心血管疾病（CVD）嚴重威脅人類健康，每年在全世界造成約 1700多萬人死亡。動脈粥樣硬化（AS）是心血管疾病病理變化的基礎，其發病機制複雜，缺乏針對性的治療藥物和手段。人體腸道微生物組學研究發現腸道菌群在 CVD 中發揮關鍵作用，多種腸道微生物來源的代謝物顯示出抗或促 AS 的作用。微生物所劉宏偉/劉雙江團隊發現一種真菌活性分子可以顯著改善小鼠動脈粥樣硬化症狀，進一步腸道菌群分析發現口服該分子後，腸道核心細菌糞副擬桿菌 Parabacteroid merdaede豐度上升了420倍。分析一個來自中國的動脈粥樣硬化隊列和一個歐洲人群CVD隊列，科研人員發現腸道糞副擬桿菌豐度與CVD疾病顯著負相關。ApoE-/-動脈粥樣硬化小鼠定植一株人源糞副擬桿菌後，顯著減輕動脈硬化症狀，。進一步靶向代謝組分析發現，糞副擬桿菌定植後小鼠糞便支鏈短鏈脂肪酸水平顯著升高，糞便和血液中支鏈氨基酸顯著降低。血液支鏈氨基酸水平升高已被證實與胰島素抵抗、脂肪肝和心血管疾病的發生、發展密切相關。基因組分析和體外發酵實驗證實糞副擬桿菌具有將支鏈氨基酸降解為支鏈短鏈脂肪酸的能力。將糞副擬桿菌支鏈氨基酸分解關鍵基因porA敲除後,該菌的抗動脈粥樣硬化作用消失。研究證實，糞副擬桿菌通過促進腸道支鏈氨基酸的分解代謝，降低血液支鏈氨基酸濃度，改善胰島素抵抗，抑制動脈斑塊巨噬細胞mTORC1信號通路激活，發揮抗動脈粥樣硬化作用。長期高脂飲食和高膽固醇飲食可以通過不同的病理機制誘發動脈粥樣硬化。研究發現糞副擬桿菌對高脂誘導肥胖伴隨胰島素抵抗的動脈粥樣硬化改善效果優於對高膽固醇飲食造成的動脈粥樣硬化模型。人群CVD隊列進一步分析表明，CVD病人血液支鏈氨基酸水平顯著高於健康人群，腸道菌群porA基因豐度顯著低於健康對照人群。研究揭示了腸道微生物失調，特別是腸道支鏈氨基酸代謝異常在CVD疾病發生、發展中的關鍵作用，證明了靶向調控腸道菌群微生態在治療CVD疾病中的重要潛力，為臨床治療提供了新的思路。相關研究結果已在線發表於國際權威期刊Nature Metabolism，題為「Gut Parabacteroides merdae protects against cardiovascular damage by enhancing branched-chain amino acid catabolism」。Nature Metabolism同期以「A gut bacterium tackles atherosclerosis」為題發表了Herbert Tilg 教授的專題評述「News & Views」。
圖1.糞副擬桿菌Parabacteroid merdaede改善動脈粥樣硬化機制https://doi.org/10.1038/s42255-022-00649-y
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