微生物组与代谢组学揭示主动脉夹层患者肠道菌群及代谢物特征

本综述通过微生物组学与代谢组学技术，系统揭示了主动脉夹层（AD）患者肠道菌群结构紊乱（如双歧杆菌Bifidobacterium减少、脱硫弧菌Desulfovibrio增加）及代谢谱异常（304种差异代谢物），重点涉及半乳糖代谢、酪氨酸代谢等通路，为AD的早期诊断和菌群干预策略提供了关键理论依据。

　　

1 引言

主动脉夹层（Aortic Dissection, AD）是一种具有高死亡率的重症心血管疾病，其临床表现高度异质性导致早期诊断困难。近年研究表明，肠道微生物组及其代谢产物可能通过"肠-心轴"机制参与心血管疾病发生。肠道菌群通过调节营养代谢、免疫功能和病原体防御维持宿主健康，而菌群失调可能驱动高血压、心力衰竭等病理过程。尽管微生物组与代谢组学技术在疾病诊断中广泛应用，但其在AD中的应用价值尚未明确。本研究通过高通量测序与非靶向代谢组学技术，探究AD患者肠道菌群结构特征与代谢谱变化，为AD的早期诊断提供新视角。

2 材料与方法

研究纳入福建医科大学附属协和医院2023年2月至2025年5月期间的50名受试者（25例AD患者/25例健康对照）。排除标准包括先天性心脏病、近期手术史、恶性肿瘤、系统性炎症性疾病、肠道缺血及抗生素使用史。通过计算机断层扫描血管造影（CTA）和经胸超声心动图确诊AD。采集粪便样本进行16S rRNA V3-V4区测序（使用338F/806R引物）及LC-Orbitrap-MS/MS非靶向代谢组学分析。数据分析采用QIIME2、Compound Discoverer 3.8和MetaboAnalyst 6.0平台，统计处理使用SPSS 22.0完成。

3 结果

3.1 患者临床特征

AD组收缩压（163.52±19.39 mmHg vs 118.44±9.14 mmHg）和舒张压（89.60±20.64 mmHg vs 76.80±7.88 mmHg）显著高于健康对照组（p<0.01），白细胞与血小板水平亦明显升高。两组间BMI、肝功能指标（ALT/AST/ALP）、血脂（TG）及血糖水平无显著差异，表明AD发生与肥胖、糖脂代谢异常无直接关联。

3.2 肠道菌群多样性变化

AD组ACE指数（386.89±135.22 vs 267.11±105.47）和Chao1指数（382.46±132.22 vs 264.69±103.80）显著升高（p<0.01），提示菌群丰富度增加，但Shannon与Simpson指数无显著变化。主成分分析（PCA）显示两组菌群整体结构未形成明显分离。

3.3 关键微生物类群

在门水平，厚壁菌门（Bacillota）和拟杆菌门（Bacteroidota）占菌群总量75%以上，两组间无显著差异。AD组中Patescibacteria和Thermodesulfobacteriota丰度增加， Fusobacteriota丰度降低。属水平分析显示：AD患者有益菌如双歧杆菌（Bifidobacterium）和真杆菌群（[Eubacterium]_eligens group）显著减少（p<0.05），而有害菌如脱硫弧菌（Desulfovibrio）和Hungatella（Hungatella）显著增加（p<0.05）。

3.4 代谢组学特征

PCA分析显示AD组代谢物分布集中于第二、三象限，与对照组明显分离。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和稀疏偏最小二乘判别分析（sPLS-DA）进一步证实两组代谢谱存在显著差异。共鉴定到304种差异代谢物（120种下调、184种上调），包括腺苷琥珀酸、半乳糖二酸、龙胆苦苷、芹菜素-7-硫酸酯等保护性代谢物减少，以及2-甲基马尿酸、3-吡啶酚、粪胆素等有害代谢物增加。

3.5 代谢通路富集

KEGG通路分析显示差异代谢物主要富集于半乳糖代谢、咖啡因代谢、酪氨酸代谢、牛磺酸与亚牛磺酸代谢、抗坏血酸代谢及丁酸代谢等15条通路，表明这些代谢途径可能参与AD的病理进程。

4 讨论

本研究首次系统揭示了AD患者肠道微生物组-代谢组轴的特征性改变。高血压被证实是AD的核心风险因素，而菌群紊乱可能通过代谢产物介导血压调控。AD患者菌群丰富度升高可能是一种"病理性代偿"现象，而非健康标志。关键菌群变化中，双歧杆菌和真杆菌群的减少削弱了短链脂肪酸生产及抗炎/抗氧化功能，而脱硫弧菌和Hungatella的增加可能通过激活LR4/NF-κB通路促进炎症反应。代谢组学发现进一步支持了菌群-宿主互作机制：下调的腺苷琥珀酸和龙胆苦苷具有Nrf2通路激活功能，而上调的喹啉酸和乙基丙二酸可诱导线粒体功能障碍。值得注意的是，菌群变化可能受肠系膜缺血、全身炎症状态等多因素影响，需通过菌株移植实验验证因果关联。

5 结论

AD患者存在特征性肠道菌群结构紊乱（有益菌减少/有害菌增加）和代谢谱异常（304种差异代谢物），这些变化与半乳糖代谢、酪氨酸代谢等通路密切相关。研究结果为AD的微生物组学诊断提供了科学依据，但样本量限制要求结论需进一步验证。