据《中国心血管健康与疾病报告2022》数据显示：冠心病（coronary heart disease,CHD）为常见的心血管疾病之一，近10年来我国城乡冠心病死亡率呈持续增长趋势，位列我国居民死亡原因的前列，已成为严重影响国人健康的现代社会重大疾病[1]。抗血小板药物是冠心病治疗的基础药物，代表性药物有阿司匹林、氯吡格雷、替格瑞洛。研究证明了肠道菌群代谢产物氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide,TMAO）影响动脉粥样硬化的进展，影响冠心病患者疾病的预后和抗血小板药物的疗效。本文对此方面的研究进展进行综述。

1、肠道菌群TMAO产生及对动脉粥样硬化影响的基础研究

人类肠道菌群有500～1 500种，肠道菌群细胞数量约为整个人体细胞数量的10倍，肠道菌群基因数量达到人体基因数量的150倍，被认为是人体的第二个基因组[2]。人类肠道菌群作用于胆碱、左旋肉碱、甜菜碱等（常见于鸡蛋、红肉、鱼、奶酪等食物），产生三甲胺（TMA)[3]。绝大部分TMA吸收入血后经门静脉进入肝脏，主要经黄素单加氧酶-3(FMO3）生成TMAO[4,5]，体内超过95%TMAO以原型通过肾小球滤过方式和肾小管分泌形式（超过50%TMAO通过此途径），最终从肾脏排泄[6]。

动脉粥样硬化是冠心病发生发展的主要病理基础。动物实验揭示TMAO可从多角度促进冠心病发生发展。Wang等研究发现C57BL/6J Apoe-/-小鼠在断奶之时，予以中、高胆碱或TMAO饮食喂养20周后，血浆TMAO浓度和主动脉斑块体积均明显增加且呈正相关，而血浆胆固醇、血糖没有显著改变；同时予以C57BL/6J Apoe-/-小鼠高胆碱+高脂饮食，明显增加了富含胆固醇的巨噬细胞形成[5]。Zhu等在无菌小鼠和微生物移植小鼠实验中，通过高胆碱饮食或直接添加高TMAO饮食6周，发现高水平TMAO增加了血小板高反应性和促进血栓形成，加强了多种诱聚剂导致的血小板激活[7]。Haghikia等采用高胆碱饮食喂养10周龄C57BL/6J小鼠3周，发现血液和骨髓中Ly6Chigh单核细胞水平升高，这种升高效应会在口服高剂量抗生素6周所致的限菌小鼠中被消除[8]。这些研究均明确了高胆碱饮食需通过正常肠道菌群产生高水平TMAO，进而促进了动脉粥样斑块形成、血小板高活性状态、单核细胞变化和血栓易形成，且TMAO作用独立于血脂和血糖之外。

进一步研究发现TMAO致动脉粥样硬化的机制复杂。Seldin等对8周龄C57BL/6J LDLR-/-雌性小鼠喂养高胆碱饮食3周，升高了血浆TMAO水平，血脂或血糖水平无显著改变，也增加了单核细胞趋化蛋白-1、巨噬细胞炎症蛋白-2、肿瘤坏死因子-α等的表达量；在急性TMAO暴露研究，即LDLR-/-雌性小鼠禁食4 h后腹腔注射一次TMAO,30 min取主动脉标本，发现TMAO激活了胞外蛋白激活激酶、细胞内信号相关激酶、核因子-κβ(NF-κβ）的信号瀑布链；同时在细胞实验中证实了TMAO激活NF-κβ信号通路从而诱导炎症因子的表达[9]。Luo等利用TMAO处理泡沫细胞，发现TMAO抑制核因子类红细胞衍生-2(Nrf2）及其下游抗氧化反应元件血红素氧化酶-1和谷胱甘肽过氧化物酶4的表达，增加活性氧，降低超氧化物歧化酶的活性，促进氧化应激；同时TMAO减少ATP结合盒A1(ABCA1）介导的脂质积累，该效应可因Nrf2表达上调而部分逆转，故TMAO通过Nrf2/ABCA1通路促进了氧化应激和脂质积累[10]。Zhou等利用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）、主动脉血管平滑肌细胞（VSMCs）和小鼠模型，发现TMAO抑制SIRT1和AMPK表达，升高活性氧水平，促进炎症发展；在5周龄C57BL/6J雄性小鼠中分别予以高胆碱或TMAO或联合N-乙酰半胱氨酸（NAC）或联合益生菌LP8198饮食12周，发现NAC和益生菌LP8198可抑制TMAO通过腺苷酸活化蛋白激酶/沉默信息调节因子1(AMPK/SIRT1）通路并促进活性氧的生成[11]。Díez-Ricote等在肝癌细胞（Hep G-2）等细胞实验中发现TMAO可调节mi RNA-17/92簇的表达，进而促进IL-12A和SERPINE1表达，激活炎症反应和血液高凝状态，促进动脉粥样硬化[12]。李佳玲等在HUVECs细胞实验中发现TMAO促进了细胞死亡增加、乳酸脱氢酶2(ALDH2）外渗、成孔蛋白N端气体调节剂D(GSDMD-N）产生和质膜孔形成，同时TMAO诱导细胞中炎性体成分NLRP3、凋亡相关颗粒蛋白和半胱氨酸蛋白酶-1蛋白质的表达升高，抑制线粒体ALDH2活性和增加活性氧的产生，故TMAO通过ALDH2/ROS/NLRP3/GSDMD通路诱导了血管内皮细胞焦亡[13]。同时Zhu等提取健康人血小板中发现高TMAO促进血小板膜内贮存池钙离子的释放，增强了肌醇三磷酸（IP3）信号通路[7]。

综上，众多研究发现高水平TMAO可能通过诱导单核细胞特定亚型的高表达、调节NF-κβ、Nrf2/ABCA1、AMPK/SIRT1、ALDH2/ROS/NLRP3/GS-DMD、IP3等多个信号通路，促进动脉粥样硬化的发生发展（Tab.1）。

2、TMAO对冠心病队列研究临床预后的影响

冠心病是冠状动脉粥样硬化病变引起血管有意义狭窄或阻塞，导致心肌缺血、缺氧，甚至坏死。临床冠心病人群的前瞻性研究表明，TMAO浓度升高与冠心病患者的预后，包括全因死亡事件和心血管事件增加明显相关[14,15,16,17]。

Tang等率先开展一项大规模临床研究，纳入4 007名心血管疾病患者，经冠脉造影术确诊冠心病患者为74%（无急性冠脉综合征病情），也包括部分周动脉疾病和中风患者，随访3年，在调整传统危险因素后，观察到入组时TMAO高水平与患者治疗过程中主要不良心血管事件（心肌梗死、脑卒中、死亡）发生增加显著相关；同时在低风险人群（非老年人、女性、无冠心病史、低血脂水平、血压正常、不吸烟等）的亚组分析中，升高的TMAO水平也能有效预测心血管事件发生风险增加[14]。

Senthong等研究了2012年至2014年期间353例行冠状动脉造影的冠心病患者，测定TMAO、高敏肌钙蛋白T(hs-c Tn T）、SYNTAX评分（量化冠状动脉狭窄程度）等；发现在调整了传统危险因素（BMI、药物、病变特征、肾功能和高敏c反应蛋白等），TMAO水平升高仍然与更高的SYN-TAX评分独立相关，这表明高TMAO水平是冠心病患者动脉粥样硬化严重狭窄的独立预测因子，这与患者治疗方式选择密切相关，影响患者的预后[15]。

Senthong等研究了2001年至2007年间行冠状动脉造影术明确为稳定型冠心病患者2 235例，测定空腹血浆TMAO、高敏C反应蛋白（hsCRP）、估计肾小球滤过率（e GFR）等，发现在调整了传统危险因素、hs CRP和e GFR,TMAO水平升高仍可预测5年全因死亡风险。TMAO升高对于稳定型冠心病的预后价值独立于传统危险因素，包括心脏药物史（血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂、阿司匹林和他汀类药物）、hsCRP、髓过氧化物酶、B型利钠肽和e GFR等，这提示检测TMAO水平并予以有效干预可能有助于降低对已接受优化药物治疗的稳定性冠心病患者长期心血管事件的风险[16]。

Toru等对2004年8月至2007年4月1 079例急性心肌梗死住院患者测定TMAO等，随访患者短期（6个月）和长期（2年）全因死亡及心肌梗死事件，发现TMAO是患者治疗2年中全因死亡或心肌梗死的独立风险预测因子，且优于其他生物标志物（包括肾上腺髓质素、氧化LDL、利钠肽等）；当与GRACE(Global Registry for Acute Coronary Events）评分一起用于计算短期（6个月）风险时，TMAO将初始分类后低风险患者重新识别进入高风险组，这提示该指标亦可作为疾病预后二级风险分层的生物标志物[17]。

3、TMAO与抗血小板药物

抗血小板药物治疗是冠心病规范治疗的基础用药。代表性药物有环氧化酶-1(cycloxygenase-1,COX-1）抑制剂，如阿司匹林和P2Y12受体抑制剂，如氯吡格雷和替格瑞洛。急性冠脉综合征或冠脉介入术后或冠脉搭桥术后的患者建议服用双联抗血小板治疗（dual antiplatelet therapy,DAPT）治疗1年及以上，慢性冠脉疾病应长期服用一种抗血小板药物。研究表明TMAO可激活血小板，增加血栓形成风险。TMAO对抗血小板药物的潜在影响也逐步有研究报道。

3.1 TMAO与阿司匹林

阿司匹林是最早研发的抗血小板药物，该药通过不可逆地将血小板内环氧化酶丝氨酸残基乙酰化，抑制生成血栓素-2(TXA-2），从而有效抑制了血小板活化和聚集。阿司匹林降低冠心病患者不良心血管事件的疗效确切，且价格低廉，是临床冠心病患者常用的抗血小板药物。目前有研究关注到TMAO与阿司匹林的相互作用。

Zhu等研究发现，在健康素食者和杂食者人群中，予以胆碱饮食（450 mg/d)2月，在服用1月和2月时分别采取空腹血标本，发现TMAO水平均提高了10倍以上，ADP介导血小板聚集率明显升高。同时健康杂食者人群中服用阿司匹林（81 mg/d)1月后，再同时予以胆碱饮食2月，发现服用胆碱饮食1月和2月时，血浆TMAO水平和血小板聚集率仍会明显升高，但升高程度均较未服用阿司匹林时明显降低，这提示服用低剂量阿司匹林可明显减少高胆碱饮食所致TMAO水平的显著升高和血小板聚集效应的明显增强，同时高胆碱饮食可减弱阿司匹林的抗血小板聚集的效应，但潜在机制尚不清楚[18]。这提示临床高胆碱饮食的冠心病患者可能存在阿司匹林疗效降低的风险。

3.2 TMAO与氯吡格雷

氯吡格雷是第二代噻吩吡啶类抗血小板药物，为无活性母药，口服后首先在小肠内经P糖蛋白调控吸收，约85%药物经肝脏酯酶CES1代谢为无活性产物，15%药物主要在肝脏微粒体内CYP450酶系如CYP2C19、CYP3A4等催化作用下经两步代谢作用后转化为活性产物，活性产物与血小板膜上P2RY12受体不可逆地结合，继而抑制血小板膜上糖蛋白IIb/IIIa(CPII/IIIa）复合物，不可逆地抑制血小板激活和聚集，最终能有效预防血管内血栓形成[19,20]。在氯吡格雷治疗中，有15%～45%患者血小板聚集率不能有效抑制，临床心血管不良事件发生率升高，呈现“氯吡格雷抵抗”现象（clopidogrel resistance,CR）。目前CYP2C19多态性能部分解释CR现象[19,21]，有关基础研究尝试从肠道菌群主要代谢产物TMAO来进一步阐释CR现象。

Ma等在SD雄性6～8周大鼠予以药物氯吡格雷灌胃4 d后，建立缺血再灌注模型，在造模之前30 min予以尾静脉注射TMAO，造模后4 h处死大鼠，发现TMAO减轻了药物对血小板聚集功能的抑制效应，缩短了药物所致尾静脉出血时间的延长，增加了药物减少心肌梗死血栓负荷的效应，研究提示TMAO可能是参与氯吡格雷抵抗的潜在物质[22]。

Ge等研究C57BL/6J雄性6～8周小鼠给予高胆碱或TMAO饮食14 d，显著增加小鼠肝脏中酯酶CES1蛋白表达和活性水平以及CES1所催化的药物氯吡格雷无活性产物的生成；同时，也明显降低血浆中药物活性代谢产物的生成，减弱了药物对血小板功能的抑制效应；进一步研究小鼠高胆碱饮食的同时，分别联合给予3,3-二甲基-1-丁醇（DMB，微生物TMA裂解酶抑制剂）、或N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC，活性氧ROS清除剂）、或ML385（转录因子Nrf2活性抑制剂），均能分别有效逆转高胆碱或TMAO饮食所致的氯吡格雷抗血小板效应作用的减弱；人Hep G2细胞实验研究进一步揭示了TMAO通过激活氧化氮（NOX）依赖的ROS/Nrf2/CES1途径，增加CES1表达，显著减少氯吡格雷活化代谢产物的生成。这将为解决氯吡格雷抵抗，提供新思路和新途径[23]。

3.3 TMAO与替格瑞洛

替格瑞洛为第三代噻吩吡啶类抗血小板药物，能直接与血小板膜P2RY12受体发生可逆性结合，使P2RY12受体发生构象改变，从而强效抑制ADP与P2RY12受体结合；同时该药物口服后吸收后，通过CYP3A4分解后产生与原药结构相似的活性代谢物，均有抗血小板聚集作用。替格瑞洛与氯吡格雷相比，具有起效更快、抑制P2RY12受体作用更强；同时因该药物与受体可逆性结合，停药后1～3 d血小板功能可恢复正常；替格瑞洛最常见的不良反应为呼吸困难和出血[24]。鉴于替格瑞洛强效抗血小板作用，有研究探索TMAO能否影响冠心病患者服用替格瑞洛的疗效。

Gence等将PEGASUS-TIMI 54研究[25]（在2010年10月至2013年5月共纳入21 162例冠心病病情稳定且既往1～3年内有心肌梗死病史的患者，随机分配到阿司匹林联合替格瑞洛组或阿司匹林联合安慰剂组，平均随访33月，包括心血管死亡、心肌梗死或中风等心血管事件的发生）中的8 635例患者（已测定生物标志物）再次进行巢式队列研究，病例组纳入了已发生心血管事件的597例患者，配对组纳入了没有发生心血管事件的1 206例患者（匹配参数为年龄、性别和估计肾小球滤过率e GFR），调整基线临床特征（年龄、性别、e GFR、地区、BMI、高血压、高胆固醇血症、糖尿病、吸烟、外周动脉疾病等）和生物标志物（高敏肌钙蛋白T、高敏C反应蛋白、N-末端-B型利钠肽前体），发现较高TMAO水平的四分位数组患者与心血管死亡和心肌梗死风险增加显著相关，但TMAO水平不影响替格瑞洛降低心血管事件的疗效[26]。

4、展望

综上所述，TMAO通过多种机制影响动脉粥样硬化的发生和进展，与冠心病患者预后密切相关。TMAO可降低阿司匹林和氯吡格雷抗血小板药物的效用；同时阿司匹林和氯吡格雷能部分逆转TMAO水平升高所致的高血小板活性和聚集效应。随着未来研究进一步深入，评估冠心病患者肠道菌群组成以及其代谢产物TMAO水平，进行早期干预，可能是提高抗血小板药物疗效、改善冠心病临床预后的有效途径。

参考文献:

[1]《中国心血管健康与疾病报告2022》要点解读[J].中国心血管杂志, 2023, 28(4):297-312.

基金资助:湖南省科技厅科研课题(2022JJ70156);长沙市科技局科研课题(kq2202367);

文章来源:彭园园,陈碧莲.氧化三甲胺影响冠心病和抗血小板药物疗效的研究进展[J].中国临床药理学与治疗学,2024,29(05):590-595.