【原】熊长明/郑乐民团队发表TMAO与肺动脉高压的相关研究

发表杂志：European Heart Journal Open

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研究背景

动脉性肺动脉高压（Pulmonary arterial hypertension, PAH）是一种进展性疾病，伴随着肺血管重塑的形成，肺动脉压力和肺血管阻力越来越高，最终引起右心衰甚至死亡。随着靶向药物在临床的广泛使用，PAH患者预后得到改善。然而，受限于靶向药物无法完全逆转肺血管重塑的弊端，患者的预后仍不容乐观。因此，有效的血浆生物标志物及时地评估病情对于患者的管理和预后至关重要。然而临床上除外B型钠尿肽或者N端脑钠肽前体外，尚未有其他血浆生物标志物可用于评估PAH患者的病情和预后情况。氧化三甲胺（Trimethylamine N-oxide, TMAO）是肠道菌群相关代谢物，研究表明其与多种心血管疾病的预后相关，是一种潜在的生物标志物，然而TMAO的价值在PAH中仍未有研究探索。

研究目的

该研究旨在探索血浆中TMAO水平与PAH患者预后的相关性，并构建野百合碱（Monocrotaline, MCT）诱导的大鼠PAH模型，通过喂养TMAO的抑制剂3,3-二甲基-1-丁醇（3,3-Dimethyl-1-butanol, DMB）进一步探究降低血浆TMAO水平对疾病的影响。

研究方法

1. 临床研究

【Patients 研究队列】

纳入标准：

本研究纳入从2019年3月至2020年3月于中国医学院科学院阜外医院肺血管病区的PAH住院患者。根据2015年欧洲心脏病学会肺动脉高压指南，PAH诊断为静息状态下平均肺动脉压力≥25 mmHg，肺毛细血管楔压 ≤15 mmHg以及肺血管阻力 >3 Wu。

排除标准：

①结缔组织疾病相关PAH和/或合并其他免疫性疾病；

②合并冠心病、活动性感染、恶性肿瘤、心力衰竭、糖尿病和/或慢性肾脏疾病；

③合并肠道疾病；

④接受过抗生素、免疫药物和/或肠道手术治疗的患者；

⑤失访患者。

【Intervention 研究干预/指标】

血浆TMAO的水平。

【Comparison研究分组】

    根据患者血浆中TMAO水平的50th分位数将患者分为高TMAO组和低TMAO组。

【Outcome研究结局】

复合终点，包括死亡、心衰再住院、靶向药物升级、症状加重（与基线相比WHO-FC升高或6分钟步行距离下降≥15%）。

2. 动物研究

【动物模型】

MCT诱导的大鼠PAH模型：7周大鼠适应性喂养1周后按照60mg/kg剂量颈部注射MCT，喂养4周。

【动物分组】

正常对照组、MCT组和MCT+DMB组（MCT注射后喂养1% DMB浓度的水4周）。

【实验技术】

大鼠右心导管、肺血管重塑评估、免疫组化、多标免疫荧、ELISA、蛋白印迹和质谱等。

研究结果

1. 临床研究

本研究最终纳入124例PAH患者，包括40例特发性/遗传性PAH，82例先天性心脏病相关PAH和2例肺静脉闭塞性疾病。随访期间，102例患者无事件生存，9例患者症状加重，8例患者靶向药物升级，3例患者因心力衰竭再住院以及2例患者死亡。高TMAO和低TMAO组患者的基线资料见表1。

表1. 根据血浆TMAO水平分组的基线资料表

校正混杂后，血浆高TMAO水平仍与患者较差的WHO-FC，更高的N端脑钠肽前体和更低的心指数相关。患者根据2015年欧洲心脏病学会肺动脉高压指南的推荐接受规范的治疗，平均5.5个月后再次入院收集血浆检测TMAO水平并行疾病严重程度评估，发现临床恶化组血浆TMAO水平升高，未发生恶化组代谢物水平显著降低（图1）。

图1. TMAO在疾病恶化组和非恶化组中的动态变化情况

患者随访中位时间为18.1个月，生存分析提示血浆高TMAO水平患者的预后较低代谢物水平患者差（图3），在校正了混杂后，高水平TMAO水平仍然与不良事件的发生风险增加相关。

图3. 高TMAO水平患者预后不良

2. 动物研究

PAH大鼠喂养DMB后血浆TMAO水平下降，伴随着右心指数的下降和血流动力学的改善，表现为平均右房压、右心室收缩压和平均肺动脉压的降低。HE和EVG染色展示组间肺血管重塑情况，与模型鼠相比，喂养DMB后大鼠肺小动脉中膜面积和中膜厚度均显著下降（图4）。

图4. 不同组间大鼠血浆TMAO水平、血流动力学和肺血管形态情况

另一方面，喂养DMB后PAH大鼠肺小动脉中过度表达的凋亡蛋白Cleaved Caspase 3和增殖蛋白PCNA以及血浆中高TGF-β的水平均下降（图5-图6），而血管舒张相关的eNOS水平表达则显著上升。

图5-图6 组间蛋白表达的水平

结论与展望

血浆TMAO可能是PAH患者中潜在的生物标志物，在反映病情、监测病情和预后评估中可能具有较高的临床价值。DMB在MCT诱导的PAH大鼠中发挥着保护作用，仍需继续探讨其相关机制，以期找到新的靶点，逆转肺血管重塑，为今后药物的研发和预后的改善提供帮助。

个人感想

这篇文章最先投稿至European Heart Journal，并外送5个专家审稿。5个审稿人均对本项工作表示认可和肯定，后因一些原因在编辑的建议下转投其新创的子刊European Heart Journal Open，经历三次严格的修稿后最终接收。总体来说这篇文章投稿过程比较顺利，也期待在后续关于代谢物在肺动脉高压的研究中能获得更多有意思的发现。

这是我第一次接触非临床研究，从基础科研小白到现在能略微懂得一点点基础操作，得益于各位老师、师兄师姐、同学和师弟师妹的无偿帮助，本项工作的基础研究部分比较浅薄，接下来我定会继续学习，保持科研的热忱，继续探索心血管疾病的宏观和微观世界。

作者寄语

科研不易，携手同行；有所为，有所爱，有所期待。

作者简介

杨逸成，北京协和医学院阜外医院博士研究生，主要研究方向：肺动脉高压的临床和机制研究。发表多篇SCI，曾获国家奖学金等多项荣誉。

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下面为大家总结了本研究涉及的科研知识和技术（部分）相关视频，有兴趣可点击观看，希望能对大家的科研有所帮助~