腸道菌群代謝產物氧化三甲胺與急性缺血性腦卒中的臨床特征及預后相關性分析

丁勝，趙寧軍，許鐵，燕憲亮

腦卒中俗稱“中風”,是我國成人致死、致殘的首位病因，具有發病率高、復發率高、死亡率高和致殘率高的特點[1]。腦卒中包括缺血性腦卒中和出血性腦卒中2 類。在所有腦卒中患者中，缺血性腦卒中的發生更為常見，約占腦卒中發生率的80%[2]。缺血性腦卒中的危險因素眾多。近年來，隨著人們對腸道菌群及其產物的認識，不少新的危險因素進入大眾的視野?！拔⑸?腸-腦軸”、“微生物-腸-心軸”的提出更是讓我們對心腦血管疾病的認識進入一個新的層面。鑒于腸道菌群及其產物對急性缺血性腦卒中(acute ischemic stroke,AIS）的諸多相關危險因素存在極其重要的促進作用，特別是腸道菌群代謝產物氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide,TMAO)在動脈粥樣硬化發生發展中的促進作用，更多的焦點聚集在人類腸道菌群及其代謝產物上。本研究旨在探討TMAO與AIS的臨床特征及預后的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

AIS 組為2019 年8 月至9 月發病24 h 內因AIS急診入住徐州醫科大學附屬醫院急救中心的患者100 例，年齡32～97 歲，平均（64.89±11.84）歲。納入標準：①符合2018年中國急性缺血性腦卒中診治指南診斷標準[3]；②年齡≥18歲；③入院時急性腦梗死發作≤24 h；④簽署知情同意書并接受隨訪。排除標準：①近3個月使用過廣譜抗生素；②合并嚴重心、肝、腎功能障礙；③發病后7 d內出院或因AIS 昏迷無法完成問卷調查者；④患者或其家屬拒絕參加此研究。

對照組為同期非心腦血管疾病入住徐州醫科大學附屬醫院的患者100例，年齡34～90歲，平均（66.85±11.18）歲。納入標準：①年齡≥18歲；②此次為非心腦血管疾病入院。排除標準：①近3 個月使用過廣譜抗生素；②合并嚴重心、肝、腎功能障礙；③此次因急性應激性事件入院；④患者或其家屬拒絕參加此研究。

本研究經徐州醫科大學附屬醫院倫理委員會批準，倫理號：XYFY2019-KL162-01。

1.2 方法

1.2.1 信息采集 采集2 組患者入院時基線資料，包括年齡、性別、體重指數（BMI）、吸煙史、飲酒史、高血壓病病史、糖尿病病史、冠心病病史、腦梗死病史、高膽固醇血癥病史、高甘油三酯血癥病史。AIS組收集的入院時及卒中后90 d電話隨訪的臨床資料還包括入院時高同型半胱氨酸（HCY）血癥、高D-二聚體（急診）、左側/右側頸動脈斑塊形成情況、房顫病及病史、溶/取栓治療、美國國立衛生研究院卒中量表(national institute of health stroke scale,NIHSS)評分，卒中后90 d 生存情況、再發腦梗死、改良Rankin量表（modified Rankin scale,mRS）評分等。

1.2.2 樣本采集與測定 用EDTA 作為抗凝劑采集標本，AIS組留取入院時空腹血樣2 mL；對照組利用其檢驗中心剩余的血樣。所有樣本均于采集后6 h內4℃下離心20 min（2500轉/分），留取血漿適量-80℃保存。樣本收集完后采用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）進行TMAO濃度檢測。

1.2.3 AIS組亞組分組 AIS組患者根據入院時血漿TMAO濃度由低到高排序，根據四分位數等分成第一、第二、第三、第四四分位數亞組4 個亞組(n=25)。根據AIS組患者卒中后90 d神經功能預后（mRS 評分表示），分為預后良好亞組（mRS 評分≤1分）和預后不良亞組（mRS評分≥2分）。

1.3 統計學處理

利用SPSS22.0軟件進行統計分析，對計量資料進行正態性檢驗，服從正態分布的計量資料以（±s）表示，2組比較采用獨立樣本t檢驗，對非正態分布的計量資料采用中位數及四分位間距描述，多組比較采用H檢驗；計數資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗，若不滿足χ2檢驗條件，采用Fisher 確切概率法。采用Spearman 方法分析AIS 組入院時血漿TMAO 濃度與不服從正態分布的研究指標之間的相關性。對AIS組患者90 d神經功能預后的影響因素進行單因素及多因素Logistic回歸分析。檢驗水準α=0.05,P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組患者基線資料比較

2組患者基線資料比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。AIS 組患者入院時血漿TMAO 濃度明顯高于對照組[(3.94±0.42)μmol/L，（3.38±0.56）μmol/L，P＜0.05）]。

表1 2 組患者基線資料比較

2.2 AIS組患者各亞組基線資料比較

AIS組患者各亞組基線資料比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表2。

表2 AIS 組患者各亞組基線資料比較

2.3 AIS組患者各亞組觀察指標比較

第四四分位數亞組入院時NIHSS 評分高于第二四分位數亞組(P＜0.05)；4 亞組間卒中后90 d 內再發腦梗死存在差異（P＜0.05）；第四四分位數亞組卒中后90 d 時mRS 評分高于第一、二、三四分位數亞組(均P＜0.05)；4 亞組間卒中后90 d 內生存情況差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

表3 AIS 組患者各亞組觀察指標比較

2.4 AIS組患者入院時血漿TMAO濃度與觀察指標之間的相關性分析

AIS 組患者入院時血漿TMAO 濃度與入院時NIHSS 評分（r=0.321,P=0.001）、卒中后90 d 內再發腦梗死(r=0.328,P=0.001)、卒中后90 d時mRS評分（r=0.475,P=0.000）呈正相關。

2.5 AIS 組患者卒中后90 d 神經功能預后的單因素及多因素Logistic回歸分析

單因素Logistic回歸分析顯示高膽固醇血癥和入院時血漿TMAO濃度、入院時NIHSS評分是AIS患者90 d神經功能預后的危險因素，見表4。對年齡、BMI、糖尿病、高血壓、冠心病等因素進行校正后，多因素Logistic 回歸分析提示入院時血漿TMAO 濃度和入院時NIHSS 評分是AIS 患者卒中后90 d 神經功能預后不良的獨立危險因素，見表5。

表4 AIS 組患者卒中后90 d 神經功能預后單因素Logistic 回歸分析

表5 AIS 組患者卒中后90 d 神經功能預后多因素Logistic回歸分析

3 討論

AIS是由多種危險因素作用于腦血管導致以神經功能缺損或神經系統損傷為表現的腦血管疾病。在世界范圍內，AIS 是致殘的首要原因。盡管AIS的預防、診斷和治療較前有所進展，但人口老齡化加劇、腦卒中發病年輕化，AIS所帶來的負擔仍然很大，這將是這個時代的新挑戰[4]。AIS的發生與動脈粥樣硬化密切相關，動脈粥樣硬化是腦血管疾病發生的基礎，是AIS的重要危險因素。研究顯示動脈粥樣硬化的發生與血漿TMAO 水平呈正相關，其面積隨血漿TMAO 水平增加而增加[5]。TMAO的來源包括外源性和內源性2 種。但在人類中，絕大多數TMAO來源于腸道菌群產生的TMAO[6]。研究表明TMAO促進動脈粥樣硬化的機制主要有:①通過2 種信號通路共同增強血管內膜炎癥反應[7]，改變細胞間粘附分子ICAM-1活性，導致泡沫細胞形成[8]；②通過增加巨噬細胞表面CD36和清道夫受體A數目，引起膽固醇堆積，加速泡沫細胞形成[9]；③作用于合成膽汁酸的關鍵酶干擾膽固醇的逆轉運，促進動脈粥樣硬化的發生[10]。TMAO不僅增加動脈粥樣硬化的發生，還可通過影響血小板功能，增加粥樣斑塊破裂后血栓形成的風險[11]?？傊?，TMAO可通過多種機制促進機體的慢性持續性炎性反應，干擾膽固醇代謝通路、促進血小板聚集等，導致動脈粥樣硬化斑塊、血栓的形成，進而導致AIS的發生。

有關TMAO與AIS的研究相對較少，有研究顯示TMAO可增加首次腦卒中事件在高血壓患者的發生率[12]，Liang等[13]實驗顯示TMAO是缺血性腦卒中的獨立預測因子。但另一項研究顯示無癥狀動脈粥樣硬化患者腸道微生物和TMAO水平無明顯變化，但腦卒中和短暫性腦缺血發作患者因腸道微生物失調，血TMAO水平降低[14]。這使得TMAO與AIS的相關性存在爭議。

本實驗納入的AIS患者血漿TMAO濃度存在較大懸殊，入院時血漿TMAO濃度中值是3.95（2.95～4.68）μmol/L，與美國克利夫蘭臨床中心的檢測結果3.7(2.4～6.2)μmol/L 相比較低[15]，這可能是東西方飲食習慣、生活方式的差距造成的。

研究發現與對照組比較，AIS 組患者入院血漿TMAO 濃度高（P＜0.05）。其原因大致有2種可能：一是長期高水平TMAO促進動脈粥樣硬化的發生而導致AIS，后者的出現又使腸道通透性增加，進一步增加血漿TMAO 濃度；二是AIS 患者血漿TMAO 水平在發病前與對照組患者無明顯差異，因AIS 事件的發生導致腸道通透性增加，菌群轉移、菌群失調、血漿TMAO水平升高。這與劉振東等[16]的研究結果相似，但與Yin等[14]的實驗結果不同，他們的解釋是AIS 事件或卒中后的治療藥物可能降低了血漿TMAO的水平。

AIS 組4 亞組間基線資料差異均無統計學意義（均P＞0.05），具有可比性。相關性分析顯示AIS 組患者入院時血漿TMAO 濃度與入院時NIHSS 評分、卒中后90 d 時mRS 評分、卒中后90 d 內再發腦梗死事件呈正相關關系。表明入院時血漿TMAO濃度越高AIS 患者病情往往越重，卒中后90 d時mRS評分高,且卒中后90 d內再發腦梗死的風險也較大，預后不佳。

根據AIS患者的預后（預后良好和預后不良）進行的單因素Logistic回歸分析顯示，高膽固醇血癥、入院時血漿TMAO濃度及入院時NIHSS 評分是AIS 患者卒中后90 d 神經功能預后的危險因素。對年齡、BMI、糖尿病、高血壓、冠心病等因素進行校正后，多因素Logistic回歸分析提示入院時血漿TMAO濃度、入院時NIHSS 評分是AIS 患者卒中后90 d 神經功能預后不良的獨立危險因素。

本實驗通過前瞻性觀察發現腸道菌群代謝產物TMAO 與AIS的病情評估及預后密切相關，特別是對AIS預后的判斷上有重要參考價值。盡管我們對AIS組患者進行嚴格篩選，對對照組患者入組進行嚴格限制，使其更具代表性，但仍避免不了存在一定的偏倚。本實驗結論仍需大樣本、多中心的實驗進行驗證。

TMAO在心血管事件上的重要意義已得到廣泛認可，但在AIS中的意義和價值仍有所爭議。本研究通過觀察、評估、隨訪急診入院的AIS患者，獲得第一手且較為及時患者病情資料，具有很好的代表性，這對腦卒中的發病機制研究、預防及治療有一定臨床價值。