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本综述系统梳理了冠心病(CAD)患者肠道菌群及其代谢产物的性别差异,聚焦于氧化三甲胺(TMAO)、硫酸吲哚酚(IS)和次级胆汁酸(BAs)等关键代谢物如何通过不同分子通路影响疾病进程,为理解CAD的性别特异性病理机制提供了新的“微生物视角”。
引言
人类肠道内定植着数以万亿计的微生物,它们不仅参与营养物质的消化与吸收,更是宿主代谢与免疫的重要调控者。当肠道菌群发生紊乱(即菌群失调)时,会通过各种机制影响全身健康,特别是心血管系统。冠心病(CAD)作为一种复杂的多因素疾病,其发病率与预后存在显著的性别差异,传统上归因于激素、生活方式和经典风险因素。近年来的研究揭示了“肠道-心脏轴”这一概念,提示肠道菌群及其代谢产物可能是介导CAD性别差异的一个关键环节。本综述旨在汇总现有证据,探讨CAD患者肠道菌群组成和代谢谱的性别特异性差异及其潜在机制。
方法
本篇综述遵循范围性综述(scoping review)报告规范,系统检索了截至2025年3月PubMed和EMBASE数据库中的文献。纳入标准为对比男性与女性CAD患者肠道菌群或其代谢产物的同行评议研究。研究多采用16S rRNA测序、鸟枪法宏基因组测序或代谢组学分析。通过对11项符合条件的研究进行梳理,整合了遗传学、表观遗传学及激素-菌群相互作用等多层面的机制关联。
肠道菌群组成的性别差异
在CAD患者中,男性和女性的肠道菌群整体结构(β-多样性)存在显著差异。具体而言,男性CAD患者的菌群中,与促炎相关的菌属相对丰度更高,例如普雷沃菌属 Prevotella、梭菌UCG_014、UCG_010等。这些菌属被认为是条件致病菌,可通过激活免疫细胞(如Th17)、释放炎性因子(IL-1、IL-6、IL-8、IL-23)和破坏肠道屏障完整性,促进全身性炎症,从而加剧动脉粥样硬化。
相反,女性CAD患者的菌群则富含一些可能具有保护作用的类群,如巴尔涅氏菌属 Barnesiella、双歧杆菌目 Bifidobacteriales、双歧杆菌属 Bifidobacterium和副拟杆菌属 Parabacteroides。这些细菌有助于维持肠道屏障功能、上调调节性T细胞并抑制炎症反应,可能对血管起到保护作用。这些组成上的差异为CAD的性别特异性表现提供了一个潜在的微生物学解释。
微生物代谢产物的性别差异
菌群代谢产物是连接肠道与心脏的关键信使。综述揭示了数种关键代谢物在男女CAD患者中存在差异表达:
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氧化三甲胺:在稳定的CAD患者中,男性血浆TMAO水平普遍高于女性,且与颈动脉粥样硬化程度相关。TMAO被认为通过激活NLRP3炎症小体、促进氧化应激、损害内皮功能和增强血小板反应性等多种途径加速动脉粥样硬化。这种差异可能源于男性肠道中TMA产生菌(如某些肠杆菌科 Enterobacteriaceae和梭菌 Clostridia)更丰富,而女性则可能因雌激素对肝脏氧化酶FMO3的抑制作用而降低了TMA向TMAO的转化。有趣的是,在急性心肌梗死(AMI)的急性期,女性TMAO水平可能暂时性升高,反映了急性应激状态下代谢通路的改变。
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硫酸吲哚酚:IS是一种由菌群代谢色氨酸产生的尿毒症毒素。研究发现,在男性CAD患者中,IS水平与中心性肥胖指标(如腰臀比)呈正相关,而在女性中无此关联。IS可通过诱导内皮细胞衰老、促进血管平滑肌细胞成骨样转化、激活单核/巨噬细胞并增强氧化应激,从而推动CAD进展。男性更高的内脏脂肪蓄积和促炎菌群背景可能放大了IS的有害效应。
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次级胆汁酸:与健康男性相比,CAD男性患者体内的次级胆汁酸(如石胆酸、脱氧胆酸)水平降低。次级胆汁酸是重要的信号分子,可通过激活法尼醇X受体(FXR)和G蛋白偶联胆汁酸受体5(TGR5)来调节胆固醇代谢、抑制炎症并改善血管功能。男性CAD患者次级胆汁酸的减少可能意味着其胆汁酸信号传导失衡,减弱了TGR5介导的抗炎和血管保护作用。相比之下,女性CAD患者的次级胆汁酸水平保持相对稳定。
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短链脂肪酸:在伴有心血管基础疾病的AMI男性患者中,一种主要的短链脂肪酸——乙酸的水平相对更高。乙酸的作用具有“双面性”:在生理水平下,它可通过激活GPR43/AMPK通路抑制巨噬细胞炎症,发挥抗动脉粥样硬化作用;但在特定病理环境下(如高脂饮食),过量的乙酸可能促进内皮间质转化,从而驱动血管纤维化和不良重构。这种性别差异可能与男性肠道中毛螺菌属 Lachnospira和罗斯氏菌属 Roseburia等产乙酸菌的丰度较高有关。
讨论与总结
本综述汇总的初步证据表明,CAD患者的肠道菌群及其代谢产物谱存在性别相关的差异。男性的菌群特征倾向于促炎和产生有害代谢物(如更高的TMAO、IS),而女性的菌群则可能更具保护性(如更高的有益菌和次级胆汁酸)。这些差异可能与性激素(雌激素、睾酮)对菌群及宿主代谢的调控、饮食模式(男性可能更多摄入西方饮食)、以及内脏脂肪分布的不同有关。
该图形象地总结了目前观察到的性别差异模式,从菌群组成、代谢特征、分子机制到最终的临床表型。
然而,必须强调的是,现有证据非常有限,且多为观察性研究。目前尚不清楚这些微生物和代谢差异是CAD的成因、结果,还是伴随现象。它们对CAD发生、发展和预后的确切影响,以及能否作为性别特异性风险分层或治疗干预的靶点,均有待未来大规模、设计严谨的前瞻性研究和机制探索来阐明。深入理解“肠道-心脏轴”的性别特异性,有望为未来开发个性化的、基于微生物组的CAD预防和管理策略开辟新路径。