Preview

Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология

Расширенный поиск

Кишечный метаболом, как отдельный маркер развития сердечно-сосудистых патологий

https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-234-2-207-215

Аннотация

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) остаются одной из ведущих причин смертности в мире, особенно в развитых странах. В последние годы внимание исследователей привлекает роль кишечной микробиоты и её метаболитов в развитии и прогрессировании ССЗ. Кишечная микробиота производит различные метаболиты, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), триметиламин-N-оксид (ТМАО), вторичные желчные кислоты и производные триптофана, которые могут влиять на сердечно-сосудистую систему. ТМАО, образующийся из пищевых компонентов (холин, карнитин), связан с повышенным риском атеросклероза, воспаления и тромбоза. Высокие уровни ТМАО коррелируют с увеличением сердечно-сосудистых событий, таких как инфаркт миокарда и инсульт. SCFA, напротив, обладают противовоспалительными свойствами, улучшают эндотелиальную функцию и снижают риск ССЗ. Вторичные желчные кислоты и производные триптофана также играют важную роль в регуляции воспаления и сосудистой функции. Исследования показывают, что модуляция микробиоты через диету, пробиотики и пребиотики может стать перспективным подходом для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Таким образом, изучение кишечного метаболома открывает новые возможности для выявления биомаркеров и разработки персонализированных стратегий лечения кардиометаболических заболеваний.

Об авторах

Ю. П. Успенский
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия


Ю. А. Фоминых
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России
Россия


Т. В. Вавилова
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России
Россия


Ю. В. Егай
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия


Список литературы

1. Timmis A., Townsend N., Gale C.P. et al. European Society of Cardiology: Cardiovascular Disease Statistics 2019. European Heart Journal. 2020; (41):12-85. doi: 10.1093/eurheartj/ 17.ehz859.

2. Yang W., Cong Y. Gut microbiota-derived metabolites in the regulation of host immune re-sponses and immune-related inflammatory diseases. Cell Mol Immunol. 2021 Apr;18(4):866-877. doi: 10.1038/s41423-021-00661-4.

3. Singh A., Kishore P.S., Khan S. From Microbes to Myocardium: A Comprehensive Review of the Impact of the Gut-Brain Axis on Cardiovascular Disease. Cureus. 2024 Oct 5;16(10): e70877. doi: 10.7759/cureus.70877.

4. Martins D., Silva C., Ferreira A.C. et al. Unravelling the Gut Microbiome Role in Cardiovascu-lar Disease: A Systematic Review and a Meta-Analysis. Biomolecules. 2024 Jun 20;14(6):731. doi: 10.3390/biom14060731.

5. Wu W., Sun M., Chen F. et al.Microbiota metabolite short-chain fatty acid acetate promotes intestinal IgA response to microbiota which is mediated by GPR43. Mucosal Immunol. 2017 Jul;10(4):946-956. doi: 10.1038/mi.2016.114.

6. Jaén R.I., Val-Blasco A., Prieto P. et al. Innate Immune Receptors, Key Actors in Cardiovascu-lar Diseases. JACC Basic Transl Sci. 2020 Jul 27;5(7):735-749. doi: 10.1016/j.jacbts.2020.03.015.

7. Grylls A., Seidler K., Neil J. Link between microbiota and hypertension: Focus on LPS/TLR4 pathway in endothelial dysfunction and vascular inflammation, and therapeutic implication of probiotics. Biomed Pharmacother. 2021 May;137:111334. doi: 10.1016/j.biopha.2021.111334.

8. Bose S., Ramesh V., Locasale J.W. Acetate Metabolism in Physiology, Cancer, and Beyond. Trends Cell Biol. 2019 Sep;29(9):695-703. doi: 10.1016/j.tcb.2019.05.005.

9. Soldán M., Argalášová Ľ., Hadvinová L., Galileo B., Babjaková J. The Effect of Dietary Types on Gut Microbiota Composition and Development of Non-Communicable Diseases: A Narra-tive Review. Nutrients. 2024 Sep 17;16(18):3134. doi: 10.3390/nu16183134.

10. Khan Q.A., Asad M., Ali A.H. et al. Gut microbiota metabolites and risk of major adverse cardiovascular events and death: A systematic review and meta-analysis. Medicine (Balti-more). 2024 May 31;103(22): e37825. doi: 10.1097/MD.0000000000037825.

11. Ma G., Pan B., Chen Y. et al. Trimethylamine N-oxide in atherogenesis: impairing endothelial self-repair capacity and enhancing monocyte adhesion. Biosci Rep. 2017 Mar 2;37(2): BSR20160244. doi: 10.1042/BSR20160244.

12. Ding L., Chang M., Guo Y., Zhang L. et al. Trimethylamine-N-oxide (TMAO)-induced ath-erosclerosis is associated with bile acid metabolism. Lipids Health Dis. 2018 Dec 19;17(1):286. doi: 10.1186/s12944-018-0939-6.

13. Tang W.H.W., Bäckhed F., Landmesser U., Hazen S.L.Intestinal Microbiota in Cardiovascu-lar Health and Disease: JACC State-of-the-Art Review. J Am Coll Cardiol. 2019 Apr 30;73(16):2089-2105. doi: 10.1016/j.jacc.2019.03.024.

14. Cheng X., Qiu X., Liu Y. et al. Trimethylamine N-oxide promotes tissue factor expression and activity in vascular endothelial cells: A new link between trimethylamine N-oxide and atherosclerotic thrombosis. Thromb Res. 2019 May;177:110-116. doi: 10.1016/j.thromres.2019.02.028.

15. Chou R.H., Chen C.Y., Chen I.C. et al. Trimethylamine N-Oxide, Circulating Endothelial Progenitor Cells, and Endothelial Function in Patients with Stable Angina. Sci. Rep. 2019;9:4249. doi: 10.1038/s41598-019-40638-y.

16. Querio G., Antoniotti S., Geddo F. et al. Modulation of Endothelial Function by TMAO, a Gut Microbiota-Derived Metabolite.Int J Mol Sci. 2023 Mar 18;24(6):5806. doi: 10.3390/ijms24065806.

17. Witkowski M., Weeks T.L., Hazen S.L. Gut Microbiota and Cardiovascular Disease. Circ Res. 2020 Jul 31;127(4):553-570. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.120.316242.

18. Li X., Sun Y., Zhang X., Wang J. Reductions in gut microbiota derived metabolite trimethyla-mine N oxide in the circulation may ameliorate myocardial infarction induced heart failure in rats, possibly by inhibiting interleukin 8 secretion. Mol Med Rep. 2019 Jul;20(1):779-786. doi: 10.3892/mmr.2019.10297.

19. Villar-Fincheira P., Sanhueza-Olivares F., Norambuena-Soto I. et al. Role of Interleukin-6 in Vascular Health and Disease. Front Mol Biosci. 2021 Mar 16;8:641734. doi: 10.3389/fmolb.2021.641734.

20. Dicks L.M.T. Cardiovascular Disease May Be Triggered by Gut Microbiota, Microbial Metab-olites, Gut Wall Reactions, and Inflammation.Int J Mol Sci. 2024 Oct 2;25(19):10634. doi: 10.3390/ijms251910634.

21. Dai Q., Zhang H., Liu Y. [Trimethylamine-N-oxide and cardiovascular events in chronic kid-ney disease]. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2019 Nov 28;44(11):1294-1299. Chinese. doi: 10.11817/j.issn.1672-7347.2019.180406.

22. Zixin Y., Lulu C., Xiangchang Z. et al. TMAO as a potential biomarker and therapeutic target for chronic kidney disease: A review. Front Pharmacol. 2022 Aug 12;13:929262. doi: 10.3389/fphar.2022.929262.

23. Yu Y., Yin Y., Deng J. et al. Unveiling the causal effects of gut microbiome on trimethylamine N-oxide: evidence from Mendelian randomization. Front Microbiol. 2024 Oct 25;15:1465455. doi: 10.3389/fmicb.2024.1465455.

24. Zhang Y., Wang Y., Ke B., Du J. TMAO: how gut microbiota contributes to heart failure. Transl Res. 2021 Feb;228:109-125. doi: 10.1016/j.trsl.2020.08.007.

25. Polsinelli V.B., Marteau L., Shah S.J. The role of splanchnic congestion and the intestinal mi-croenvironment in the pathogenesis of advanced heart failure. Curr Opin Support Palliat Care. 2019 Mar;13(1):24-30. doi: 10.1097/SPC.0000000000000414.

26. Zuo K., Li J., Li K. et al. Disordered gut microbiota and alterations in metabolic patterns are associated with atrial fibrillation. Gigascience. 2019 Jun 1;8(6): giz058. doi: 10.1093/gigascience/giz058.

27. Wastyk H.C., Fragiadakis G.K., Perelman D. et al. Gut-microbiota-targeted diets modulate hu-man immune status. Cell. 2021 Aug 5;184(16):4137-4153.e14. doi: 10.1016/j.cell.2021.06.019.

28. Nenna A., Laudisio A., Taffon C. et al.Intestinal Microbiota and Derived Metabolites in Myo-cardial Fibrosis and Postoperative Atrial Fibrillation.Int J Mol Sci. 2024 May 30;25(11):6037. doi: 10.3390/ijms25116037.

29. Zuo K., Liu X., Wang P. et al. Metagenomic data-mining reveals enrichment of trimethyla-mine-N-oxide synthesis in gut microbiome in atrial fibrillation patients. BMC Genomics. 2020 Jul 30;21(1):526. doi: 10.1186/s12864-020-06944-w.

30. Ke C., Pan C.W., Zhang Y., Zhu X., Zhang Y. Metabolomics facilitates the discovery of meta-bolic biomarkers and pathways for ischemic stroke: a systematic review. Metabolomics. 2019 Nov 21;15(12):152. doi: 10.1007/s11306-019-1615-1.

31. Tobias D.K., Lawler P.R., Harada P.H. et al. Circulating Branched-Chain Amino Acids and Inci-dent Cardiovascular Disease in a Prospective Cohort of US Women. Circ Genom Precis Med. 2018 Apr;11(4): e002157. doi: 10.1161/CIRCGEN.118.002157.

32. Du X., Li Y., Wang Y. et al. Increased branched-chain amino acid levels are associated with long-term adverse cardiovascular events in patients with STEMI and acute heart failure. Life Sci. 2018 Sep 15;209:167-172. doi: 10.1016/j.lfs.2018.08.011.

33. Sanchez-Gimenez R., Ahmed-Khodja W., Molina Y. et al. Gut Microbiota-Derived Metabolites and Cardiovascular Disease Risk: A Systematic Review of Prospective Cohort Studies. Nutri-ents. 2022 Jun 27;14(13):2654. doi: 10.3390/nu14132654.

34. Guizoni D.M., Vettorazzi J.F., Carneiro E.M., Davel A.P. Modulation of endothelium-derived ni-tric oxide production and activity by taurine and taurine-conjugated bile acids. Nitric Oxide. 2020 Jan 1;94:48-53. doi: 10.1016/j.niox.2019.10.008.

35. Datta S., Pasham S., Inavolu S., Boini K.M. et al. Role of Gut Microbial Metabolites in Car-diovascular Diseases-Current Insights and the Road Ahead.Int J Mol Sci. 2024 Sep 23;25(18):10208. doi: 10.3390/ijms251810208.

36. Lau E.S., Paniagua S.M., Zarbafian S., Hoffman U., Long M.T. et al. Cardiovascular Bi-omarkers of Obesity and Overlap With Cardiometabolic Dysfunction. J Am Heart Assoc. 2021 Jul 20;10(14): e020215. doi: 10.1161/JAHA.120.020215.

37. Kaplan J., Kanwal A., Ahmed I., Lala V. StatPearls. StatPearls Publishing; Treasure Island, FL, USA: 2024.

38. Fan P.C., Chang J.C., Lin C.N. et al. Serum indoxyl sulfate predicts adverse cardiovascular events in patients with chronic kidney disease. J Formos Med Assoc. 2019 Jul;118(7):1099-1106. doi: 10.1016/j.jfma.2019.03.005.

39. Zelante T., Iannitti R.G., Cunha C. et al. Tryptophan catabolites from microbiota engage aryl hydrocarbon receptor and balance mucosal reactivity via interleukin-22. Immunity. 2013 Aug 22;39(2):372-85. doi: 10.1016/j.immuni.2013.08.003.

40. Gawałko M., Linz D., Dobrev D. Gut-microbiota derived TMAO: A risk factor, a mediator or a bystander in the pathogenesis of atrial fibrillation? Int J Cardiol Heart Vasc. 2021 Jun 15;34:100818. doi: 10.1016/j.ijcha.2021.100818.

41. Bose S., Ramesh V., Locasale J.W. Acetate Metabolism in Physiology, Cancer, and Beyond. Trends Cell Biol. 2019 Sep;29(9):695-703. doi: 10.1016/j.tcb.2019.05.005.

42. Tang W.H.W., Li D.Y., Hazen S.L. Dietary metabolism, the gut microbiome, and heart failure. Nat Rev Cardiol. 2019 Mar;16(3):137-154. doi: 10.1038/s41569-018-0108-7.

43. Nogal A., Valdes A.M., Menni C. The role of short-chain fatty acids in the interplay between gut microbiota and diet in cardio-metabolic health. Gut Microbes. 2021 Jan-Dec;13(1):1-24. doi: 10.1080/19490976.2021.1897212.

44. Cheng T.Y., Lee T.W., Li S.J., Lee T.I. et al. short-chain fatty acid butyrate against TMAO acti-vating endoplasmic-reticulum stress and PERK/IRE1-axis with reducing atrial arrhythmia. J Adv Res. 2024 Aug 5: S2090-1232(24)00332-1. doi: 10.1016/j.jare.2024.08.009.

45. Trehan S., Singh G., Bector G. et al. Gut Dysbiosis and Cardiovascular Health: A Comprehen-sive Review of Mechanisms and Therapeutic Potential. Cureus. 2024 Aug 16;16(8): e67010. doi: 10.7759/cureus.67010.

46. Stoeva M.K., Garcia-So J., Justice N. et al. Butyrate-producing human gut symbiont, Clostridi-um butyricum, and its role in health and disease. Gut Microbes. 2021 Jan-Dec;13(1):1-28. doi: 10.1080/19490976.2021.1907272.

47. Campos-Perez W., Martinez-Lopez E. Effects of short chain fatty acids on metabolic and in-flammatory processes in human health. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2021 May;1866(5):158900. doi: 10.1016/j.bbalip.2021.158900.

48. Zhao L., Zhang F., Ding X., Wu G. et al. Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes. Science. 2018 Mar 9;359(6380):1151-1156. doi: 10.1126/science.aao5774.

49. Fusco W., Lorenzo M.B., Cintoni M. et al.Short-Chain Fatty-Acid-Producing Bacteria: Key Components of the Human Gut Microbiota. Nutrients. 2023 May 6;15(9):2211. doi: 10.3390/nu15092211.

50. Niu H., Zhou M., Zogona D. et al. Akkermansia muciniphila: a potential candidate for amelio-rating metabolic diseases. Front Immunol. 2024 Mar 20;15:1370658. doi: 10.3389/fimmu.2024.1370658.

51. Markowiak-Kopeć P., Śliżewska K. The Effect of Probiotics on the Production of Short-Chain Fatty Acids by Human Intestinal Microbiome. Nutrients. 2020 Apr 16;12(4):1107. doi: 10.3390/nu12041107.

52. Wu Y., Xu H., Tu X., Gao Z. The Role of Short-Chain Fatty Acids of Gut Microbiota Origin in Hypertension. Front Microbiol. 2021 Sep 28;12:730809. doi: 10.3389/fmicb.2021.730809.

53. Ma H., Yang L., Liu Y. et al. Butyrate suppresses atherosclerotic inflammation by regulating macrophages and polarization via GPR43/HDAC-miRNAs axis in ApoE-/- mice. PLoS One. 2023 Mar 8;18(3): e0282685. doi: 10.1371/journal.pone.0282685.

54. Lenoir M., Martín R., Torres-Maravilla E. et al. Butyrate mediates anti-inflammatory effects of Faecalibacterium prausnitzii in intestinal epithelial cells through Dact3. Gut Microbes. 2020 Nov 9;12(1):1-16. doi: 10.1080/19490976.2020.1826748.

55. Canyelles M., Borràs C., Rotllan N. et al. Gut Microbiota-Derived TMAO: A Causal Factor Promoting Atherosclerotic Cardiovascular Disease? Int J Mol Sci. 2023 Jan 18;24(3):1940. doi: 10.3390/ijms24031940.


Рецензия

Для цитирования:


Успенский Ю.П., Фоминых Ю.А., Вавилова Т.В., Егай Ю.В. Кишечный метаболом, как отдельный маркер развития сердечно-сосудистых патологий. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2025;(2):207-215. https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-234-2-207-215

For citation:


Uspenskiy Yu.P., Fominih Yu.A., Vavilova T.V., Egay Yu.V. The intestinal metabolome as a distinct marker for the development of cardiovascular pathologies. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2025;(2):207-215. (In Russ.) https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-234-2-207-215

Просмотров: 12


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-8658 (Print)