前言

腸道失調(diào)在冠心病中已成為關注的焦點，根據(jù)多項研究他汀類藥物的治療有利于急性冠狀動脈綜合征（ACS）患者的預后。腸道微生物群和代謝產(chǎn)物會影響冠狀動脈疾病，但目前沒有關于他汀類藥物對腸道微生物、血清代謝組學及ACS臨床相關的研究進展。本篇研究通過16S rRNA基因測序、非靶向血清代謝組學技術，揭示了他汀類藥物對ACS患者的腸道微生物群和代謝的變化，及ACS的臨床預后。

本篇由中國醫(yī)學科學院和北京協(xié)和醫(yī)學院張抒揚教授課題組（一作：胡曉敏研究員）在Theranostics?期刊（IF：11. 600）發(fā)表的題為 “Multi-omics study reveals that statin therapy is associated with restoration of gut microbiota homeostasis and improvement in outcomes in patients with acute coronary syndrome ”的研究成果，通過16S rRNA基因測序、非靶向血清代謝組學研究方法，發(fā)現(xiàn)了ACS患者服用他汀類藥物后的代謝特征，探究了他汀類藥物治療ACS的機理，描繪了他汀類藥物的菌群代謝圖譜。為ACS患者的預后和恢復提供了理論依據(jù)。

研究思路

研究方法

1.實驗分組/研究材料

1.1對照組：30例；

1.2ACS組：67例；

1.3ACS-他汀類藥物組：36例；

2.技術路線

2.1?16SrRNA測序：菌群表型預測、分析糞便；

2.2?非靶向代謝組學：UHPLC結合Waters Q-TOF系統(tǒng)分析代謝產(chǎn)物；

2.3 PICRUSt2：預測菌群宏基因組的功能；

2.4 GCMS-QP2010 Ultra：分析腸道菌群SCFA；

3.統(tǒng)計分析

Mann-Whitney?U檢驗、logistic回歸分析、OPLS-DA、Spearman相關分析、Wilcoxon秩和檢驗、S-ｔ檢驗

研究結論

１.研究人群的特征

受試者分為對照組、ACS組和ACS他汀類藥物組。根據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，ACS組和ACS他汀類藥物組疾病的嚴重程度水平差異不明顯，且ACS他汀類藥物組中患有高血脂癥(HLP)和２型糖尿病(T2DM)的受試者比例更高。

２.?ACS他汀類藥物的患者預后效果優(yōu)于ACS組

二進制邏輯分析表明，他汀類藥物治療與ACS的復發(fā)風險降低、心臟病原因再次入院的風險降低及復合終點風險降低有關。研究發(fā)現(xiàn)，接受長期和標準他汀類藥物治療的患者有更好的預后效果。

表1?| 研究人群的特征

3.16S?rRNA 基因測序-微生物研究-不同地區(qū)腸道微生物組的概述

運用16S?rRNA 基因測序技術對三個受試組的腸道微生物菌群研究，識別出了五種主要門系，其中厚壁菌門最具優(yōu)勢，其次為擬桿菌門。根據(jù)BugBase數(shù)據(jù)庫，ACS組的潛在致病菌顯著高于對照組或ACS他汀類藥物組（圖1）。

微生物組調(diào)查共獲得2830519個高質(zhì)量的16S rRNA讀數(shù)，中值讀數(shù)為20597，去噪后共獲得829個ASV。觀察三組的Chao1指數(shù)或Shannon指數(shù)無顯著差異。ACS他汀類藥物組和ACS組或?qū)φ战M之間的β?多樣性也無顯著差異。盡管ACS組的腸道微生物群總體組成與對照組不同，但ACS他汀類藥物組與ACS組或?qū)φ战M的腸道菌群總體結構是沒有顯著差異的（圖２）。

圖1?| 不同組的腸道微生物組概述

圖2?| 與他汀類藥物治療相關的糞便微生物群組成變化

４.發(fā)現(xiàn)研究-與他汀類藥物使用相關的微生物群的糞便成分變化

使用edgeR比較糞便微生物區(qū)系間的差異。兩個疾病組中共有51個ASV表現(xiàn)出顯著不同的豐度，包括ACS他汀類藥物組中富集的24個ASV和ACS他汀類的27個ASV。Manhattan圖顯示了門級和屬級，熱圖則顯示了三組中他汀類藥物在不同類別中的相對豐度。Spearman關聯(lián)了與他汀類藥物相關的ASV和臨床表型，發(fā)現(xiàn)Blautia和Anaerostipes與ACS的嚴重程度呈負相關。ACS他汀類藥物組的受試者中T2DM的比例和克雷伯氏菌明顯高于其他兩組，即ACS他汀類藥物組中克雷伯菌的增加與T2DM的存在有關（圖3）。

圖3?| 與ACS表型相關的主要血清代謝特征的鑒定

５.?代謝組學研究-與他汀類藥物使用相關的血清代謝組學特征的變化

運用LC-MS非靶向代謝組學方法探尋了腸道微生物群復雜的代謝途徑。建立OPLS-DA模型用于描述ACS他汀類藥物組和ACS組。Wilcoxon秩和檢驗和變量重要性投影（VIP），共鑒定了屬于極性離子模式的47種代謝特征，ACS他汀類藥物組和ACS組的豐度存在顯著差異。差異豐富的代謝產(chǎn)物與臨床表型相關聯(lián)。15種他汀類藥物陽性代謝物中，有14種與疾病嚴重程度呈負相關，為脂肪?；?、類固醇和類固醇衍生物等。他汀類陽性代謝物與hsCRP水平呈負相關，而他汀類陰性代謝產(chǎn)物與hsCRP呈正相關?？傊☆愃幬镏委熍cACS患者血清代謝產(chǎn)物的某些變化有關。他汀類藥物陽性代謝物與疾病嚴重程度和不良事件呈負相關，而他汀類藥物陰性代謝物則呈現(xiàn)相反趨勢。

６.?組學聯(lián)合分析-ACS患者腸道微生物群和血清代謝產(chǎn)物與他汀類藥物治療的關系

Spearman分析了與他汀類相關的微生物分類群和血清代謝物之間的相關性， 12種和他汀類相關的ASV與20種代謝產(chǎn)物顯著相關，而這些代謝產(chǎn)物又與疾病嚴重程度和/或復合終點指標相關（圖4）。他汀類陽性分類群直接或通過介導代謝物與不良臨床表型呈負相關。相反，他汀類陰性分類群直接或通過介導代謝物與不良臨床表型呈正相關。圖５則顯示了不同群體與臨床表型相關的已鑒定分類群和代謝產(chǎn)物的相對豐度。將ACS患者分為UA、NSTEMI和STEMI亞組后，對照組、非他汀組、他汀組、與他汀相關的ASV和代謝產(chǎn)物基本一致（圖5）。

圖4?| 與他汀相關的菌群、血清代謝特征和主要ACS表型之間的相互關系

圖5?| 不同組中他汀類相關的ASV相對豐度和代謝特征

７.?宏基因組分析-與他汀類藥物相關的宏基因組功能變化預測

選用MetaCyc數(shù)據(jù)庫的PICRUSt2工具預測宏基因組途徑。ACS組和ACS他汀類藥物組之間共有38條通路的豐度存在差異。這些他汀類藥物相關通路與重要的他汀類藥物關聯(lián)的ASV相關（圖6）。

圖6?| 與他汀類相關的關鍵ASV相對豐度和代謝特征

８. 體外實驗-他汀類藥物對擬桿菌、?長雙歧桿菌和厭食厭氧菌的體外培養(yǎng)

體外實驗驗證他汀類藥物對已鑒定物種的生長和細菌代謝產(chǎn)物產(chǎn)生了影響。他汀類藥物抑制擬桿菌的體外生長，促進了厭食厭氧菌和長雙歧桿菌的生長。且阿伐他汀存在條件下，長雙歧桿菌會產(chǎn)生更多的丁酸脂。

相關討論

長期服用他汀類藥物與ACS患者的預后改善相關，但只評估了基線時的微生物和代謝組學特征，而沒有監(jiān)測動態(tài)變化。由于人體腸道微生態(tài)復雜，單菌株培養(yǎng)可能無法模擬體內(nèi)真實的腸道微環(huán)境，他汀類藥物可能是通過復雜的途徑調(diào)節(jié)腸道微生物，而不是直接與細菌相互作用。另外，由于血清的鑒定選用LC-MS非靶向代謝組學的代謝物可能不夠精確，需要具有針對性的代謝組學來準確驗證代謝物的特定變化。本篇研究由于樣本量相對較小，數(shù)據(jù)量可能受限。他汀類藥物對腸道微生物群有調(diào)節(jié)作用，可能是他汀類藥物對ACS的保護作用，但也需要進一步探索。

研究結論

研究表明，他汀類藥物治療可能通過調(diào)節(jié)ACS患者的腸道微生物組的組成和功能，改善循環(huán)代謝產(chǎn)物。即減少潛在的致病細菌和增加有益細菌使宿主受益，從而降低患者的代謝風險。ACS患者中他汀類藥物通過宿主腸道微生物群代謝相互作用，為他汀類藥物的異源作用和ACS中的多組學相互作用，提供了新的研究思路。

小鹿推薦

本篇研究采用16S rRNA測序和非靶向血清代謝組學技術，探索了他汀類藥物對急性冠狀動脈綜合征患者（ACS）的腸道微生物和血清代謝的改善情況。ACS患者接受他汀類藥物治療后，表現(xiàn)出較少的不良反應，說明他汀類藥物對ACS患者具有保護作用。

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（16S rRNA測序和、非靶向血清代謝組學、代謝組學、非靶向代謝組學、靶向代謝組學）

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