肠道微生物可能如何影响心脏病发作的损伤与恢复How gut microbes may shape heart attack damage and recovery

一项新综述表明，心脏病发作后的结果可能部分取决于来自肠道的信号，揭示了微生物代谢物如何通过表观遗传机制影响炎症、瘢痕形成和恢复。

研究：《肠道-心脏对话：心肌梗死的表观遗传视角》。图片来源：Joyisjoyful / Shutterstock

在最近发表在《npj Biofilms and Microbiomes》期刊上的一篇综述中，一组作者回顾了肠道微生物群衍生的代谢物如何通过表观遗传机制影响心肌梗死(MI)，并确定了潜在的治疗途径。

背景

每年有数百万人经历MI，通常被称为心脏病发作，但恢复结果差异很大。为什么有些心脏比其他心脏愈合得更好？多项研究表明心血管疾病风险中存在新的因素。肠道微生物组可能是一个潜在的影响因素，使其成为心脏健康研究的热点领域。

肠道中产生的微生物代谢物可以影响体内的炎症和代谢过程，包括短链脂肪酸(SCFAs)和三甲胺N-氧化物(TMAO)。脱氧核糖核酸(DNA)甲基化和组蛋白修饰等因素也能在不改变DNA序列的情况下控制基因表达。这些因素共同构成了一个调控轴，影响心脏病结果，尽管需要进一步研究才能将这些见解转化为临床治疗。

肠道-心脏联系

肠道微生物群支持消化、免疫功能和代谢平衡。当一个人健康时，肠道中的微生物产生SCFAs，有助于减少炎症，保护肠道内壁，并防止身体产生过多脂肪。然而，心脏病患者肠道失衡（肠道生态失调），导致SCFAs水平低，但产生更多对身体有害的物质，包括TMAO和脂多糖。SCFAs、TMAO和脂多糖之间的失衡导致炎症增加和心脏损伤加剧。

疾病各阶段的微生物群变化

肠道微生物群在MI中的作用随着疾病的不同阶段而演变。在心脏病发作前，微生物失衡与动脉粥样硬化（动脉中斑块积聚）有关，丁酸盐产生细菌水平降低会削弱斑块稳定性，而TMAO等代谢物增加了血栓形成的风险。

心脏病发作引起严重压力，导致肠道通透性增加，使毒素进入血液，导致炎症。作者回顾的研究表明，有害细菌种类增加，而有益微生物减少，进一步加剧心脏损伤。

持续的生态失调可能导致对心脏结构有害的持久变化。这种不健康状态导致纤维化，可能进展为心力衰竭。然而，恢复良好细菌在临床前研究中显示出改善心脏功能和减少损伤的潜力，表明在恢复期间需要保持肠道平衡。

表观遗传学：分子桥梁

肠道生态失调与心脏病之间的联系是表观遗传学。表观遗传学是在不改变实际DNA序列的情况下修改基因表达。这是通过包括DNA甲基化、组蛋白修饰和调控性非编码核糖核酸(RNAs)的过程实现的。

DNA甲基化和基因控制

DNA甲基化涉及向DNA添加化学基团，可以开启或关闭基因。在MI期间，异常的甲基化模式激活炎症基因，同时抑制保护性基因。有害代谢物如TMAO可以增加保护心脏基因的DNA甲基化，可能降低其活性。相反，有益的微生物代谢物有助于维持平衡的基因表达，支持恢复并减少损伤。

组蛋白修饰和炎症

组蛋白是包装DNA的蛋白质，它们的位置变化影响DNA缠绕的紧密程度，使某些基因更易或更不易获取。SCFAs作为天然组蛋白去乙酰化酶抑制剂，通过松弛染色质结构，可以促进减少炎症和促进保护性反应的基因表达（例如，减少心脏中的疤痕组织，在心脏病发作后减少细胞损失，改善心脏恢复）。其他微生物代谢物也可以调节高级组蛋白修饰，进一步支持心脏功能和恢复。

非编码RNAs

非编码RNAs，包括microRNAs、长非编码RNAs和环状RNAs，在转录后水平调节基因表达。肠道衍生的信号影响这些分子，塑造炎症、纤维化和细胞存活。例如，脂多糖可以激活促炎性microRNAs，加重心脏损伤。相反，有益代谢物抑制有害途径并增强保护性基因表达。这种分层调控使肠道微生物群能够微调心脏对压力和损伤的反应。

治疗意义：从饮食到药物

了解肠道微生物群如何影响我们的基因提供了新的治疗方法。饮食是平衡肠道微生物群的重要方式。高纤维饮食增加SCFAs的产生，减少炎症并支持心脏健康。水果、蔬菜和坚果等食物产生改善基因调控和线粒体功能的化合物。间歇性禁食和热量限制等饮食模式可能进一步增强有益的表观遗传修饰，从而促进MI后的恢复。

模拟微生物代谢物的药物也是正在开发的几种药物模式之一。通过作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂，这些药物可以通过SCFAs通过组蛋白乙酰化发挥心脏保护作用的相同机制产生抗炎效果，从而可能改善心脏功能。

益生菌和粪便微生物群移植是正在探索的最新治疗方法，用于解决肠道生态失调，这些方法可能减少炎症，改善心脏健康，并逆转生态失调。后生元也可能是恢复健康微生物组的安全可控替代品，但其临床使用受到许多挑战的阻碍，包括患者反应的差异、安全问题和有限的临床证据支持其有效性。

结论

该综述表明，MI不仅是一个心血管事件，而是一个受肠道微生物群和表观遗传调控影响的全身状况。肠道微生物群和表观遗传学影响炎症、心脏修复和长期结果。生活方式因素，如饮食，被证明在决定心脏整体健康方面很重要。针对肠道微生物组和基因的新疗法可能为预防和治疗心脏病提供未来益处。然而，在这些疗法得到广泛应用之前，需要解决人与人之间的个体差异和这些疗法的临床安全性问题。

【全文结束】