Cell揭示肠道菌群对健康的大影响

【字体: 时间:2016年03月14日 来源:生物通

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  结合4000多名患者的临床研究及动物模型研究,克利夫兰诊所(Cleveland Clinic)的研究人员第一次证实,肠道细菌可以改变血小板功能,及心脏病发作和中风一类血栓相关疾病的风险。

  

生物通报道  结合4000多名患者的临床研究及动物模型研究,克利夫兰诊所(Cleveland Clinic)的研究人员第一次证实,肠道细菌可以改变血小板功能,及心脏病发作和中风一类血栓相关疾病的风险。

当人体摄入胆碱(choline,在肉和蛋黄一类的动物产品中富含这种营养物质)时,肠道细菌会发挥作用分解它,生成化合物TMAO。近年来的研究一直将高水平的TMAO与心脏病关联在一起。这些研究表明,血液TMAO水平与人类心脏病发作和中风风险增高有关联,甚至是在调整了传统的心脏风险因子、肾功能、炎症标志物、用药及心血管疾病状态后。

发表在3月10日《细胞》(Cell)杂志上的这项新研究,证实TMAO直接改变了血小板功能,提高了血栓形成的可能性,这有可能是TMAO提高心脏发作和中风风险的潜在机制。这些研究结果揭示了特异的膳食营养成分、肠道细菌、血小板功能与血栓形成风险之间从前未知的一个关联机制

论文的主要作者、Lerner研究所细胞与分子医学系主任、Miller家族心脏与血管研究所预防心脏病学与康复部门主管Stanley Hazen说:“值得注意地是,肠道细菌生成的一种化合物改变了血小板功能,及血栓性心脏病发作和中风的风险。这种新联系帮助解释了饮食诱导的TMAO生成与心脏病致命性并发症的关联机制。研究结果指出了一些新的潜在治疗靶点,预防心血管事件及改善心脏健康可能的营养干预措施。”

最新研究发现更加证实了TMAO、肠道细菌和心脏病之间的关联。它还表明降低TMAO有可能是减少血栓形成的一种潜在新方法,由此降低了心脏病发作和中风一类心血管事件的风险。

由Hazen博士、Weifei Zhu博士和Jill Gregory领导的这一研究小组,在5年前首次发现了TMAO、肠道细菌和心脏病之间的关联。

在新研究中,研究人员分析了4000多名患者的血液TMAO水平,看到了TMAO水平增高与血栓形成可能性之间显著相关。随后的人类血小板和动物研究证实TMAO可使得血小板过度反应,升高血栓形成可能性及加快凝血速度。血小板反应性增高和血栓形成是导致全球大多数死亡的心脏病发作或中风的终极事件。

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Hazen说:“我们证实TMAO从根本上改变了血小板内的钙信号;当TMAO升高时,血小板对凝血酶、胶原或ADP一类的已知触发因子反应性增高。在一般情况下不同人形成血栓的速度有着很大的差异。然而当TMAO升高时,血小板反应性会普遍跳到超出正常反应的一边。”

细菌移植研究显示TMAO生成和血栓形成可能性是可以传递的性状,近期的研究证实动脉粥样硬化易感性同样可以通过TMAO生成在转移肠道细菌的供体和受体之间传递。

心脏病是全球男性和女性的第一大杀手。根据美国疾病控制和预防中心的统计,每年在美国心脏病导致61万人死亡,占死亡人数的1/4。2015年12月Science杂志上发表的一项研究显示,蛋白YME1在调控线粒体数量、类型和外形中起到了关键作用。YME1缺乏会使小鼠出现心脏病患者的典型代谢缺陷,基于膳食的代谢干预能使心脏功能恢复正常。这一发现为人们开辟了治疗相关疾病的新途径(Science:吃对了可以治疗心脏病?)。

研究人员很久以前就认为,阻断进入心脏和脑细胞线粒体的钙离子流,是防止心脏病发作和中风所致损伤的一种方法。2015年7月,美国约翰霍普金斯大学的科学家们在对心脏细胞缺乏关键钙离子通道的转基因小鼠进行研究后,似乎对这一理论提出了质疑。相关研究结果发表在本周的《美国国家科学院院刊》(PNAS)(PNAS:一种心脏病疗法受到质疑 )。

长期处于高度压力之下的人容易突发心脏病,这是为什么呢?2014年6月的一项研究指出,细菌可能是这个问题的关键。科学家们发现,在动脉脂质斑块上生长的细菌会形成生物膜,而压力激素会破坏这种膜,同时使斑块破裂进而导致中风或心脏病发作(Nature新闻:为什么压力大容易得心脏病)。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk

ormal platelet function is critical to blood hemostasis and maintenance of a closed circulatory system. Heightened platelet reactivity, however, is associated with cardiometabolic diseases and enhanced potential for thrombotic events. We now show gut microbes, through generation of trimethylamine N-oxide (TMAO), directly contribute to platelet hyperreactivity and enhanced thrombosis potential. Plasma TMAO levels in subjects (n > 4,000) independently predicted incident (3 years) thrombosis (heart attack, stroke) risk. Direct exposure of platelets to TMAO enhanced sub-maximal stimulus-dependent platelet activation from multiple agonists through augmented Ca2+ release from intracellular stores. Animal model studies employing dietary choline or TMAO, germ-free mice, and microbial transplantation collectively confirm a role for gut microbiota and TMAO in modulating platelet hyperresponsiveness and thrombosis potential and identify microbial taxa associated with plasma TMAO and thrombosis potential. Collectively, the present results reveal a previously unrecognized mechanistic link between specific dietary nutrients, gut microbes, platelet function, and thrombosis risk.

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