腸道微生物群,糞便短鏈脂肪酸和跨種族血壓之間的關(guān)系:HELIUS研究
近月來，一篇名為“Associations between gut microbiota, faecal short-chain fatty acids, and blood pressure across ethnic groups: the HELIUS study”，發(fā)表在《European Heart Journal》上，由阿姆斯特丹大學Bert-Jan H. van den Born等小組負責研究。
高血壓是心血管疾病發(fā)病率和死亡率的主要可改變危險因素，因此是全世界可預(yù)防死亡的最重要危險因素。原發(fā)性高血壓的發(fā)病機制仍不完全清楚，目前歸因于遺傳和心血管危險因素復(fù)雜的相互作用。然而，最近的研究表明，只有3- 4%的收縮壓(SBP)變異可以用常見的遺傳風險變異來解釋。飲食和肥胖等生活方式因素是高血壓發(fā)病的重要因素。來自英國生物銀行的人口數(shù)據(jù)分析顯示，生活方式因素可以根據(jù)遺傳風險改變血壓(BP)，最高可達4 -5mmHg柱。
腸道菌群反映了基因組成和長期暴露于飲食風險因素，可能在介導原發(fā)性高血壓的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。腸道微生物群產(chǎn)生的關(guān)鍵代謝物是短鏈脂肪酸(SCFAs)，它們是其他無法消化的膳食纖維在腸道發(fā)酵的最終產(chǎn)物。動物研究表明，糞便中的短鏈脂肪酸和BP之間存在直接聯(lián)系，這是由腎臟和血管中的短鏈脂肪酸受體介導的。在人類中，關(guān)于糞便中SCFA水平與BP之間關(guān)系的證據(jù)稀少且相互矛盾。糞便SCFAs的高低都與較高的血壓有關(guān)。假設(shè)腸道菌群和短鏈脂肪酸確實與血壓相關(guān)，這將為高血壓的發(fā)病機制和治療提供新的思路。早期的研究已經(jīng)確認了不同種族之間在高血壓患病率、發(fā)病機制和治療反應(yīng)方面的重要差異。此外，此篇研究發(fā)現(xiàn)在城市環(huán)境下以人口為基礎(chǔ)的健康生活隊列(HELIUS)中，不同種族群體之間的腸道微生物菌群組成存在重大差異，這只能部分地由社會人口、生活方式或飲食影響解釋。因此，在研究腸道菌群組成與BP之間的關(guān)系時，應(yīng)考慮種族差異。因此，在這項橫斷面研究中，作者利用HELIUS隊列研究的數(shù)據(jù)，研究不同種族人群的腸道菌群、糞便SCFA水平和BP之間的關(guān)系。
技術(shù)路線：
結(jié)果：
一、受試者基本特征
年輕受試者(50歲以上)高血壓患病率(24.2%)低于老年受試者(57.1%)，抗高血壓藥物的使用率(8.8% vs. 33.4%)也較低。荷蘭和摩洛哥族群的男性人數(shù)相對多于其他族群。南亞蘇里南人、非洲蘇里南人和加納人的血壓和高血壓患者比例高于其他種族。體重指數(shù)最低的是荷蘭(25.5±4.4 kg/m2)和南亞蘇里南(26.6±4.5 kg/m2)。糖尿病患病率在南亞蘇里南參與者中最高(23.9%)，荷蘭參與者最低(4.8%)。
由腸道菌群組成解釋的BP方差如表2所示，對不同亞組進行分層。在總種群中，SBP和DBP的BP水平的微生物組成解釋方差分別為4.4%和4.3%。年輕受試者的可解釋方差(SBP和DBP均為5.3%)高于老年受試者(SBP為2.5%;DBP為1.4%)，女性更高(SBP為3.9%;DBP為2.2%，高于男性(SBP為1.8%; DBP為0.3%)。荷蘭人之間的解釋方差有明顯差異(SBP為4.8%;DBP為0.4%)，其他種族為0.8% (<0.8% for SBP; <0.5% for DBP)。腸道菌群alpha多樣性與BP(補充S3)之間的相關(guān)性在年輕、女性和荷蘭亞組中表現(xiàn)出與解釋方差相同的模式，相關(guān)性更強。
在全部研究人群中，預(yù)測最佳的ASVs為 Roseburia spp., Clostridium sensu stricto spp., Roseburia hominis, Romboutsia spp., Streptococcus spp., and Ruminococcaceae NK4A214 spp。除Streptococcus spp. and Klebsiella spp.外，ASVs的豐度與SBP和DBP均呈負相關(guān)。
此外，相關(guān)圖顯示出最優(yōu)預(yù)測ASVs的顯著共線性。在回歸分析中，這些asv的影響范圍在SBP降低6.0 mmHg到升高3.0mmHg之間，隨著大多數(shù)asv豐度的增加，其影響大小也在增加。Roseburia sp .是機器學習模型中最好的預(yù)測因子，對BP的絕對影響最大。
中端和高端三分位患者收縮壓分別為2.3 mmHg (95%CI 1.2- 3.5)和6.0 mmHg (95%CI 4.9- 7.1)。調(diào)整混雜因素(包括藥物治療)后，ASV豐度對血壓的影響減弱，但對大多數(shù)預(yù)測因子仍然顯著，收縮壓降低4.1 mmHg至升高1.5 mmHg之間。這個模型中，對于Roseburia spp.的第二個三分位數(shù)，其收縮壓降低1.9 mmHg (95%CI 0.8 -3.0)，而上三分位數(shù)受試者的收縮壓降低4.1 mmHg (95%CI 3.0- 5.2)。
三、糞便短鏈脂肪酸水平與血壓
對荷蘭受試者的年齡、性別和BMI進行匹配，結(jié)果是100名低收縮壓受試者和100名高收縮壓受試者。與全隊列數(shù)據(jù)一致，低BP受試者的Roseburia spp.豐度較高(P = 0.0047)，人Roseburia hominis (P = 0.047)， Ruminococcaceae spp.豐度較高(P = 0.045)。糞便中SCFA水平的差異如圖3所示。低收縮壓受試者糞便乙酸水平(P = 0.022)和丙酸水平(P = 0.006)顯著降低，有降低丁酸水平的趨勢(P = 0.072)。此外，糞便SCFA水平與前10位ASVs呈負相關(guān)，與收縮壓和舒張壓呈正相關(guān)。