肠道微生物群,粪便短链脂肪酸和跨种族血压之间的关系:HELIUS研究
近月来，一篇名为“Associations between gut microbiota, faecal short-chain fatty acids, and blood pressure across ethnic groups: the HELIUS study”，发表在《European Heart Journal》上，由阿姆斯特丹大学Bert-Jan H. van den Born等小组负责研究。
高血压是心血管疾病发病率和死亡率的主要可改变危险因素，因此是全世界可预防死亡的最重要危险因素。原发性高血压的发病机制仍不完全清楚，目前归因于遗传和心血管危险因素复杂的相互作用。然而，最近的研究表明，只有3- 4%的收缩压(SBP)变异可以用常见的遗传风险变异来解释。饮食和肥胖等生活方式因素是高血压发病的重要因素。来自英国生物银行的人口数据分析显示，生活方式因素可以根据遗传风险改变血压(BP)，最高可达4 -5mmHg柱。
肠道菌群反映了基因组成和长期暴露于饮食风险因素，可能在介导原发性高血压的发展中发挥关键作用。肠道微生物群产生的关键代谢物是短链脂肪酸(SCFAs)，它们是其他无法消化的膳食纤维在肠道发酵的最终产物。动物研究表明，粪便中的短链脂肪酸和BP之间存在直接联系，这是由肾脏和血管中的短链脂肪酸受体介导的。在人类中，关于粪便中SCFA水平与BP之间关系的证据稀少且相互矛盾。粪便SCFAs的高低都与较高的血压有关。假设肠道菌群和短链脂肪酸确实与血压相关，这将为高血压的发病机制和治疗提供新的思路。早期的研究已经确认了不同种族之间在高血压患病率、发病机制和治疗反应方面的重要差异。此外，此篇研究发现在城市环境下以人口为基础的健康生活队列(HELIUS)中，不同种族群体之间的肠道微生物菌群组成存在重大差异，这只能部分地由社会人口、生活方式或饮食影响解释。因此，在研究肠道菌群组成与BP之间的关系时，应考虑种族差异。因此，在这项横断面研究中，作者利用HELIUS队列研究的数据，研究不同种族人群的肠道菌群、粪便SCFA水平和BP之间的关系。
技术路线：
结果：
一、受试者基本特征
年轻受试者(50岁以上)高血压患病率(24.2%)低于老年受试者(57.1%)，抗高血压药物的使用率(8.8% vs. 33.4%)也较低。荷兰和摩洛哥族群的男性人数相对多于其他族群。南亚苏里南人、非洲苏里南人和加纳人的血压和高血压患者比例高于其他种族。体重指数最低的是荷兰(25.5±4.4 kg/m2)和南亚苏里南(26.6±4.5 kg/m2)。糖尿病患病率在南亚苏里南参与者中最高(23.9%)，荷兰参与者最低(4.8%)。
由肠道菌群组成解释的BP方差如表2所示，对不同亚组进行分层。在总种群中，SBP和DBP的BP水平的微生物组成解释方差分别为4.4%和4.3%。年轻受试者的可解释方差(SBP和DBP均为5.3%)高于老年受试者(SBP为2.5%;DBP为1.4%)，女性更高(SBP为3.9%;DBP为2.2%，高于男性(SBP为1.8%; DBP为0.3%)。荷兰人之间的解释方差有明显差异(SBP为4.8%;DBP为0.4%)，其他种族为0.8% (<0.8% for SBP; <0.5% for DBP)。肠道菌群alpha多样性与BP(补充S3)之间的相关性在年轻、女性和荷兰亚组中表现出与解释方差相同的模式，相关性更强。
在全部研究人群中，预测最佳的ASVs为 Roseburia spp., Clostridium sensu stricto spp., Roseburia hominis, Romboutsia spp., Streptococcus spp., and Ruminococcaceae NK4A214 spp。除Streptococcus spp. and Klebsiella spp.外，ASVs的丰度与SBP和DBP均呈负相关。
此外，相关图显示出最优预测ASVs的显著共线性。在回归分析中，这些asv的影响范围在SBP降低6.0 mmHg到升高3.0mmHg之间，随着大多数asv丰度的增加，其影响大小也在增加。Roseburia sp .是机器学习模型中最好的预测因子，对BP的绝对影响最大。
中端和高端三分位患者收缩压分别为2.3 mmHg (95%CI 1.2- 3.5)和6.0 mmHg (95%CI 4.9- 7.1)。调整混杂因素(包括药物治疗)后，ASV丰度对血压的影响减弱，但对大多数预测因子仍然显著，收缩压降低4.1 mmHg至升高1.5 mmHg之间。这个模型中，对于Roseburia spp.的第二个三分位数，其收缩压降低1.9 mmHg (95%CI 0.8 -3.0)，而上三分位数受试者的收缩压降低4.1 mmHg (95%CI 3.0- 5.2)。
三、粪便短链脂肪酸水平与血压
对荷兰受试者的年龄、性别和BMI进行匹配，结果是100名低收缩压受试者和100名高收缩压受试者。与全队列数据一致，低BP受试者的Roseburia spp.丰度较高(P = 0.0047)，人Roseburia hominis (P = 0.047)， Ruminococcaceae spp.丰度较高(P = 0.045)。粪便中SCFA水平的差异如图3所示。低收缩压受试者粪便乙酸水平(P = 0.022)和丙酸水平(P = 0.006)显著降低，有降低丁酸水平的趋势(P = 0.072)。此外，粪便SCFA水平与前10位ASVs呈负相关，与收缩压和舒张压呈正相关。