血浆氧化三甲胺与冠心病的相关性及对冠心病患者预后的影响

刘艳琪, 郑冠群, 陈志贤, 金骁琦, 盛晓东, 王志强

(江苏省常熟市第二人民医院 心血管内科, 江苏 常熟, 215500)

冠心病(CHD)因动脉粥样硬化病变，导致冠状动脉狭窄、闭塞或功能性改变，进而影响冠状动脉内血流供应，造成心肌缺血、缺氧。CHD作为严重危害人类健康的慢性疾病之一，给个人、家庭和社会均带来沉重的负担[1]。血运重建[2]、术后常规的抗血小板治疗[3]均未能在真正意义上有效控制CHD患者的病死率。氧化三甲胺(TMAO)为动脉粥样硬化的一种主要影响因素。血浆TMAO水平升高与心血管事件风险增加相关[4]。TMAO是胆碱族磷脂酰胆碱的一种肠道菌群依赖性代谢物，其相关原理为胆碱及其代谢物(如甜菜碱)的有效成分是三甲基甘氨酸，具有甲基供体作用[5-6]。肠道菌群将宿主摄入的胆碱转化为三甲胺(TMA), TMA在肝脏被转化为TMAO，释放入血, TMAO进一步影响胆固醇代谢、食物胆碱或TMAO的补充剂，导致巨噬细胞表面清道夫受体(CD36和SR-A1)表达增加，促使泡沫细胞的形成，从加速动脉粥样硬化的形成[7]。本研究探讨了TMAO与CHD的相关性以及对CHD患者预后的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年 5 月—2020 年12月江苏省常熟市第二人民医院心内科住院接受冠状动脉调查的患者324例，根据冠状动脉影像学结果(是否确诊CHD)分为对照组124例、CHD组200例(其中慢性稳定性劳力型心绞痛患者116例，缺血性心肌病患者48例，急性冠状动脉综合征之后稳定的病程阶段患者 36例)。 根据所测的TMAO数值中位数3.14 μmol/L将CHD组分为A组(低TMAO CHD组)与B组(高TMAO CHD组)。

纳入标准: CHD诊断符合《2018年稳定性冠心病诊断与治疗指南》[8], 包括慢性稳定性劳力型心绞痛、缺血性心肌病和急性冠状动脉综合征之后稳定的病程阶段，即指冠状动脉造影显示1支或1支以上主要冠状动脉(指左冠状动脉主干、前降支、回旋支、右冠状动脉)管腔面积缩小≥51%者; 所有接受PCI的患者均符合《2016年中国经皮冠状动脉介入治疗指南 》[9]。排除标准: 严重感染、肿瘤、外伤、结缔组织病及急性肾功能不全者。所有患者采血前均口服了冠心病二级预防药物(包括抗血小板药物及降脂药物)。本研究项目获本院伦理委员会批准，且所有患者均签署知情同意书。

1.2 基本资料和预后情况

记录患者的基本信息，包括年龄、性别、体质量指数(BMI)及高血压、糖尿病、高脂血症病史和收缩压、心率、生化(白蛋白、尿酸、肌酐)、脑钠肽(BNP)、TMAO、左心房内径(LAD)、左室射血分数(LVEF)、冠状动脉情况(部位、数量)、手术方式(支架数量)。随访1年内心血管不良事件(因心绞痛、心肌梗死、心衰、恶性心律失常再住院率、再次急性心肌梗死、非计划内再次血运重建、死亡)的发生情况。

1.3 血浆TMAO测定

所有患者入院后均采集空腹静脉血，使用含有乙二胺四乙酸的Vacutainer管，采集经桡动脉入径采集的肝素化前血液样品，然后立即离心，并在-80 ℃冰箱储存。使用同位素稀释-高效液相色谱-串联质谱法测量血浆TMAO水平。

1.4 冠状动脉病变测定

其中有44例复杂冠状动脉病变造影术中，借助了美国Boston公司的iLab IVUS系统进行检查，将IVUS导管通过冠状动脉导丝置入靶血管远端，然后缓慢回撤超声导管，观察冠状动脉全程的二维切面图像，并通过计算软件计算管腔面积狭窄。

1.5 Gensini评分

采用Gensini评分对患者的冠状动脉病变程度进行评定: ① 根据狭窄程度计分, <25%计为1分, 25%～<50%计为2分, 50%～<75%计为4分, 75%～<91%计为8分, 91%～<100%计为16分, 100%计为32分。 ② 根据分支病变确定系数，左主干×5, 左前降支近段×2.5, 左前降支中段×1.5, 左前降支远段×1; 第一对角支、第二对角支、左回旋支各段、后侧支、右冠状动脉各段均×1。 ③ 多支病变各部位评分之和为总评分。根据Gensini评分对冠状动脉病变程度进行分级, Gensini评分<41分为低分, Gensini评分41～64分为中分, Gensini评分>64分为高分。

1.6 统计学分析

2 结 果

2.1 2组患者一般资料比较

2组年龄、性别、吸烟占比比较，差异无统计学意义(P>0.05)。CHD组BMI及合并高血压病、合并糖尿病、合并高脂血症例数和TMAO水平高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05), 见表1。

2.2 CHD影响因素的Logistic回归分析

以CHD为因变量，以年龄、性别、BMI、合并高血压等为自变量行Logistic回归分析。结果显示，高BMI、合并高血压、高脂血症、高TMAO水平均是CHD的危险因素(OR>1,P<0.05), 见表2。

表1 2组患者基线资料比较

表2 CHD相关因素Logistic回归分析

2.3 CHD患者一般资料比较

B组患者的高血压、高脂血症、吸烟人数均多于A组。2组患者在性别、年龄、高血压、高脂血症、糖尿病、吸烟史、生化、心功能等资料方面比较，差异无统计学意义(P>0.05)。2组BMI比较，差异具有统计学意义(P<0.05)。见表3。

2.4 TMAO影响因素的Logistic分析

以TMAO高低作为因变量，以年龄、BMI等作为自变量行二元回归分析。结果发现, BMI高是TMAO升高的危险因素, BMI每增加1, TMAO升高风险增加48.2%(P=0.01), 见表4。

表3 CHD患者基线资料比较

表4 患者血清TMAO水平相关因素Logistic回归分析

2.5 术中资料

2.5.1 一般资料: 所有患者在排除禁忌证后，在局麻下桡动脉或肱动脉路径行冠状动脉造影手术，介入术者均具有冠状动脉介入资质，复杂病变者协助IVUS测量管腔狭窄，植入支架后协助IVUS检验支架贴壁情况。A组患者术中均未发生严重并发症, B组患者中有1例术中出现心跳骤停，予胸外按压5 s后恢复正常心律。计划内再次手术包括了仅经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)扩张病变后，复查冠状动脉造影，或择期处理其他罪犯血管等，不包括复查罪犯血管及支架贴壁不良等技术原因复查造影。B组多支病变患者多于A组，差异有统计学意义(P<0.05)。2组在冠状动脉病变部位、平均支架植入数量、计划再次手术例数方面比较，差异无统计学意义(P>0.05)。A组患者Gensini评分低于B组患者，差异有统计学意义(P<0.05), 见表5。

表5 CHD患者术中资料比较

2.5.2 TMAO水平与Gensini评分的相关性: Pearson法分析提示，患者血清TMAO水平与Gensini评分呈正相关(r=0.449,P<0.001), 见图1。

图1 患者血清TMAO水平与Gensini评分的相关性

2.5.3 TMAO与冠状动脉病变支数相关性: 将患者分为单支冠状动脉病变组(n=78)和多支冠状动脉病变组(2支,n=122), 结果发现，冠状动脉多支病变患者TMAO水平[3.31 μmol/L(IQR: 2.755～3.800)]高于单支病变患者[2.92 μmol/L(IQR: 2.285～3.325)], 差异有统计学意义(P<0.05)。见图2。

图2 不同支术冠状动脉病变患者血浆TMAO浓度比较

2.6 1年内心血管不良事件发生情况

A组中有1例因心衰合并重症感染死亡，再发心肌梗死1例。B组共发生11例非计划内再次血运重建，其中3例因病变严重行外科冠状动脉搭桥手术, 1例术中发现室壁瘤破裂死亡。B组共出现了3例支架内再狭窄，支架植入时均复查IVUS, 提示支架贴壁良好，术后患者均规范服药，低密度脂蛋白有效控制。见表6。

2.7 生存分析

以心血管不良事件作为终点事件，采用Log-rank检验，结果显示A组心血管不良事件发生例数(12例)低于B组(28例)，差异有统计学意义(P=0.005)。Kaplan-Meier曲线分析显示，与A组患者相比，B组患者随观察时间延长，生存率显著下降，提示不良事件发生率高; 与A组患者相比, B组患者随观察时间的延长，死亡风险显著升高，提示B组不良事件发生风险高。见图3、图4。

表6 CHD患者随访一年内心血管不良事件

3 讨 论

肠道菌群被称为人类后天获得的第二基因库，与心血管疾病的发生发展紧密相关[10]。肠道菌群将宿主摄入的胆碱转化为三甲胺，三甲胺在肝脏被转化为TMAO, 入血可通过上调参与巨噬细胞表面清道夫受体的表达水平、抑制胆固醇逆向转运等过程参与一系列反应。此外，研究[11]证明TMAO可通过促进细胞内储存的Ca2+释放，增强血小板对多种激动剂的反应性，进而导致血小板高反应性。本研究结果表明，TMAO水平是引起CHD, 且影响冠状动脉病变程度的因素之一，同时可以进一步影响CHD患者预后。

本研究中, CHD 组BMI、合并高血压病、糖尿病、高脂血症，吸烟占比、TMAO水平高于健康对照组，并且Logistic回归结果显TMAO水平可以导致CHD。动物模型实验[12-13]证实了TMAO可以促进粥样硬化。CHDA组和B组患者的基线资料无明显差异，但2组BMI差异显著, BMI是TMAO升高的危险因素。这可能是因为肥胖人群常常伴随不规范的饮食习惯, TMAO为肠道细菌消化胆碱、肉碱等丰富营养物质时产生。有学者[14]对肥胖人群进行8周素食饮食后，其血浆TMAO下降40%。一项Meta分析[15]结果发现, TMAO浓度与BMI的增加之间呈剂量效应性关联。TMAO导致肥胖的代谢途径可能与黄素单加氧酶(FMO3)有关，其可以活化TMAO, 敲击了FMO3基因的小鼠食用高脂肪、高热量的饮食均未肥胖[16]。

本研究采用Gensini评分评价患者的冠状动脉病变，发现低水平TMAO组患者Gensini评分低于高水平TAMO组患者。Gensini评分可以客观反映冠状动脉粥样硬化的严重程度，且和血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇具有相关性[17], 但在该研究中校正了2组的血脂水平，通过Pearson法得出Gensini评分与TMAO水平具有相关性。这可能因为TMAO除了可以抑制巨噬细胞胆固醇逆转外，还可以另外通过增强半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-1(caspase-1)的活性，诱导人脐静脉内皮细胞及载脂蛋白E基因敲除(Apo E-/-)出现炎症，从而导致粥样硬化[18]。另一项研究[19]分析得出，TMAO水平与冠状动脉病变程度独立相关。本研究发现，冠状动脉多支病变患者TMAO水平高于单支病变患者。这一结果与相关研究[20]结果一致。目前，研究[6, 21]表明血浆TMAO水平增加可以作为CHD诊断的标志物。

由于时间限制，本研究只随访了1年心血管不良事件，结果显示B组不良事件的发生率高于A组, Log-rank检验及Kaplan-Meier生存曲线提示TMAO高水平患者与TMAO低水平患者相比，心血管不良事件发生率升高，相对生存率逐渐下降。一项Meta分析[22]显示，血浆TMAO浓度升高可使CHD患者发生主要不良心血管事件的风险增加58%。张亚男等[23]发现，血浆TMAO水平每升高1.0 μmol/L, 主要不良心血管事件风险增加10.2%。同时LI X S等[24]发现，急性胸痛患者的高血浆TMAO水平是30 d及7年死亡的独立预测因子。本研究结果与上述研究结果相符，猜测可能原因为TMAO除可以促进动脉粥样硬化之外，还可以直接激活心房自主神经节神经丛触发房性心律失常[25]。研究[26-27]证明，在心力衰竭患者中，血浆TMAO水平明显升高。在动物实验[28]中, TAMO喂养的小鼠出现了严重的心力衰竭。因此，推荐血浆TMAO水平作为不良心血管事件风险的预测标准，可有利于临床医生进行早期干预。

TMAO浓度与动物蛋白、饱和脂肪、鱼、鸡肉和红肉的摄入量呈正相关，与植物蛋白和坚果的摄入量呈负相关[29]。由于饮食习惯可以影响TMAO水平, TMAO有望成为CHD一级预防以及改善患者预后的新靶点。本研究仍存在一定局限性: 首先, TMAO生成与饮食相关，本研究中的患者并未严格统一饮食; 其次，本研究是一项横断面研究，难以确定TMAO 水平与CHD动脉粥样硬化程度之间的因果关系，还需进一步探讨研究。