综述：H 型高血压与非 H 型高血压患者肠道菌群和代谢物的差异

该研究对比了 H 型和非 H 型高血压患者肠道菌群及代谢物差异，为高血压治疗提供新方向。

　　# H 型高血压与非 H 型高血压：肠道菌群和代谢物的差异探秘

一、研究背景

高血压是全球疾病负担日益加重的主要因素之一，全球超 13 亿人患病，约占成年人口的 31%，也是心脑血管疾病的首要风险因素 ，严重威胁人类健康。在中国，约 75% 的高血压患者同时伴有同型半胱氨酸（Hcy）水平升高（≥10 μmol/L），这类患者被称为 H 型高血压患者。Hcy 水平升高会直接影响血压，且 Hcy 与高血压并存会加剧动脉硬化和中风风险，H 型高血压引发中风的风险是单纯高血压的四倍，其中缺血性中风（IS）与高 Hcy 水平密切相关，高 Hcy 通过损伤内皮功能、释放神经毒素和促进血栓形成等机制，诱发 IS。

高血压的发病机制复杂，与遗传、环境以及肠道菌群等因素有关。研究发现，高血压患者肠道微生物丰度和多样性显著降低，有益菌减少，变形杆菌和克雷伯菌等过度生长。肠道菌群失调会破坏肠道上皮屏障，引发全身炎症，干扰肠道机械力传递，并通过影响血管形态与功能以及自主神经系统活动来调节血压。肠道微生物代谢物在菌群与宿主的相互作用中发挥关键作用，影响肠 - 脑轴，进而影响宿主血压。例如，短链脂肪酸和吲哚 - 3 - 乳酸等有益代谢物有助于调节血压，而三甲胺 N - 氧化物（TMAO）则对血压有不良影响。然而，此前尚无研究对 H 型高血压和非 H 型高血压患者的肠道菌群及其代谢物进行比较。本研究旨在填补这一空白，为高血压的治疗提供新策略。

二、研究方法

2.1 研究对象与样本采集

研究纳入了绍兴市第二医院心内科的 100 例高血压患者，其中男性 55 例，女性 45 例。这些患者被分为 H 型高血压组（H 组，n = 51）和非 H 型高血压组（non - H 组，n = 49）。高血压的诊断依据中国高血压防治指南，即非同一天静息状态下三次测量收缩压大于 140 mmHg 和 / 或舒张压大于 90 mmHg，且 H 型高血压定义为 Hcy 水平≥10 μmol/L 。所有参与者在研究前均签署了书面知情同意书，研究也获得了绍兴市第二医院医学伦理委员会的批准。

研究过程中，记录了参与者的年龄、性别、体重指数（BMI）、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）和心率等临床特征。采集了空腹静脉血样本，用于检测 Hcy、叶酸（Fa）、空腹血糖（FBG）、总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL）、低密度脂蛋白胆固醇（LDLC）和高密度脂蛋白胆固醇（HDLC）等临床指标。同时，收集了粪便样本，保存在无菌冷冻管中，置于 - 80°C 用于后续的测序分析。

2.2 DNA 提取与 16S rRNA 基因测序

采用 PowerMax 提取试剂盒从粪便样本中提取微生物基因组 DNA，提取后通过琼脂糖凝胶电泳和 NanoDrop ND - 1000 分光光度计评估 DNA 的数量和纯度。利用 341 正向引物和 805 反向引物扩增 16S V3 和 V4 区域，PCR 扩增在 50 μL 反应体系中进行，包括 98°C 预变性 30 s，然后进行 25 个循环，每个循环包括 98°C 变性 15 s、58°C 退火 15 s、72°C 延伸 15 s，最后 72°C 延伸 1 分钟。PCR 产物使用 AMPure Xp 磁珠纯化，并用 PicoGreen dsDNA 检测试剂盒测定 DNA 浓度。之后，由上海百趣生物科技有限公司进行定量分析，构建 DNA 文库，在 Illumina NovaSeq 6000 仪器上进行双端 2×250 bp 测序。

2.3 数据处理、分析与可视化

使用 Qiime2 软件（版本 2023.2.0）的 DADA2 流程处理原始测序数据。首先进行质量过滤，去除接头和条形码序列，修剪平均质量分数低于 25 的序列。接着进行去重、评估序列变异、合并和检查嵌合体。排除在所有样本中频率低于 50 或存在于少于三个样本中的扩增子序列变异（ASV）。利用 Silva 138.1 数据库对过滤后的代表性序列和生物格式表格进行注释，输出生物表格和文本文件，以便进一步分析，包括将分类数据整合到生物格式的 ASV 表格中。

利用 “microeco” 软件包（版本 1.12.0）计算和绘制 α 多样性和 β 多样性指数，并生成分类组成柱状图、特征丰度箱线图、维恩图和热图等可视化图表。采用线性判别分析效应量（LEfSe）方法，在 α 值设为 0.01、LDA 分数截止值为 4 的条件下，识别两组微生物群落组成的差异，并绘制 LEfSe 柱状图和相关进化分支图。

2.4 统计分析

本研究中，两组间的连续变量采用 Wilcoxon 检验，分类变量和有序变量采用卡方检验，结果以频率和百分比表示。使用 SPSS 26.0 软件进行统计分析。

三、研究结果

3.1 两组患者的基线信息和分类特征

研究共纳入 100 例高血压患者，H 组 51 例，non - H 组 49 例。两组患者在性别、BMI、心血管疾病家族史、中风史、糖尿病史、心血管手术史、吸烟史和饮酒史等方面存在差异。H 组男性比例更高，有心血管手术史、吸烟史和饮酒史的患者比例也更高；non - H 组女性比例更高。同时，两组患者的 Hcy 和 Fa 水平差异显著，H 组 Hcy 水平更高，Fa 水平更低。

3.2 两组微生物群落的组成和结构

通过维恩图分析，H 组和 non - H 组分别有 4180 个和 3917 个独特的 ASV，两组共有 1130 个 ASV。α 和 β 多样性分析显示，两组微生物群落的丰富度和组成在整体上没有显著差异。在门水平上，两组中最丰富的四个门均为厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、变形菌门（Proteobacteria）和梭杆菌门（Fusobacteriota），但 non - H 组患者的 Firmicutes 丰度更高，放线菌门（Actinobacteriota）丰度更低。在属水平上，H 组双歧杆菌属（Bifidobacterium）的丰度高于 non - H 组。在种水平上，non - H 组普通拟杆菌（Bacteroides vulgatus）的丰度较高，而粪拟杆菌（Bacteroides stercoris）和多形拟杆菌（Bacteroides plebeius）的丰度较低。

3.3 LDA 分析揭示两组微生物群落的差异

LEfSe 分析发现，在属水平上，与 H 组相比，non - H 组的毛螺菌属（Lachnospira）、单球杆菌属（Monoglobus）、狭义梭菌属 1（Clostridium sensu stricto 1）和扭链杆菌属（Fusicatenibacter）丰度更高。

3.4 两组患者血清和粪便代谢物的差异

在血清代谢物方面，H 组的乙酸盐（Acetate）和异丁酸盐（Isobutyrate）浓度显著高于 non - H 组，而其他短链脂肪酸、TMAO 和 N - 乙酰谷氨酰胺（PAGln）的浓度在两组间无显著差异。在粪便代谢物方面，non - H 组的丙二酸盐（Malonate）浓度显著高于 H 组。

3.5 两组患者肠道菌群与血清和粪便代谢物的关系

相关性分析表明，在 H 组中，Finegoldia 与粪便乙酸呈正相关；在 non - H 组中，罗氏菌属（Rothia）和 P5D1 - 392 与粪便琥珀酸呈正相关，Alloprevotella 与粪便丁酸呈正相关。在血清代谢物方面，non - H 组中棒状杆菌属（Corynebacterium）与丙酸呈正相关，狭义梭菌属 1 与异丁酸和 3 - 甲基丁酸呈正相关。

3.6 两组患者肠道菌群的共现网络

构建微生物共现网络发现，non - H 组肠道菌群之间的相互作用比 H 组更复杂。在 H 组中，Hungatella 和肠杆菌属（Enterobacter）是连接拟杆菌属（Bacteroides）的重要节点；在 non - H 组中，Faecalibacterium 和 Agathobacter 是连接 Ligilactobacillus 的关键节点。

3.7 两组患者微生物代谢途径的差异

利用 PICRUSt 2 预测功能丰度，并通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库进行功能通路注释。结果显示，non - H 组在嘌呤核糖核苷降解、嘧啶脱氧核糖核苷降解的超通路和异丙醇生物合成等生物学过程中的水平较高；而 H 型高血压组在肽聚糖生物合成 V、糖酵解 I、混合酸发酵和 UDP - 葡萄糖衍生的 O - 抗原构建模块生物合成的超通路等方面的水平高于 non - H 组。

四、研究讨论

H 型高血压患者中吸烟和酗酒史的比例较高。研究表明，吸烟者基因突变风险更高，且 ALDH2 rs190914158 突变与吸烟的相互作用可能促进 H 型高血压的发展。吸烟会损害心脏和血管系统，增加动脉硬化和动脉壁增厚的风险，进而导致高血压，吸烟者患高血压的风险比非吸烟者高 30 - 50%。

已有研究发现高血压患者存在肠道菌群失调，表现为肠道菌群多样性和丰度下降，Firmicutes/Bacteroidetes 比值升高，产生乙酸和丁酸的细菌减少，产乳酸细菌增多，这在动物模型中也得到了验证 。本研究中，两组菌群测序结果显示 α 和 β 多样性无显著差异，但在不同分类水平上存在差异。在血清代谢物方面，H 组乙酸盐和异丁酸盐浓度较高，这可能通过增强内皮功能、调节炎症反应和改善肠道屏障完整性等机制降低高血压风险。在粪便代谢物方面，non - H 组丙二酸盐浓度较高，其具体作用还需进一步研究。

Rothia 参与肠道有机酸代谢，可影响肠道酸碱平衡和微生态环境；Alloprevotella 可能参与短链脂肪酸的产生，对维持肠道健康有重要作用。non - H 型高血压患者粪便菌群的共现网络更复杂，可能与较低的 Hcy 水平有关，低 Hcy 水平反映出良好的营养状态，炎症状态减轻，有利于维持肠道菌群的多样性和复杂性。

此外，non - H 型高血压组嘌呤核糖核苷酸降解途径水平升高。腺苷作为嘌呤代谢产物，可通过作用于特定受体促进血管舒张，降低血压，还可能影响肾功能，调节水和电解质平衡，参与调节炎症反应和氧化应激水平，这些都与高血压密切相关，但具体机制仍需深入研究。通过测量高血压患者嘌呤核糖核苷酸降解途径水平，在一定程度上可区分 H 型和非 H 型高血压，为患者的诊断和治疗提供帮助。

五、研究结论与局限

微生物测序和代谢物检测揭示了 H 型和非 H 型高血压患者之间存在明显差异，两组具有独特的肠道菌群组成和代谢物谱。除了 H 组血清乙酸升高和 non - H 组粪便丙二酸升高外，相关性分析还表明特定的肠道菌群物种与不同的代谢物相关，凸显了高血压中肠道菌群与代谢物之间的复杂关系。

然而，本研究存在一些局限性。样本量仅 100 例高血压患者，可能限制了结果的代表性和普遍性。尽管控制了性别、年龄和病史等关键因素，但饮食、遗传等未测量变量仍可能影响菌群和代谢物的差异。研究采用横断面设计，无法确定肠道菌群与高血压之间的因果关系。此外，研究仅关注了有限的脂肪酸和代谢物。未来研究应纳入更全面的代谢组学分析和标准化方法，以更好地理解 H 型高血压患者肠道菌群的相互作用。