肠道菌群代谢物咪唑丙酸:冠状动脉疾病心代谢风险的新型预测因子及其临床意义

要点速览

  • 由肠道菌群产生的代谢物咪唑丙酸(imidazole propionate,ImP)可独立预测急性和慢性冠状动脉疾病(coronary artery disease,CAD)患者的主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events,MACE)。
  • ImP 与糖尿病、全身炎症[高敏C反应蛋白(high-sensitivity C-reactive protein,hs-CRP)]以及更严重的CAD程度等心代谢风险特征相关,提示其可能在病理生理过程中发挥多重作用。
  • ImP 的预后价值不仅超越传统危险因素,也优于已建立的肠源性标志物三甲胺N-氧化物(trimethylamine N-oxide,TMAO),提示其有助于更精细的风险分层。
  • 针对 ImP 及其代谢通路,可能为CAD二级预防提供新的治疗思路。

背景

冠状动脉疾病(CAD)仍是全球发病率和死亡率最高的疾病之一,尽管治疗手段不断进步,患者仍存在显著残余风险。肠道菌群已被认为是调节心代谢健康的关键因素,可通过生物活性代谢物影响全身炎症、内皮功能和代谢稳态。其中,由肠道细菌参与组氨酸代谢生成的咪唑丙酸(ImP)近年来因其促动脉粥样硬化作用以及对葡萄糖代谢和免疫细胞激活的影响而受到关注。阐明 ImP 作为预后生物标志物和治疗靶点的作用,有望改善CAD患者管理,尤其是在超越传统风险评估基础上优化二级预防策略。

主要内容

ImP 在心代谢性疾病中的证据演进

最初的临床前研究发现,ImP 是一种由肠道微生物群产生的代谢物,可影响胰岛素信号传导和炎症通路。随后探索性人体研究将升高的 ImP 水平与代谢紊乱及心血管风险谱相关联。Wenzl 等于2026年开展的关键研究,是首个大规模临床证据,系统阐明了 ImP 在异质性急性冠脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)和慢性冠脉综合征(chronic coronary syndrome,CCS)患者队列中的预后意义。

研究队列与方法

该研究纳入了3个彼此独立、前瞻性入组的队列:

  • 瑞士ACS队列(n=4787),具有完整基线特征及长期MACE随访资料。
  • 规模较小的瑞士心脏磁共振成像队列(n=150),用于提供 ImP 与心脏表型之间的机制关联证据。
  • 德国队列,包括ACS患者(n=1428)和CCS患者(n=701),用于在不同临床谱系和医疗环境中进行验证。

循环中 ImP 的测定采用先进的质谱技术,统计分析使用Cox比例风险模型,并对传统危险因素及包括三甲胺N-氧化物(TMAO)在内的肠源性代谢物进行校正。

ImP 水平与心代谢特征的关联

升高的 ImP 一致相关于:

  • 更严重的冠脉造影CAD分级。
  • 糖尿病(diabetes mellitus)患病率更高。
  • 全身炎症水平升高,表现为高敏C反应蛋白(hs-CRP)升高。
  • 葡萄糖代谢受损和内皮功能障碍(来自机制影像学及生物标志物数据)。

这些相关性凸显了 ImP 在连接代谢性疾病与动脉粥样硬化进展中的病理生理作用。

ImP 作为主要不良心血管事件的独立预测因子

基线 ImP 水平较高者的MACE风险显著增加:

  • 瑞士ACS队列:校正后每 log2 升高的HR为1.22(95% CI 1.10–1.35,P<0.001)。
  • 德国ACS队列:校正后HR为2.34(95% CI 1.46–3.76,P<0.001)。
  • 德国CCS队列:校正后HR为1.32(95% CI 1.13–1.53,P<0.001)。

死亡风险同样升高:

  • 瑞士ACS队列:校正后HR为1.34(95% CI 1.17–1.54,P<0.001)。
  • 德国ACS队列:校正后HR为2.38(95% CI 1.48–3.82,P<0.001)。
  • 德国CCS队列:校正后HR为1.50(95% CI 1.14–1.98,P=0.004)。

尤为重要的是,即使在纳入 TMAO 这一已明确的肠源性心血管风险因子后,ImP 仍保持预后意义(瑞士ACS队列HR为1.30,德国CCS队列HR为1.31),提示其具有叠加的预测价值。

机制认识及转化意义

临床前数据提示,ImP 可能通过以下机制发挥作用:

  • 激活髓系细胞中的炎症信号,促进动脉粥样硬化斑块不稳定。
  • 扰乱内皮一氧化氮合成,损害血管稳态。
  • 干扰胰岛素信号通路,加重CAD患者常见的代谢紊乱。

这些多维度效应使 ImP 既可作为生物标志物,也可作为调节肠道菌群—宿主相互作用的潜在治疗靶点。

专家点评

2026年的这项综合性研究将认识从相关性观察推进到实证层面,充分显示 ImP 在大样本、特征明确的CAD队列中的独立预后价值。其相对于 TMAO 的叠加预测能力,也凸显了微生物代谢物对心血管风险贡献的复杂性。

但该研究仍存在以下局限:

  • 观察性队列设计,无法得出因果推断。
  • 饮食、药物及微生物多样性等潜在混杂因素尚未完全校正。
  • 仍需标准化检测方法以及经验证的临床阈值来量化 ImP。

当前临床指南尚未纳入肠道菌群来源代谢物谱分析,但本研究提示,未来风险分层模型有必要整合此类生物标志物。通过靶向菌群干预(如益生元、益生菌、代谢抑制剂)调控 ImP,仍是颇具吸引力的研究方向。

结论

不断累积的证据表明,循环中的咪唑丙酸(ImP)是CAD患者心血管事件和死亡风险的一种新型、独立预测因子,为“肠-心轴”理论提供了更深层次的证据。纳入 ImP 检测有望优化个体化风险评估,并在传统模型之外指导二级预防。其临床转化仍需进一步随机干预试验验证及机制研究,以推动 ImP 靶向治疗的开发。

参考文献

  • Wenzl FA, Wang P, Kahles F, et al. Gut microbiota-derived imidazole propionate predicts cardiometabolic risk in patients with coronary artery disease. Eur Heart J. 2026;47(31):4259-4273. PMID: 40884168.
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  • Witkowski M, Weeks TL, Hazen SL. Gut microbiota and cardiovascular disease. Circ Res. 2020;127(4):553-570. PMID: 32667223.
  • Jie Z, Xia H, Zhong SL, et al. The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease. Nat Commun. 2017;8:845. PMID: 29069397.
  • Tabibian JH, et al. Gut Microbial Metabolites and Cardiovascular Disease: Molecular Mechanisms and Therapeutic Perspectives. Annu Rev Pathol. 2022;17:315-336. PMID: 35003701.

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