DMB（3,3-二甲基-1-丁醇），它就能够抑制微生物的胆碱-TMA 裂解酶的活性，从而减弱血液循环中 TMAO 的水平。
那么，除了前面介绍的两个细菌代谢物以外，细菌还会有其他很多的代谢物，比如说，它可以产生一些芳香族的氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等等）的代谢产物。
最近的一项研究表明，肠道菌群代谢物——苯丙氨酸和酪氨酸可能和大鼠心梗的严重程度有密切的关系。
此外，研究发现，晚期动脉粥样硬化患者血浆中微生物的代谢物——色氨酸的含量明显降低。
膳食中的苯丙氨酸也会被肠道菌群代谢，然后形成苯乙酰谷氨酰胺，它可以通过肾上腺素受体增高心脑血管的发病率。
我们的第一部分，介绍了肠道微生物菌群失调在心血管疾病中的潜在作用。基因组学和代谢组学的发现，促进了人们对这些微生物及其代谢物有更深入的了解。
然而，目前大多数的研究还是着眼于微生物菌群和疾病之间的相关性研究，对于其背后的分子机制的研究还是比较少的。
目前，菌群微生态已经成为心血管疾病预防和治疗的一个理想的靶点，旨在纠正肠道微生态紊乱的治疗策略已经逐渐地产生。
比如说，进行一些饮食的干预，益生菌、抗生素的治疗以及粪菌移植等等，这些策略可以部分地改善心血管疾病患者的血压、血脂、体重等指标。
饮食干预已经被广泛地应用于缓解慢性疾病，比如说，富含蔬菜和膳食纤维的健康饮食，被认为对心脑血管疾病是非常有益的。
像这边给大家展示的地中海饮食和可以对抗高血压而设计的 DASH 饮食，就是其中比较好的两类饮食干预方式。
此外，高膳食纤维的饮食也能降低心脑血管疾病风险人群的发病率。
相对于其他的干预方式而言，饮食干预成本比较低、易于管理。但是，饮食干预可以作用于多种组织和靶点，所以它的机制并不明确。除了食物成分以外，烹饪方式和所用食材成分的多样性，也会一定程度上影响饮食干预的效果。所以我们在治疗的过程中提倡个性化饮食。
