前言
肠道失调在冠心病中已成为关注的焦点，根据多项研究他汀类药物的治疗有利于急性冠状动脉综合征（ACS）患者的预后。肠道微生物群和代谢产物会影响冠状动脉疾病，但目前没有关于他汀类药物对肠道微生物、血清代谢组学及ACS临床相关的研究进展。本篇研究通过16S rRNA基因测序、非靶向血清代谢组学技术，揭示了他汀类药物对ACS患者的肠道微生物群和代谢的变化，及ACS的临床预后。
本篇由中国医学科学院和北京协和医学院张抒扬教授课题组（一作：胡晓敏研究员）在Theranostics 期刊（IF：11. 600）发表的题为 “Multi-omics study reveals that statin therapy is associated with restoration of gut microbiota homeostasis and improvement in outcomes in patients with acute coronary syndrome ”的研究成果，通过16S rRNA基因测序、非靶向血清代谢组学研究方法，发现了ACS患者服用他汀类药物后的代谢特征，探究了他汀类药物治疗ACS的机理，描绘了他汀类药物的菌群代谢图谱。为ACS患者的预后和恢复提供了理论依据。
研究思路
研究方法
1.实验分组/研究材料
1.1对照组：30例；
1.2ACS组：67例；
1.3ACS-他汀类药物组：36例；
2.技术路线
2.116SrRNA测序：菌群表型预测、分析粪便；
2.2非靶向代谢组学：UHPLC结合Waters Q-TOF系统分析代谢产物；
2.3 PICRUSt2：预测菌群宏基因组的功能；
2.4 GCMS-QP2010 Ultra：分析肠道菌群SCFA；
3.统计分析
Mann-Whitney U检验、logistic回归分析、OPLS-DA、Spearman相关分析、Wilcoxon秩和检验、S-ｔ检验
研究结论
１.研究人群的特征
受试者分为对照组、ACS组和ACS他汀类药物组。根据比较发现，ACS组和ACS他汀类药物组疾病的严重程度水平差异不明显，且ACS他汀类药物组中患有高血脂症(HLP)和２型糖尿病(T2DM)的受试者比例更高。
２. ACS他汀类药物的患者预后效果优于ACS组
二进制逻辑分析表明，他汀类药物治疗与ACS的复发风险降低、心脏病原因再次入院的风险降低及复合终点风险降低有关。研究发现，接受长期和标准他汀类药物治疗的患者有更好的预后效果。
表1 | 研究人群的特征
3.16S rRNA 基因测序-微生物研究-不同地区肠道微生物组的概述
运用16S rRNA 基因测序技术对三个受试组的肠道微生物菌群研究，识别出了五种主要门系，其中厚壁菌门最具优势，其次为拟杆菌门。根据BugBase数据库，ACS组的潜在致病菌显著高于对照组或ACS他汀类药物组（图1）。
微生物组调查共获得2830519个高质量的16S rRNA读数，中值读数为20597，去噪后共获得829个ASV。观察三组的Chao1指数或Shannon指数无显著差异。ACS他汀类药物组和ACS组或对照组之间的β 多样性也无显著差异。尽管ACS组的肠道微生物群总体组成与对照组不同，但ACS他汀类药物组与ACS组或对照组的肠道菌群总体结构是没有显著差异的（图２）。
图1 | 不同组的肠道微生物组概述
图2 | 与他汀类药物治疗相关的粪便微生物群组成变化
４.发现研究-与他汀类药物使用相关的微生物群的粪便成分变化
使用edgeR比较粪便微生物区系间的差异。两个疾病组中共有51个ASV表现出显著不同的丰度，包括ACS他汀类药物组中富集的24个ASV和ACS他汀类的27个ASV。Manhattan图显示了门级和属级，热图则显示了三组中他汀类药物在不同类别中的相对丰度。Spearman关联了与他汀类药物相关的ASV和临床表型，发现Blautia和Anaerostipes与ACS的严重程度呈负相关。ACS他汀类药物组的受试者中T2DM的比例和克雷伯氏菌明显高于其他两组，即ACS他汀类药物组中克雷伯菌的增加与T2DM的存在有关（图3）。
图3 | 与ACS表型相关的主要血清代谢特征的鉴定
５. 代谢组学研究-与他汀类药物使用相关的血清代谢组学特征的变化
运用LC-MS非靶向代谢组学方法探寻了肠道微生物群复杂的代谢途径。建立OPLS-DA模型用于描述ACS他汀类药物组和ACS组。Wilcoxon秩和检验和变量重要性投影（VIP），共鉴定了属于极性离子模式的47种代谢特征，ACS他汀类药物组和ACS组的丰度存在显著差异。差异丰富的代谢产物与临床表型相关联。15种他汀类药物阳性代谢物中，有14种与疾病严重程度呈负相关，为脂肪酰基、类固醇和类固醇衍生物等。他汀类阳性代谢物与hsCRP水平呈负相关，而他汀类阴性代谢产物与hsCRP呈正相关。总之，他汀类药物治疗与ACS患者血清代谢产物的某些变化有关。他汀类药物阳性代谢物与疾病严重程度和不良事件呈负相关，而他汀类药物阴性代谢物则呈现相反趋势。
６. 组学联合分析-ACS患者肠道微生物群和血清代谢产物与他汀类药物治疗的关系
Spearman分析了与他汀类相关的微生物分类群和血清代谢物之间的相关性， 12种和他汀类相关的ASV与20种代谢产物显著相关，而这些代谢产物又与疾病严重程度和/或复合终点指标相关（图4）。他汀类阳性分类群直接或通过介导代谢物与不良临床表型呈负相关。相反，他汀类阴性分类群直接或通过介导代谢物与不良临床表型呈正相关。图５则显示了不同群体与临床表型相关的已鉴定分类群和代谢产物的相对丰度。将ACS患者分为UA、NSTEMI和STEMI亚组后，对照组、非他汀组、他汀组、与他汀相关的ASV和代谢产物基本一致（图5）。
图4 | 与他汀相关的菌群、血清代谢特征和主要ACS表型之间的相互关系
图5 | 不同组中他汀类相关的ASV相对丰度和代谢特征
７. 宏基因组分析-与他汀类药物相关的宏基因组功能变化预测
选用MetaCyc数据库的PICRUSt2工具预测宏基因组途径。ACS组和ACS他汀类药物组之间共有38条通路的丰度存在差异。这些他汀类药物相关通路与重要的他汀类药物关联的ASV相关（图6）。
图6 | 与他汀类相关的关键ASV相对丰度和代谢特征
８. 体外实验-他汀类药物对拟杆菌、 长双歧杆菌和厌食厌氧菌的体外培养
体外实验验证他汀类药物对已鉴定物种的生长和细菌代谢产物产生了影响。他汀类药物抑制拟杆菌的体外生长，促进了厌食厌氧菌和长双歧杆菌的生长。且阿伐他汀存在条件下，长双歧杆菌会产生更多的丁酸脂。
相关讨论
长期服用他汀类药物与ACS患者的预后改善相关，但只评估了基线时的微生物和代谢组学特征，而没有监测动态变化。由于人体肠道微生态复杂，单菌株培养可能无法模拟体内真实的肠道微环境，他汀类药物可能是通过复杂的途径调节肠道微生物，而不是直接与细菌相互作用。另外，由于血清的鉴定选用LC-MS非靶向代谢组学的代谢物可能不够精确，需要具有针对性的代谢组学来准确验证代谢物的特定变化。本篇研究由于样本量相对较小，数据量可能受限。他汀类药物对肠道微生物群有调节作用，可能是他汀类药物对ACS的保护作用，但也需要进一步探索。
研究结论
研究表明，他汀类药物治疗可能通过调节ACS患者的肠道微生物组的组成和功能，改善循环代谢产物。即减少潜在的致病细菌和增加有益细菌使宿主受益，从而降低患者的代谢风险。ACS患者中他汀类药物通过宿主肠道微生物群代谢相互作用，为他汀类药物的异源作用和ACS中的多组学相互作用，提供了新的研究思路。
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本篇研究采用16S rRNA测序和非靶向血清代谢组学技术，探索了他汀类药物对急性冠状动脉综合征患者（ACS）的肠道微生物和血清代谢的改善情况。ACS患者接受他汀类药物治疗后，表现出较少的不良反应，说明他汀类药物对ACS患者具有保护作用。
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