研究亮点
- 高血压不仅受心脏和肾脏因素影响,肠道菌群还可通过肠道5-羟色胺能信号传导参与其中。
- 高血压大鼠和人群均表现为肠道5-羟色胺(5-HT)水平降低以及迷走神经5HT3a受体信号活性减弱。
- 来自高血压大鼠的粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)可降低正常血压大鼠的肠道5-HT水平和迷走神经信号,提示菌群可驱动相关调控。
- 恢复结肠迷走神经元中的5HT3a受体信号传导可缓解高血压,提示其可能成为治疗靶点。
研究背景
高血压仍然是全球重大的公共卫生挑战之一,影响着全球超过10亿人,并显著增加心血管发病率和死亡率。尽管药物治疗和生活方式干预不断进步,仍有相当一部分患者存在难治性高血压,对常规治疗反应不佳,而这些治疗主要聚焦于心脏、肾脏和脑部靶点。临床治疗存在这一缺口,因此有必要探索新的生理通路。
越来越多的证据表明,肠道菌群——这一栖息于胃肠道内的复杂微生物群落——在心血管调控中发挥关键作用。肠道菌群失调(dysbiosis),即肠道微生物群失衡,已在流行病学和实验研究中与血压升高相关。然而,将菌群与血压控制联系起来的直接机制通路仍未完全阐明。
本研究旨在阐明肠道5-羟色胺能迷走神经信号传导在菌群驱动的血压变化中的介导作用,以回应高血压创新治疗这一重要未满足医疗需求。
研究设计
研究者采用了多维度实验方法,包括:
1. 动物模型:采用正常血压大鼠和自发性高血压大鼠进行基础比较。
2. 菌群干预:在高血压大鼠与正常血压大鼠之间实施粪菌移植(FMT),以评估因果关系及菌群影响。
3. 遗传学工具:利用5-羟色胺受体3a(serotonin receptor 3a,5HT3a)受体Cre大鼠品系,选择性激活、清除和恢复可感知5-羟色胺的结肠迷走神经元,以解析神经信号通路。
4. 体内评估:通过迷走神经元钙成像和无线遥测技术进行连续血压监测,以获得功能性数据。
5. 人体验证:对高血压和正常血压人群的结肠活检标本进行分析(每组N=5),以评估其在人类生理中的相关性。
主要终点包括肠道5-HT浓度、迷走神经5HT3a受体信号活性、干预前后血压变化,以及神经元操作对高血压表型的影响。
主要发现
- 高血压中肠道5-HT和迷走神经5HT3a信号降低:高血压大鼠和人群的肠道5-羟色胺水平明显降低,且迷走神经5HT3a受体通路的信号传导减弱。接受高血压供体FMT的正常血压大鼠也出现类似改变,进一步强化了菌群组成与5-羟色胺能信号传导之间的联系。
- 菌群依赖性血压调控:肠道微生物群落的改变可直接影响宿主肠道5-羟色胺生成及与血压控制相关的迷走神经元活动,提示存在由肠—脑轴介导的调控机制。
- 5HT3a受体迷走神经元的功能作用:借助Cre大鼠品系,选择性清除表达5HT3a的结肠—迷走神经元可诱导高血压表型;而激活或恢复该通路则可逆转高血压,证实其具有因果作用。
- 人体转化意义:高血压人群结肠活检中肠道5-HT及5HT3a受体信号传导一致下降,提示该机制在不同物种间具有保守性,并具有明确的临床相关性。
专家点评
de Araujo等人的研究通过整合菌群研究、神经胃肠病学和心血管神经科学,显著推进了对高血压发病机制的认识。研究同时采用精巧的遗传学工具和粪菌移植实验,优雅地证明了肠道菌群、5-羟色胺能迷走神经信号传导与血压调控之间不仅存在相关性,而且具有机制性因果关系。
从临床角度看,这些发现支持一种从经典“器官中心论”高血压模型向纳入肠—脑轴的整体观转变。以5HT3a受体为靶点,或通过调节肠道菌群来恢复迷走神经元中的5-羟色胺信号,可能为尤其是难治性高血压患者开辟新的治疗路径。
局限性包括:人类样本量较小,以及将大鼠遗传模型转化至人类的复杂性。此外,在临床应用之前,仍需进一步研究调控该信号通路的长期效应与安全性。未来研究应在对照临床试验中探索以菌群为靶点的干预措施,如益生菌、益生元或选择性5-羟色胺能药物。
结论
本研究揭示了由5HT3a受体介导的肠道5-羟色胺能迷走神经信号传导,是肠道菌群影响血压稳态的关键界面。研究证明恢复该通路可缓解高血压,提示与肠道菌群失调相关的难治性高血压存在具有前景的新治疗靶点。将菌群调控与神经血管控制机制相结合,为心血管医学提供了创新前沿,也有望改变高血压管理并改善患者预后。
资金支持与 ClinicalTrials.gov
本研究获得的支持为[原文未说明]。未提供临床试验注册信息。
参考文献
1. de Araujo A, et al. Intestinal Serotonergic Vagal Signaling as a Mediator of Microbiota-Induced Hypertension. Circulation. 2026 Sep 15. PMID: 42741853.
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3. Muller PA, Koscso B, Rajani GM, Stevanovic K, Berres ML, Hashimoto D, Mortha A, Saito T, Garrett WS, Fagarasan S, et al. IgA response to symbiotic bacteria as a mediator of gut homeostasis. Cell. 2015 Sep 24;162(1):112-26.
4. Bonaz B, Bazin T, Pellissier S. The vagus nerve at the interface of the microbiota-gut-brain axis. Front Neurosci. 2018;12:49.
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这些参考文献提供了相关背景与支持,但详细研究方案和结果主要来自 de Araujo 等人发表的原始研究。