刘赫 张梦轩 蒋本春 魏琨 李春欣 郭丽娇 朱光泽

(长春中医药大学附属医院检验科，吉林 长春 130000)

目前，随着国民生活水平的不断提高，不当的饮食(如高胆固醇、高脂类和高嘌呤等)及不良生活习惯导致脑卒中的发病率不断增加。肠道微生物群已被认为在包括心脑血管疾病大部分主要疾病中发挥作用，一种可能的机制是通过肠道细菌将膳食胆碱和左旋肉碱转化为三甲胺(TMA)，TMA在肝脏中进一步氧化成氧化三甲胺(TMAO)，并促进动脉粥样硬化的发生，而动脉粥样硬化是导致缺血性脑卒中发病的最常见原因〔1〕。有研究显示动脉粥样硬化性缺血性脑卒中患者血浆中的TMAO水平增高，但也有研究发现脑卒中患者血浆TMAO水平降低，因此，对于动脉粥样硬化性缺血性脑卒中患者血浆中的TMAO水平是增高还是降低，仍存在一定的争议，有待相关学者进一步研究。本文对TMAO在动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的研究进展进行综述。

1 脑卒中现状

近年来流行病学调查研究表明，2002～2013年，我国脑卒中发病率由189/10万上升为379/10万，平均每年增长8.3%〔2〕。2009～2015年，脑卒中死亡率无明显变化，我国城市和农村人群脑卒中死亡率分别为128.23/10万和153.63/10万〔2〕。脑卒中的致病原因包括先天性血管畸形、血管壁发育不良和动脉粥样硬化等因素，其中动脉粥样硬化是引起脑卒中的主要致病原因，并且以颈动脉粥样硬化引发的缺血性脑卒中报道居多，约占脑卒中总数的60%左右〔3〕。动脉粥样硬化性缺血性脑卒中是老年人常见的脑血管疾病之一，并且随着年龄增加，其发病率有逐年增加的趋势，严重威胁老年人的生命安全〔3〕。目前，关于脑卒中的病因和发病机制的遗传流行病学研究主要集中在脂质代谢、炎症反应、肾素-血管紧张素-醛固酮系统、同型半胱氨酸代谢、一氧化氮合酶及与心脏病发病相关的基因和其他基因等多方面〔4〕，然而近年来国内外有多篇文献报道，脑卒中的发生和发展与肠道菌群的代谢产物TMAO具有密切的相关性〔3～5，4～17〕。

2 TMAO的来源

人体肠道微生物群是一个巨大的多样性生态系统，寄居着种类繁多的微生物，这些微生物称为肠道菌群。肠道菌群具有营养肠上皮细胞健康和先天免疫功能，在人类健康和疾病中起重要作用。也可应用于一些代谢表型的研究，如肥胖和胰岛素抵抗及免疫应答的改变等。当某些原因引起肠道菌群失调时，可导致或参与多种疾病的发生发展，与心脑血管疾病、肥胖、糖尿病、炎症性肠炎、胃肠道癌症和自身免疫性疾病具有一定的相关性〔5〕。TMA在肝脏中经肝脏黄素单加氧酶(特别是FMO3和FMO1)进一步氧化成TMAO〔6，7〕，此外，某些类型的海产品(如鳕鱼和其他硬骨鱼类、鲨鱼，软体动物和甲壳类)也是TMAO的重要直接来源〔8〕。

3 TMAO促进动脉粥样硬化形成及发展的可能机制

在人体进食后，某些肠道细菌在消化膳食胆碱时产生TMAO，这是一种易引发动脉粥样硬化的物质。TMAO能使胆固醇进入血管壁，干扰胆固醇正常新陈代谢，从而造成脂肪堆积，特别容易引起致命的心脑血管疾病。Wang等〔6〕认为 TMAO能通过增加促动脉粥样硬化清道夫受体CD36和清道夫受体(SR)A在巨噬细胞表面的表达，从而抑制胆固醇逆向转运和诱导泡沫细胞形成，进而促进血管斑块形成，并通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和细胞核因子κB通路促进血管炎性反应的发生〔9，10〕，在动脉粥样硬化形成中发挥重要作用。Wang等〔6〕对具有动脉粥样硬化倾向的小鼠进行相关研究发现，长期给予小鼠富含胆碱的饮食，会使小鼠的主动脉逐步发展成动脉粥样硬化性病变，并增加其巨噬细胞中胆固醇的积累，但当富含胆碱的饮食中加入广谱抗生素时，由于肠道菌群被广谱抗生素抑制，因此使小鼠的动脉粥样硬化病变症状被消除。Koeth等〔11〕、Charach等〔12〕对源自膳食胆碱产生TMAO的动物实验研究发现，肝脏表达的胆汁酸合成酶Cyp7a1明显减少，Cyp7a1是主要的胆汁酸合成酶，也是胆固醇分解代谢的限速酶。Cyp7a1表达上调将导致胆汁酸池扩大，胆固醇逆向转运增加，进而降低易感小鼠的动脉粥样硬化斑块的形成；而TMAO能降低Cyp7a1的表达，因此能抑制胆固醇逆向转运，诱导泡沫细胞形成，成为动脉粥样硬化的危险因素。除上述机制外，Stancu等〔13〕报道，肠道细菌还可通过增加膳食能量摄入、长期轻度炎症浸润、调节脂肪酸代谢等方式影响动脉粥样硬化的形成和发展。

4 TMAO与动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的关系

4.1TMAO高水平表达 Li等〔14〕调查两组独立的动脉粥样硬化患者血浆中TMAO水平与心血管事件风险之间的关系，发现在克利夫兰实验组中，530例心源性胸痛的连续受试者血浆TMAO水平的升高与重大不良心脏事件(包括心肌梗死、脑卒中、血运重建和死亡等)发生的风险独立相关，随访第30天(第四分位校正优势比为6.30，95%置信区间为1.89～21.0，P<0.01)，间隔6个月后观察(第四分位校正优势比为5.65，95%置信区间为1.91～16.7，P<0.01)，与cTnT浓度指标相比，发现TMAO浓度指标灵敏性更高，该指标可作为心血管疾病发病率的预测标志物。同时，TMAO水平也是长期致死率的显著预测指标，Li等〔14〕对来自瑞士多个医疗机构的1 683例接受冠状动脉造影的急性冠脉综合征患者进行研究，结果显示(第四分位校正优势比为1.81，95%置信区间为1.04～3.15，P<0.05)，提示TMAO能预测心脑血管不良事件再发生风险，为疑似冠状动脉粥样硬化患者提供临床效用和风险分层。Tang等〔15〕对4 007例受试者进行了研究，并对其随访3年，主要研究血浆中TMAO与心脑血管事件发生风险之间的相关性，研究结果表明TMAO与血栓事件发生风险呈剂量依赖性正相关，且这一作用独立于传统的心脑血管疾病危险因素，可将其作为新型心脑血管疾病的风险因子〔16〕。刘振东等〔3〕选取绍兴市中心医院80例缺血性脑卒中患者为病例组，40例门诊健康体检者为对照组，采用稳定同位素内标液质联用法检测血清 TMAO 和脂蛋白相关磷脂酶(Lp-PLA2)水平，对比分析两组 TMAO、Lp-PLA2水平差异和相关性，结果显示病例组血浆 TMAO、Lp-PLA2水平明显高于对照组(P<0.05)，说明TMAO、Lp-PLA2与动脉粥样硬化患者缺血性脑卒中的发生具有密切相关性，可作为预测动脉粥样硬化性缺血性脑卒中发生的较有效指标。徐燕飞等〔17〕选取90例北京当地居民作为研究对象，其中治疗组60例，治疗组来自首都医科大学宣武医院神经内科住院的动脉粥样硬化性缺血性脑卒中患者；健康对照组30例，为社区随机人群。采用高效液相质谱串联技术对治疗组、健康对照组进行血浆TMAO水平的分析，发现健康对照组的血浆 TMAO 水平低于治疗组治疗前的血浆 TMAO 水平，而治疗组治疗前后的血浆 TMAO 水平之间也存在差异，治疗后血浆 TMAO 水平降低，说明高水平血浆 TMAO 是动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的一个危险因素。

4.2TMAO低水平表达 虽然以上研究均认为血浆TMAO水平在动脉粥样硬化性缺血性脑卒中患者中高水平表达，可预测缺血性脑卒中及各种心脑血管疾病的发生，但也有研究表示出不同观点。Yin等〔5〕对大动脉粥样硬化性缺血性脑卒中和短暂性脑缺血发作患者进行病例对照研究，并未发现这类患者血浆TMAO水平升高，在无症状对照组中，表现出相似的TMAO水平，肠道菌群没有显著性差异。而脑卒中和短暂性脑缺血发作患者的肠道微生物群与无症状组对照明显不同，患者肠道内有更多的条件性致病菌，如肠杆菌属、巨球型菌属和脱硫弧菌，较少的共生菌或益生菌〔18，19〕，这种失调与疾病的严重程度有关，患者的TMAO水平明显低于无症状对照组。廖硕希等〔20〕将322例来自南方医院神经内科的动脉粥样硬化性缺血性脑卒中患者作为研究对象，231例体检者作为健康对照组，采用同位素稀释-高效液相色谱-质谱联用技术测定血浆TMAO水平，发现疾病组血浆TMAO水平明显低于健康对照组。尽管目前的研究尚不能说明这些改变发生于脑卒中事件前还是脑卒中事件后，但很明显，这种肠道菌群失调和血浆TMAO水平下降，对脑卒中患者远期的影响有待相关学者进一步研究探索。

5 TMAO与其他疾病的关系

TMAO对其他一些疾病(如心力衰竭、肾病、糖尿病和肺病等)的发生发展中也起着重要作用。

5.1TMAO与心力衰竭 Trøseid等〔21〕研究发现155例慢性心力衰竭患者与100例无心力衰竭患者和33例健康对照组相比，血浆TMAO、胆碱和甜菜碱均具有较高的水平，且在缺血性心力衰竭患者中TMAO水平最高。Suzuki等〔22〕证实急性心力衰竭患者的高水平TMAO与高风险的病死率及患者的不健全表现直接相关。一些研究也发现了TMAO和心血管疾病风险之间的联系，认为血浆TMAO浓度与心力衰竭患者的长期死亡率、晚期左心室舒张功能障碍及动脉粥样硬化性冠状动脉疾病患者的动脉粥样硬化负担密切相关〔23～25〕。

5.2TMAO与肾脏疾病 Posada-Ayala等〔26〕对31例患者尿液代谢物分析研究表明，在慢性肾脏病(CKD)和非CKD尿液中的7种代谢物中，血浆TMAO浓度在CKD中较高。Bain等〔27〕研究证实15例终末期肾病患者血浆中TMAO显著高于15例健康对照组，说明肾功能较差的患者血浆TMAO浓度显著升高。Missailidis等〔28〕在对179例3～5期慢性肾病患者中，发现肾小球滤过率(GFR)和肾功能受损是影响血浆TMAO浓度的主要变量，TMAO浓度增加与全身炎症标志物相关，并且会预测5年生存率，TMAO的血浆浓度也与GFR呈负相关，在透析患者中显著升高。Tang等〔29〕通过对521例稳定肾病患者的研究，认为空腹血浆TMAO浓度与全因死亡率有关，在对传统危险因素，如超敏C反应蛋白、肾小球滤过率等进行校正后，升高的血浆TMAO浓度能够预测5年死亡率，说明TMAO浓度增加与肾脏疾病死亡率增加有关。

5.3TMAO与糖尿病 有研究发现在不同疾病人群中糖尿病患者都存在较高的TMAO水平。Tang等〔30〕发现心力衰竭合并糖尿病的患者血浆TMAO显著升高。Lever等〔31〕研究表明，与没有糖尿病的患者相比，2型糖尿病患者的血浆TMAO和甜菜碱浓度更高，认为TMAO和甜菜碱水平的变化可预测各种心血管事件的不良后果。此外，Gao等〔32〕还发现，在小鼠膳食中添加TMAO可加重糖耐量受损、胰岛素信号传导、促进脂肪组织炎症。但Wang等〔33〕独立研究分析表明糖尿病患者血浆代谢物TMAO、肉碱和胆碱之间产生了相似的血浆相关性，但TMAO在本组分析中对预测糖尿病并没有显著性意义，这与上述其他研究者的结论相矛盾，有待相关学者对TMAO与糖尿病的关系进行更深入的探索研究。

5.4TMAO与慢性阻塞性肺疾病(COPD) COPD由于感染原因导致心血管疾病和死亡的风险增高。Ottiger等〔34〕对189例COPD恶化患者前瞻性随访6.1年。 通过液相色谱-串联质谱法测定急诊科入院患者血浆TMAO水平，使用Cox回归模型和线性回归模型研究TMAO与全因死亡率和不同合并疾病的关系。发现6年后COPD恶化患者全因死亡率为55.6%。死亡患者与幸存者相比有更高的TMAO水平，但这种关联在多变量调整后不再显著，TMAO水平在非肺炎和COPD恶化患者中相似。在线性回归分析中，高龄、超重、糖尿病和慢性肾病是血浆TMAO水平升高的预测指标。以上说明升高的TMAO与COPD患者的长期全因死亡率相关，但与病情恶化程度无关，对于TMAO是否可预测恶化的COPD不良临床结果尚不清楚，还需进一步研究。

6 TMAO在动脉粥样硬化性缺血性脑卒中防治中的应用

有研究表明，抑制TMAO的产生能降低动脉粥样硬化性缺血性脑卒中发生的风险，可作为预防心脑血管疾病发生的一项较早期标志物。通过膳食调节、使用益生菌和抗生素等方式可调控TMAO的产生，从而可有效预防动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的发生〔6，15，35，36〕。一般而言，膳食因素是肠道菌群的主要调节因素〔37〕，Ierardi等〔35〕认为减少胆碱或左旋肉碱来源(红肉和蛋)和某些类型的海产品(如鳕鱼和其他硬骨鱼类、鲨鱼、软体动物和甲壳类)的摄入量，可能使TMAO生成下降，而对心脑血管健康有益。Sitaraman〔38〕认为一些细菌类杆菌可能参与TMA形成，因为这些细菌产生的磷脂酶能够水解膳食磷脂酰胆碱，从而产生TMA。此外，Serino等〔39〕报道来自丹毒纲(厚壁门)的细菌可分解胆碱产生TMA，在肠道菌群中，拟杆菌和厚壁菌是两个主要的细菌类群。而益生菌可用于控制肠腔中的TMA浓度，Brugere等〔40〕证明了产甲烷古菌的菌种能通过氢还原TMA产生甲烷，基于这些研究结果，该学者提出在人群中使用古生菌的目的就是消耗TMA，从而降低TMAO生成。在另外一些研究中，小鼠和人使用口服广谱抗生素，血浆TMAO水平在短时间内被抑制，在停用抗生素后TMAO水平增高，可能是由于肠道菌群耐药菌株的出现所致〔3,4，13〕，但在三甲基胺尿症患者中，低剂量的新霉素和甲硝唑等抗菌药的循环反复使用，可避免抗生素耐药性〔41〕，提示短期内使用非全身性抗生素可能有助于降低心脑血管风险。通过膳食调节、使用益生菌和抗生素等方式可有效减少血浆TMAO生成。

综上，肠道作为机体多种微生物的聚集场所，参与机体全身新陈代谢，肠道微生物及其代谢物TMAO可能成为未来研究动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的新的靶点，为推动动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的预防和治疗领域开辟新的道路。然而，动脉粥样硬化性缺血性脑卒中的发病机制是否与TMAO增高有关，TMAO增高又是否是该疾病的起因或结果仍然存在争议，有待进一步的研究探索。