高脂血症患者血浆氧化三甲胺与血脂水平的相关性研究

Abstract

目的

探讨高脂血症患者机体血浆中氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide, TMAO）水平和血脂水平的相关性。

方法

入选2019年3月–2021年3月就诊于新疆医科大学第一附属医院心脏中心的接受冠状动脉造影检查的患者130例。利用稳定同位素液相色谱/质谱法测定患者血浆中TMAO的水平。分析血浆TMAO水平和三酰甘油（triglycerides, TG）、总胆固醇（total cholesterol, TC）、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-c）和低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol, LDL-c）等血脂水平的相关性。

结果

高血脂患者血浆中TMAO的水平（μmol/L）高于血脂正常的患者（6.73±5.40 vs. 3.82±2.65），差异有统计学意义（ P<0.05）。控制年龄和体质量指数的影响后，偏相关性分析结果显示，血浆中TMAO的水平与血浆TG（ r=0.286， P<0.001）和HDL-c（ r=−0.366， P<0.001）的水平有相关性。

结论

高脂血症患者血浆TMAO的水平和血脂水平具有相关性。

动脉粥样硬化性心脑血管疾病目前仍是人类健康的主要威胁。尽管众多的研究表明炎症反应和脂质代谢紊乱是动脉粥样硬化性疾病的主要病理生理机制，但一些新的危险因素也在不断地被发现并受到人们的关注。氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide, TMAO）是含胆碱和肉碱类等物质在肠道菌群作用下的主要产物 ^{[ 1]} 。研究发现TMAO具有促进炎性反应和致动脉粥样硬化的作用 ^{[ 2]} ，血浆TMAO的水平与高血压、糖尿病、冠心病等多种慢性代谢性疾病的发生和发展具有密切的关系 ^{[ 1- 4]} 。同时，血浆中TMAO的水平也与心血管疾病的不良事件和预后显著相关 ^{[ 5- 6]} 。有研究发现，肠道菌群的组成和机体的血脂水平具有一定的相关性 ^{[ 7- 9]} 。而同与冠心病和肠道菌群组成密切相关的血浆TMAO浓度与血脂水平两者之间的关系如何尚不可知。鉴于此，本研究拟探索高脂血症患者血浆TMAO的浓度与机体血脂水平的相关性，为解释肠道菌群代谢产物与动脉粥硬化性疾病的关系以及为动脉粥样硬化性患者的综合治疗提供一定的理论依据。

1. 对象和方法

1.1. 研究对象

选取2019年3月–2021年3月就诊于新疆医科大学第一附属医院心脏中心的可疑冠心病并自愿接受血样标本采集和冠状动脉造影检查的患者130例。排除标准：年龄小于18岁；急性心肌梗死；严重的心功能不全或肝、肾功能不全；糖尿病；脑卒中；家族性高脂血症；活动性感染性疾病或服用抗生素；恶性肿瘤；规律服用他汀药物一个月以上者。本研究遵循赫尔辛基宣言，并经新疆医科大学第一附属医院医学伦理委员会审批（K202308-28），所有患者均签署知情同意书。

1.2. 方法

根据患者临床病史记录收集患者的人口学特征和基础疾病以及血脂水平情况。计算体质量指数（body mass index, BMI）。所有患者在入院采血抽样前一天均被要求清淡饮食。患者入院后用含有EDTA的采血管采集患者的空腹静脉血，在4 ℃、3000 r/min条件下离心10 min，吸取上层血浆保存于−80 ℃ 冰箱备用。三酰甘油（triglycerides, TG）、总胆固醇（total cholesterol, TC）、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-c）和低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol, LDL-c）等血脂指标以及生化等实验室指标均用美国BECKMAN DxC800自动生化分析仪检测。根据美国成人治疗组Ⅲ的建议，高脂血症的定义为：TC≥6.22 mmol/L，LDL-c≥4.14 mmol/L，TG≥2.26 mmol/L或HDL-C<1.04 mmol/L，以上4项任一项异常即可定义为高脂血症。采用稳定同位素液相色谱/质谱法在API 5500Q-TRAP（AB SCIEX, Framingham, USA）测定患者血浆中TMAO的浓度。

1.3. 统计学方法

应用SPSS17.0统计学软件进行数据分析。分类变量用例数（%）表示，组间比较采用卡方检验。连续变量用 表示，组间比较采用 t检验、one way-ANOVA或非参数检验。血浆TMAO水平与各血脂指标之间的相关性采用双变量相关分析，因年龄和BMI也与TMAO相关，故进一步采用偏相关分析控制年龄和BMI的影响。 P<0.05为差异有统计学意义。

2. 结果

2.1. 纳入本研究样本的人口学特征

本研究共纳入130例患者，平均年龄（61.42±9.00）岁，BMI（26.10±3.53） kg/m ²，吸烟63例，饮酒33例，高血压98例，冠心病105例，高血脂61例。见 表1。

表 1. Demographic characteristics of the patients ( n=130) .

患者人口学特征（ n=130）

Variants	Data
BMI: body mass index; TG: triglycerides; TC: total cholesterol; HDL-c: high density lipoprotein cholesterol; LDL-c: low density lipoprotein cholesterol.
Age/yr.	61.42±9.00
BMI/(kg/m 2)	26.10±3.53
Cigarette smoking/case (%)	63 (48.46)
Alcohol/case (%)	33 (25.38)
Hypertension/case (%)	98 (75.38)
Coronary heart disease/case (%)	105 (80.77)
Hyperlipidemia/case (%)	61 (46.92)
TG/(mmol/L)	1.95±0.99
TC/(mmol/L)	4.27±0.98
HDL-c/(mmol/L)	1.25±0.42
LDL-c/(mmol/L)	2.61±0.74

2.2. TMAO与人口学特征的相关性分析

相关性分析结果显示，血浆中TMAO的浓度与患者的年龄（ r=0.277， P<0.05）和BMI（ r=0.258， P<0.05）均呈正相关。进一步偏相关分析在除外BMI和血脂的影响后，血浆TMAO水平与年龄依然呈正相关（ r=0.271， P=0.002）。

2.3. 不同高脂血症患者之间的TMAO比较

高脂血症患者（ n=61）血浆TMAO浓度高于非高脂血症患者（ n=69）〔（6.73±5.40） μmol/L vs. （3.82±2.65） μmol/L， P<0.05）〕。对于不同类型的高脂血症患者（ 表2），高TG患者和非高TG患者以及低HDL-c和非低HDL-c患者之间血浆中TMAO的浓度差异有统计学意义（均 P<0.05）；而高TC患者和非高TC患者之间以及高LDL-c和非高LDL-c患者之间的TMAO浓度无明显差异（ P均>0.05）。

表 2. Comparison of plasma TMAO levels between patients with different types of hyperlipidemia.

不同高脂血症患者之间血浆TMAO水平的比较

Variants	TG≥2.26 mmol/L			TC≥6.22 mmol/L			LDL-c≥4.14 mmol/L			HDL-c<1.04 mmol/L
	No ( n=98)	Yes ( n=32)		No ( n=119)	Yes ( n=11)		No ( n=114)	Yes ( n=16)		No ( n=92)	Yes ( n=38)
TMAO: trimethylamine N-oxide; TG, TC, HDL-c, LDL-c denote the same as those in Table 1. * P<0.05, vs. TG≥2.26 mmol/L or HDL-c<1.04 mmol/L.
TMAO/(μmol/L)	4.39±3.83 *	7.74±5.02		5.14±4.13	5.65±4.41		5.04±4.13	5.95±3.01		4.49±3.80 *	6.87±5.28

2.4. TMAO与血脂的相关性分析

相关性分析结果显示，血浆TMAO浓度与TG水平呈正相关（ r=0.314， P<0.001），与HDL-c水平呈负相关（ r=−0.402， P<0.001）；血浆TMAO浓度与TC（ r=0.091， P>0.05）和LDL-c水平（ r=−0.042， P>0.05）无相关性。进一步偏相关性分析结果显示，在控制年龄和BMI的影响后，血浆TMAO浓度仍与TG水平呈正相关（ r=0.286， P=0.001），与HDL-c水平呈负相关（ r=−0.366， P<0.001）；同时，血浆TMAO浓度与TC（ r=0.144， P>0.05）和LDL-c水平（ r=0.000， P>0.05）依然无相关性（ 图1）。

图 1.

Correlation between plasma TMAO concentration and lipid levels

血浆TMAO浓度与血脂水平的相关性

TG, TC, HDL-c, LDL-c denote the same as those in Table 1. TMAO denotes the same as that in Table 2.

3. 讨论

尽管炎症反应和血脂异常被认为是动脉粥样硬化性心血管病的主要发病机制，但其并不能完全解释在积极调脂抗炎后仍然存在残余心血管问题。发现新的心血管疾病危险因素并进一步降低心血管疾病患病风险一直是人们不懈的追求。近年来肠道菌群及其代谢产物TMAO与慢性代谢性疾病的关系备受关注 ^{[ 10]} 。机体血浆的TMAO水平受多种因素的影响。如TMAO的生成受饮食、肠道菌群的组成和肝脏单胺氧化酶的影响，并主要通过肾脏排泄 ^{[ 11- 12]} 。此外，机体血浆中TMAO的水平也与机体的个体特征具有一定的相关性。既往研究发现，血浆中TMAO的浓度与患者的年龄和BMI呈正相关 ^{[ 13- 14]} ，本研究也发现了类似的现象。

众多研究发现，作为一种主要的肠道菌群代谢产物，TMAO与多种慢性代谢性疾病，如糖尿病、动脉粥样硬化性疾病、心力衰竭、高血压、肥胖以及脑血管病的发生发展密切相关 ^{[ 1, 3- 4, 7, 15- 17]} ，并与多种疾病的预后和不良事件的发生具有密切关系 ^{[ 2, 4- 6, 18- 19]} 。除了和炎症指标具有一定的关系之外 ^{[ 2, 20- 22]} ，研究也发现了肠道菌群的组分与血浆中脂质水平的变化有关 ^{[ 7, 23]} ，并且TMAO相关的肠道菌群代谢产物也能影响胆固醇的代谢 ^{[ 1, 3]} 。研究人员发现，TMAO能够减少胆固醇代谢的关键酶细胞色素酶P450 7A（CYP7A1）的表达，同时含有TMAO的食物能够减少小鼠肠道上胆固醇转运体的表达 ^{[ 3]} 。众所周知，脂质代谢紊乱是动脉粥样硬化性疾病形成和发展的重要危险因素和理论依据。以上研究表明，肠道菌群的代谢产物在某种程度上可能与血浆中血脂的组分及其水平具有一定的关系。本研究发现，高脂血症患者血浆中TMAO的水平明显高于非高脂血症患者。而对于不同类型的高脂血症患者，其血浆中TMAO的水平也不尽相同。本研究分析发现，高TG血症患者和低HDL-c患者血浆中TMAO的水平明显高于非高TG患者和非低HDL-c患者，而高TC血症和非高TC血症患者之间以及高LDL-c和非高LDL-c患者之间血浆中TMAO的水平则未见明显差异。

本研究相关性分析发现，在单因素相关性分析中，血浆TMAO的水平与TG和HDL-c相关，而与TC和LDL-c则无明显相关性。进一步的偏相关分析显示，在除外年龄和BMI的影响后血浆TMAO的水平与血浆中TG和HDL-c的水平仍具有相关性。尽管众多研究发现血浆TMAO水平与动脉粥样硬化性心血管疾病密切相关，但其机制并不十分明了。本研究表明，肠道菌群代谢产物TMAO与血脂水平之间具有一定的关系。该现象有助于解释TMAO及其他肠道菌群代谢产物与脂质紊乱和一些慢性代谢性疾病的关系，即肠道菌群代谢产物TMAO和血脂可能通过影响其他危险因素进而影响动脉粥样硬化性疾病的发生和发展。

综上所述，高脂血症患者血浆中的TMAO浓度与脂质水平存在相关性，高脂血症患者血浆中具有较高的TMAO水平。本研究为解释肠道菌群代谢产物与动脉粥硬化性疾病的关系以及为动脉粥样硬化性患者的综合治疗提供了一定的理论依据。鉴于本研究样本量、入选人群和缺乏机制研究等局限性，有关机体TMAO水平与血脂水平的关系及其对机体的影响和机制需进一步深入研究。

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作者贡献声明　王莽原负责论文构思、经费获取、研究方法、研究项目管理、提供资源和监督指导，菲尔顿•吐尔洪负责数据审编、正式分析和初稿写作，张为明、伊力哈木江•克尤木和张明明负责调查研究，菲尔顿•吐尔洪、张为明、伊力哈木江•克尤木和张明明负责验证，菲尔顿•吐尔洪和王莽原负责审读与编辑写作。所有作者已经同意将文章提交给本刊，且对将要发表的版本进行最终定稿，并同意对工作的所有方面负责。

利益冲突　所有作者均声明不存在利益冲突

Funding Statement

新疆维吾尔自治区自然科学基金青年项目（No.2020D01C256）资助