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2020-03-06 21:30
《细胞》:吃下的蛋白质让心血管受累?

本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),编辑:药明康德内容团队


顶尖学术期刊《细胞》今天发表了一项与我们日常饮食和健康有关的新研究。美国克利夫兰诊所(Cleveland Clinic)的研究人员发现,肠道微生物在消化我们吃下的食物时,产生的一种代谢物可能诱发心血管疾病。好消息是,通过研究这种代谢物对细胞的作用机理,研究人员认为有一类常用药物可以针对性地帮助逆转不良作用。



这项研究的起因来自对5000多例患者样本的观察。科学家们在对接受心脏诊断评估的患者进行队列研究时发现,血液里的各种代谢产物中,有一种叫作苯乙酰谷氨酰胺(PAG)的物质,可以预测心血管事件的发生风险。PAG含量越高,患者此后三年内发生心肌梗死、卒中甚至死亡等严重不良心血管事件(MACE)的风险越高。


这种物质在体内是如何产生的呢?负责这项研究的Stanley Hazen博士及其同事首先回答了这个问题。通过在人类受试者和实验小鼠身上开展的实验,他们确认PAG是拜肠道微生物所赐。在很多食物中,尤其是肉、豆类、坚果等动植物来源的蛋白质中,有一种必需氨基酸苯丙氨酸。经过肠道菌群对苯丙氨酸的分解,PAG作为其中一种代谢产物进入血液。


▲在人和小鼠体内,苯丙氨酸经过肠道微生物代谢产生PAG(图片来源:参考资料[1])


“我们发现,血液中的PAG以多种不同方式增加了心血管疾病的风险。”Hazen博士说道。他们提取了患者样品中的全血、富含血小板的血浆以及分离出来的血小板进行分析,发现随着PAG的水平升高,血小板的功能直接受到影响,增强对胶原蛋白的黏附能力,凝血能力变强。


从动脉损伤的动物模型中,则可以更加直观地看到,PAG让血管内形成血栓的可能性加大。而血栓众所周知是造成心肌梗死和卒中的主要危险因素。


▲动脉损伤的动物模型中,PAG的存在让血管内更快形成血栓(图片来源:参考资料[1])


接下来,研究人员们进一步破译了PAG促进细胞事件的分子机理。通过受体-配体结合分析技术,他们发现,原来PAG会与细胞表面的G蛋白偶联受体(GPCR)相结合,包括血小板表达的三种肾上腺素能受体:α2A、α2B和β2受体。“让我们对PAG很感兴趣的一个原因是,它所结合的受体与β受体阻滞剂相同,而β受体阻滞剂与多种心血管疾病的防治和降低心血管死亡率风险有关。”Hazen博士解释说。


同样利用动脉损伤的模型,研究人员在给血液内高PAG水平的小鼠使用了一种临床上常用的β受体阻滞剂卡维地洛(carvedilol)后,果然显著降低了PAG促发的高血栓风险。


▲本研究示意图(图片来源:参考资料[1])


“我们认为这可以说明,β受体阻滞剂的好处可能有一部分来自于防止肠道微生物产生的代谢物PAG的激活作用。”博士说,“尽管β受体阻滞剂的应用很广泛,相关研究也非常多,但据我们所知,这是第一次有人从这一机制上来解释β受体阻滞剂的好处。”


克利夫兰诊所的另一位心脏病预防专家Leslie Cho博士评论说,这项研究“正在改变我们对食物和疾病的看法”。他说:“大家一直都说,吃什么样的东西塑造了你是什么样的人,现在我们有了进一步的证明。对于食物和肠道微生物带给我们的巨大影响,我们的认识才刚刚起步,这是医学上令人激动的时代。”


参考资料

[1] Ina Nemet et al., (2020) A Cardiovascular Disease-Linked Gut Microbial Metabolite Acts via Adrenergic Receptors. Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.016

[2] Beta-Blockers’ Efficacy May Be Partly Explained By Newly Discovered Gut Microbial Metabolite. Retrieved May 6, 2020, from https://consultqd.clevelandclinic.org/beta-blockers-efficacy-may-be-partly-explained-by-newly-discovered-gut-microbial-metabolite/?_ga=2.194432429.186006950.1583459772-1746135144.1583459772


本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),编辑:药明康德内容团队

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