心血管疾病(CVD)是目前全球的頭號死因,每年死于心血管疾病的人數多于任何其它死因,而動脈粥樣硬化(AS)是CVD的病理基礎,是累及彈力型動脈(主動脈及其分支)和彈力肌型動脈(冠狀動脈、腦動脈等)一類常見血管疾病。AS的發病有多種危險因素和分子機制,如高血脂或高血糖、局部或全身炎癥反應等。近年來,越來越多的證據表明,腸道菌是AS發展和惡化的影響因素。
近期,中國醫學科學院藥物研究所天然藥物活性物質與功能國家 實驗室王琰教授/蔣建東院士團隊與吉林大學心血管中心佟倩教授進行合作研究,闡明了小檗堿(BBR)以維生素樣的作用下調腸道菌膽堿-TMA-TMAO代謝通路而改善動脈粥樣硬化癥的分子機制。
Berberine treats atherosclerosis via a vitamine-like effect down-regulating Choline-TMA-TMAO production pathway in gut microbiota.Signal Transduction and Targeted Therapy.詳情請點擊查看>>
1、靶點的發現: 壓制腸道菌TMAO的生成
三甲胺(TMA)是一種腸道菌衍生的代謝產物;腸道菌通過分解攝入的紅肉或動物內臟中的膳食磷脂酰膽堿/膽堿、左旋肉堿或甜菜堿而生成。被吸收入血的腸道TMA被黃素單加氧酶家族成員(例如肝臟中的黃素單加氧酶3,FMO3)進一步轉化為三甲胺-N-氧化物(TMAO),促進了動脈粥樣硬化斑塊形成。表明,與傳統的危險因素不同,TMAO是AS的獨立預測因子和促進劑。事實上,TMAO通過多種機制加重AS,包括增強對泡沫細胞形成的作用、血小板高反應性和血栓形成風險,直接激活炎癥反應和干擾膽固醇的反向轉運,因此, 壓制腸道菌TMAO的生成被認為是干預AS疾病發生發展潛在的新靶點。
2、維生素樣作用:下調膽堿-TMA-TMAO代謝通路
圖1 小檗堿代謝物 (dhBBR) 壓制腸道菌膽堿TMA裂解酶(CutC)的機制
3、臨床試驗: 作用于腸道菌NR-CutC/CutD-FMO酶系改善動脈粥樣硬化
該研究也進一步開展了21個高脂血癥伴動脈粥樣硬化患者口服BBR的臨床試驗,結果表明口服BBR四個月后斑塊評分減少了3.2% (P < 0.05),其糞便和血中TMA 和TMAO 含量分別降低了38%和29%(糞便:P < 0.05; P < 0.05), 及37%和35%(血:P < 0.001; P < 0.05)。結果證實,BBR可能作用于腸道菌CutC/CutD 及FMO/FAD并以維生素樣的作用方式減少腸道菌TMAO的生物合成,從而改善動脈粥樣硬化癥。本研究 發現小檗堿通過作用腸道菌NR-CutC/CutD-FMO酶系改善動脈粥樣硬化的藥效及分子機制,并通過臨床試驗得到驗證。該研究對天然藥物(難吸收)體內代謝及分子藥理的研究具有廣泛的意義和重要的科學價值。
該研究成果在國際期刊Signal Transduction and Targeted Therapy(信號傳導與靶向治療)在線發表,中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程(2016-I2M-3-011,2021-I2M-1-007)、NSFC(81573493,82173888)和"創新藥物非臨床藥物代謝及PK-PD研究"北京市實驗室(Z141102004414062)等資助了該研究。
圖2 小檗堿通過維生素樣作用下調腸道菌TMAO的生成而改善動脈粥樣硬化癥
使用儀器:島津液相色譜質譜聯用儀LCMS-8050
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