短链脂肪酸与高纤维饮食通过调节肠道菌群和代谢组缓解PM2.5诱导的高血压损伤

为探究PM2.5暴露引发高血压的肠道菌群机制，研究人员通过补充短链脂肪酸（SCFAs）和高纤维饮食（HF）干预小鼠模型，发现二者能显著降低血压、改善血管重塑和肠道损伤，并通过富集乳杆菌属（Lactobacillus）和瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）等有益菌群，上调Bufalin等代谢物，为环境污染物致心血管疾病防治提供新策略。

　　

随着工业化和城市化进程加速，大气细颗粒物PM_2.5污染已成为全球公共卫生的重要威胁。流行病学研究显示，PM_2.5每增加10μg/m3，心血管疾病死亡率上升76%，高血压发病率增加16%。尽管PM_2.5通过炎症和氧化应激损伤心血管的机制已被广泛认知，但其通过"肠-心轴"影响血压的微生物学机制仍是未解之谜。尤其令人关注的是，肠道菌群紊乱与高血压密切相关，而短链脂肪酸（SCFAs）和高纤维饮食（HF）作为菌群调节剂，能否缓解PM_2.5的心血管损伤尚属空白。

为回答这一科学问题，中国的研究团队开展了一项创新性研究。通过建立PM_2.5暴露小鼠模型，结合SCFAs和HF干预，发现这两种干预措施能显著改善血压水平和血管功能。该研究不仅揭示了PM_2.5扰乱肠道微生态的具体特征，还首次阐明了膳食干预通过菌群-代谢物-血管功能轴发挥保护作用的分子机制，为环境相关性高血压防治提供了全新的靶向策略。论文发表在环境健康领域权威期刊上。

研究采用尾套法无创血压监测系统测量小鼠收缩压和舒张压，通过16S rRNA基因测序分析粪便菌群组成，并运用超高效液相色谱-质谱联用技术（UHPLC-MS）进行非靶向代谢组学检测。血管和肠道组织病理学变化通过H&E和Masson染色评估。

研究结果部分，3.1节显示PM_2.5暴露使小鼠收缩压和舒张压分别升高21%和18%，而SCFAs和HF干预可使其恢复至接近正常水平。血管重塑指标如中膜厚度/管腔面积比在干预组降低34%-42%，肠道绒毛长度增加1.8倍。3.2节通过Krona图和α/β多样性分析揭示PM_2.5显著改变菌群结构，特异性富集葡萄球菌属（Staphylococcus）而减少普雷沃菌科（Prevotellaceae）。3.3节代谢组学发现PM_2.5上调8-HETE等促炎代谢物，下调色氨酸等保护性代谢物。

3.4-3.6节详细阐述了干预措施的作用机制：SCFAs使乳酸菌属（Lactobacillus）丰度提升3.2倍，HF使双歧杆菌属（Bifidobacterium）增加2.5倍。关键代谢物Bufalin和Syringaresinol水平分别升高4.3倍和3.1倍，这些变化与血压值呈显著负相关。LEfSe分析显示瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）等产SCFAs菌群的富集是干预起效的核心特征。

讨论部分强调，该研究首次系统证实PM_2.5通过"菌群失调-代谢紊乱-血管损伤"轴诱发高血压，而SCFAs和HF能通过多重机制发挥保护作用：①重建菌群平衡，抑制促炎菌株如葡萄球菌属；②促进有益代谢物如Equol生成，激活花生四烯酸代谢（Arachidonic acid metabolism）和类固醇合成通路；③改善肠道屏障功能，减少内毒素入血。特别值得注意的是，菌群标志物葡萄球菌科（Staphylococcaceae）与血压值呈正相关，而瘤胃球菌科与保护性代谢物呈协同变化，这为开发基于菌群调控的降压疗法提供了精准靶点。

该研究的临床转化价值在于，通过日常膳食调整（如增加全谷物和膳食纤维摄入）这种经济安全的方式，可能有效减轻空气污染对心血管系统的危害。未来研究可进一步探索特定菌株（如Lactobacillus reuteri）或其代谢产物作为"生物活体药物"的潜力，为环境相关性疾病的防治开辟 microbiome-targeted（靶向微生物组）的新范式。