血浆氧化三甲胺水平对冠心病患者预后的预测作用：剂量-反应Meta分析

张亚男，于雪

心血管疾病是全球的主要死因，尤其在发达国家，其发病率一直居高不下[1]。动脉粥样硬化是冠心病等心血管疾病的共同病理基础。近年来，肠道菌群成为最热门的研究领域之一。氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide，TMAO）是由肠道微生物代谢产生的一种小型有机化合物，主要来源于胆碱（红肉、鱼、禽、蛋等食品中），后者经肠道微生物代谢产生三甲胺，然后通过肝酶黄酮单氧化酶3 代谢最终生成TMAO[2]。许多研究已证实，TMAO 能促进动脉粥样硬化发展，是冠心病发展的重要危险因素。TMAO 主要通过激活内皮细胞炎症反应通路、影响胆固醇和甾醇代谢、增强巨噬细胞胆固醇积聚以及激活血小板、促进血栓形成等病理生理机制，参与动脉粥样硬化的发展[1，3-6]。

一些临床流行病学研究显示，血浆TMAO 水平升高与主要不良心血管事件（MACE）和全因死亡密切相关[7-10]，但也有报道不一致的结果[11-12]。不同研究受试者的特征和疾病状况的差异可能影响结果。目前已有Meta 分析总结了各种疾病人群中TMAO 水平与MACE 和全因死亡风险之间的关系，但目前在冠心病患者中尚少见相关Meta 分析。我们采用剂量-反应Meta 分析对已发表的相关研究进行汇总分析，定量评估冠心病人群中血浆TMAO 水平与MACE 和全因死亡风险之间的关系。

1 资料与方法

文献检索：计算机检索2020 年7 月之前发表并收录在PubMed、EMBASE、中国知网、万方等数据库中评估冠心病人群中血浆TMAO 水平与MACE 及全因死亡风险相关性的队列研究，检 索 词 为：“trimethylamine N-oxide”、“TMAO”、“atherosclerosis”、“death”、“mortality”、“stroke”、“heart failure”、“cardiovascular diseases”、“ cerebrovascular diseases”、“coronary artery disease”、“acute coronary syndrome”、“coronary heart disease”。采用主题词+自由词的检索方式，同时追溯全部纳入文献的参考文献。纳入标准：（1）研究对象为冠心病患者；（2）主要结局事件为MACE（心血管死亡、心肌梗死、脑卒中、血管重建、再入院）或全因死亡；（3）获得与结局事件相关的有效HR 和95%CI。排除标准：（1）动物实验；（2）综述及病例报告；（3）无法获取有效数据；（4）重复发表的论文；（5）严重肝肾功能不全患者。

文献筛选及资料提取：由2 名医师结合Cochrane 手册根据纳入、排除标准独立筛选文献并提取资料,意见不同时请第3 名医师参与讨论并达成一致。提取资料包括文献第一作者、发表时间、受试者例数、国家、疾病特征、随访时间、结局事件例数、血浆TMAO 水平、与结局事件相关的血浆TMAO 水平最高分位与低分位比较的HR 及95%CI。

文献质量评价：由2 名医师分别进行文献质量评价,如有分歧请第3 名医师参与协商,共同决定最终结果。采用纽卡斯尔-渥太华量表（Newcastle-Ottawa Scale，NOS）评价文献质量,通过3 部分共8个条目评价，具体包括研究人群选择可比性、暴露评价或者结果评价，质量由低到高分别对应0～9 分。NOS 评分≥5 分认为是高质量研究。

统计学方法：采用STATA 15.1 统计分析软件进行Meta 分析，以随访期间出现MACE 或全因死亡作为临床结局,合并HR 及95%CI，P＜0.05 为差异有统计学意义。通过 Cochran’s Q 检验（检验水准α=0.1）和I2检验评估纳入研究的异质性，I2＜30%为低度异质性，30%～50%为中度异质性，＞50%为高度异质性。若各项研究结果间无统计学异质性,采用固定效应模型，反之则采用随机效应模型。针对明显的临床异质性，采用亚组分析或敏感性分析等方法进行处理。采用漏斗图、Egger 检验评价文献发表偏倚，若P＜0.05 提示存在发表偏倚，进一步通过剪补法分析发表偏倚对Meta 分析结果所造成的影响。对于血浆TMAO 水平与MACE 之间剂量-反应关系的评价，需要获得研究中每分位血浆TMAO水平的均值、HR（95%CI）、受试者例数及结局事件例数。效应量的标准误采用广义最小二乘法计算，若文章中未报道各分位血浆TMAO 水平均值，可采用区间上下界限的平均值，当为开放性区间时，血浆TMAO 水平的计算方法为最下限乘以1.2。

2 结果

文献检索结果：检索数据库后共获得1 103 篇相关文献，依据纳入、排除标准筛选后，最终纳入10 篇文献共12 项研究[4,7-10,12-16]，其中2 篇文献[7,9]中的受试者均分为两个不同的队列，我们将其分别作为不同的研究数据纳入到分析中。其中有4 篇文献结局事件为MACE[4,12-13,16]，3 篇文献结局事件为全因死亡[8,10,14]，3 篇文献结局事件两者均包括[7,9,15]。文献检索过程见图1。

纳入文献基本特征：纳入的12 项研究共包括13 332 例受试者，其中美国研究5 项[4,8-10,14]、新西兰研究2 项[7]、中国研究2 项[15-16]、瑞士研究1 项[9]、日本研究1 项[12]、美国和欧洲合作研究1 项[13]；受试者以男性为主，平均年龄62.4～74.0 岁，平均血浆TMAO 水平2.87～7.50 μmol/L；除1 项研究仅观察住院期间MACE 发生情况外，其余研究平均随访时间为1～7 年；7 项研究人群为稳定性冠心病患者[4,7-8,13-15]，5 项研究人群为急性冠状动脉综合征患者[9-10,12,16]。纳入文献的基本特征及数据提取结果分别见表1 和表2。

图1 文献检索流程图

表1 纳入的10 篇文献共12 项研究的基本特征

冠心病患者血浆TMAO 水平与MACE 和全因死亡风险之间的关系（图2）：纳入的12 项研究中，9 项研究[4,7,9,12-13,15-16]以MACE 为结局事件，共包含9 298例受试者，发生MACE 事件2 420 例，平均随访时间为3.4 年。结果显示,与血浆TMAO 水平较低者相比，血浆TMAO 水平较高者中MACE 发生风险增加63%（HR=1.63，95%CI：1.39～1.90，P＜0.001）。8 项 研究[7-10,14-15]以全因死亡为结局事件，共包含7 930 例受试者，死亡1 118 例，平均随访时间3.6 年。结果显示，与血浆TMAO 水平较低者相比，血浆TMAO 水平较高者全因死亡的风险增加51%（HR=1.51，95%CI:1.30～1.74，P＜0.001）。异质性检验显示，上述研究结果均无明显异质性（MACE：P异质性=0.115，I2=38.0%；全因死亡：P异质性=0.111，I2=40.2%）。

表2 纳入的10 篇文献中血浆TMAO 水平与MACE 和全因死亡风险相关性数据的提取结果

图2 冠心病患者血浆TMAO 水平与MACE 和全因死亡风险之间的关系

不同冠心病患者血浆TMAO 水平与MACE 和全因死亡风险之间的关系：将受试者按照冠心病不同类型进行分组，结果发现，与血浆TMAO 水平较低者相比，血浆TMAO 水平较高的急性冠状动脉综合征患者发生MACE 的风险（HR=2.08，95%CI：1.47～2.96，P＜0.001）明显高于同等条件的稳定性冠心病患者（HR=1.53，95%CI：1.28～1.82，P＜0.001），但 全 因 死 亡 风 险（HR=1.30，95%CI：1.08～1.66，P＜0.001）明显低于同等条件的稳定性冠心病患者（HR=1.89，95%CI：1.51～2.38，P＜0.001）。

发表偏倚：分别对以MACE 和全因死亡为终点事件的研究进行漏斗图分析，发现两者漏斗图不对称，有可能存在发表偏倚，进而采用Egger 检验进一步量化分析，结果发现两者P值均＜0.05，提示存在发表偏倚。因此分别进行剪补法分析，并计算可能导致不对称未发表研究的数量，结果显示，在以MACE 为结局的研究中，补充5 项研究后，发表偏倚得以纠正（合并HR=1.469，95%CI：1.275～1.692，P＜0.001）。在以全因死亡为结局的研究中，补充5 项研究后，发表偏倚也得以纠正（HR=1.292，95%CI：1.143～1.461，P＜0.001）。

冠心病患者血浆TMAO 水平与MACE 发生风险的剂量-反应关系分析（图4）：剂量-反应关系分析共纳入3 篇文献、4 项研究[4,9,13]，结果提示，血浆TMAO 水平升高与MACE 发生风险间呈线性剂量反应关系；血浆TMAO 水平分别为5 μmol/L和10 μmol/L 时，MACE 发 生 风 险 分 别 增 加61%（HR=1.61，95%CI：1.07～2.42）和158%（HR=2.58，95%CI：1.14～5.84）。血浆TMAO水平每升高1 μmol/L，MACE 相对发生风险增加10.2%。

图4 冠心病患者血浆TMAO 水平与MACE 发生风险的剂量-反应关系分析

3 讨论

本Meta 分析汇总了12 项研究数据，其中9 项研究以MACE 为终点，8 项研究以全因死亡为终点；共纳入13 332 例受试者，发生MACE 2 420 例，全因死亡1 118 例。结果显示，与血浆TMAO 水平较低者相比，血浆TMAO 水平较高的冠状心病患者中MACE 发生风险增加63%，全因死亡风险增加51%，结果均无明显异质性（MACE：P异质性=0.115，I2=38.0%；全因死亡：P异质性=0.111，I2=40.2%），这与既往的大规模临床研究结果相似[4,9]。另外，与稳定性冠心病患者相比，在急性冠状动脉综合征患者中，血浆TMAO 水平较高者发生MACE 的风险更高。本研究团队此前开展的一项纳入2 257 例受试者的前瞻性队列研究显示，急性冠状动脉综合征患者的血浆TMAO 水平明显高于无冠心病的正常人群和稳定性冠心病患者，因此推测，冠心病急性期TMAO 水平升高可能与MACE 发生风险增加有关，但需进一步开展研究来验证。本Meta 分析还通过剂量-反应关系定量分析发现，冠心病患者血浆TMAO 水平与MACE 发生风险之间呈线性相关，血浆TMAO 水平每升高1 μmol/L，MACE 相对发生风险增加10.2%。

心血管疾病是全球死亡的主要原因，占全球死因的30%以上，其中冠心病死亡率一直呈上升趋势[17]。动脉粥样硬化是冠心病的病理基础，其危险因素包括高血压、糖尿病、高脂血症、吸烟、高龄等[18]。已有研究证实，饮食模式与心血管疾病的发病和患者预后有明显关联，地中海饮食能够降低心血管疾病发病风险，而过量摄入碳水化合物和高脂饮食显著增加心血管疾病的发病风险[19]。值得注意的是，肠道菌群和血液中TMAO 水平的变化可能是饮食模式影响心血管疾病发病风险的潜在机制。TMAO 由肠道菌群代谢生成后进入血液循环，可影响胆固醇和甾醇代谢，增强巨噬细胞中胆固醇的积聚[1]。动物实验发现，TMAO 通过增强半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-1（caspase-1）的活性及刺激线粒体的氧化应激，诱导人脐静脉内皮细胞及载脂蛋白E 基因敲除（ApoE-/-）小鼠主动脉出现炎症，从而导致动脉粥样硬化[20]。Zhu 等[6]发现，TMAO 能直接促进血小板聚集，并通过激活细胞内储存Ca2+释放，导致多种激动剂依赖的血小板活化能力增强以及血栓形成风险增加。国内一项研究发现，在冠心病患者中，血浆TMAO 水平与Gensini 评分呈正相关[21]。以上研究说明，TMAO 是导致动脉粥样硬化的一个重要危险因素。

大量临床研究也证实，TMAO 与动脉粥样硬化的发生、发展及不良预后密切相关。Randrianarisoa等[22]的研究表明，空腹血浆TMAO 水平升高与颈动脉内膜中层厚度增加有关，而后者是动脉粥样硬化的重要标志。Haghikia 等[23]通过经食道超声心动图评估，发现血浆TMAO 水平与动脉粥样硬化程度密切相关，且在缺血性脑卒中患者中，TMAO 水平较高者发生MACE 及复发脑卒中的风险更高。Li 等[9]研究了两组独立队列中急性冠状动脉综合征患者的血浆TMAO 水平与心血管事件发生风险之间的关系，结果提示，急性冠状动脉综合征患者血浆TMAO 水平升高与近期和远期心血管事件发生风险增加显著相关。本Meta 分析结果也证实了这一观点，因此猜测，未来TMAO 有可能成为预防和治疗心血管疾病的新靶点。通过检测血浆TMAO 水平建立有效的冠心病高危患者早期筛查工具，有利于临床医生进行早期干预，最终达到降低MACE 发生率和死亡率的目的。根据既往研究报道，通过限制饮食中胆碱的摄入量、抑制或减少促进TMAO 生成的肠道细菌数量、使用益生菌处理或抑制微生物胆碱三甲胺酶和肝酶黄酮单氧化酶3 的活性，可以降低血浆TMAO水平[24-25]，这也为未来通过饮食干预来预防心血管疾病不良结局提供了新的方向。

本Meta 分析存在以下局限性：首先，与其他观察性研究相似，本Meta 分析不能排除由于未测量因素导致残留混杂的可能性。第二，肠道微生物群受饮食摄入等环境因素的影响，这可能会影响血浆TMAO 水平。本Meta 分析纳入的所有研究均未详细评估膳食摄入量，因此饮食因素对肠道菌群代谢物与MACE 及全因死亡之间关系的影响未能得到研究。第三，通过漏斗图及Egger 检验存在发表偏倚，一些阴性结果可能未发表，有可能预估风险会过高。

总之，本Meta 分析结果显示，冠心病患者血浆TMAO 水平较高与MACE 及全因死亡风险增加密切相关，血浆TMAO 水平与MACE 发生风险之间呈线性相关。今后针对TMAO 的治疗可能会成为预防和治疗心血管疾病的新途径。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突