持续减压低氧条件下大鼠肠道微生物组和代谢组的变化规律及其与高原心脏病的关联研究

高原的减压低氧（Hypobaric Hypoxia）环境会引起肺血管持续收缩，导致肺动脉高压，继发病理性心肌肥厚，并最终发展为高原心脏病（High Altitude Heart Disease）。研究表明，生活在不同海拔的同一种哺乳动物或人类，其肠道微生物（Gut microbiota）结构和多样性存在巨大差异，这提示肠道微生物可能参与了宿主对高原环境的急慢性反应。但肠道微生物的改变在慢性高原病，特别是在高原心脏病的发生发展过程中是否发挥作用犹未可知。

近日，来自病原微生物生物安全国家重点实验室和南昌大学食品科学与技术国家重点实验室的研究人员揭示了持续减压低氧条件下大鼠肠道微生物组和代谢组的变化规律及其与高原心脏病之间的关联。

研究人员首先将大鼠置于模拟海拔5000米高原的低氧舱内持续暴露28天，建立了高原心脏病大鼠模型，完整模拟了低氧性心肌肥厚发生发展的病理生理学过程。在此基础上，他们利用16S rDNA扩增子测序结合靶向代谢组学的方法，描绘了这一过程中肠道微生物及其代谢物的动态变化规律。与对照组比较，大鼠肠道菌群的结构差异随低氧暴露时间的延长而持续扩大；关键微生物丰度的特征性变化表现为拟杆菌/普雷沃氏菌（Bacteroides/Prevotella）的比率增高，副拟杆菌（Parabacteroides）的相对丰度增高，而别样杆菌（Alistipes）和乳球菌（Lactococcus）的丰度在低氧后14天开始显著升高（图1）。

微生物的变化与肠道内细菌代谢产物的结构改变密切相关，如短链脂肪酸和胆汁酸盐。跨组学分析则表明，低氧导致了肠道微生物及其代谢物之间的相互作用网络重构，并伴随着大鼠高原心脏病的发生和发展。

随后，他们在大鼠减压低氧暴露期间对其肠道微生态进行干预，发现粪菌移植可在一定程度上改善低氧引起的病理性心肌肥厚和纤维化（图2）；这与其可以抑制低氧诱导的拟杆菌（Bacteroides）和别样杆菌（Alistipes）的丰度增高有关（图3）。

另外，该团队还利用复合益生菌、益生元、合生元等手段对低氧大鼠进行干预，进一步证实了靶向调节肠道微生态可显著改善大鼠高原心脏病（详见：https://doi.org/10.1128/spectrum.01053-21）。

总的来说，该研究揭示了低氧条件下肠道微生物和代谢物的特征性变化及其与高原心脏病之间的关联，加深了人们对“肠-心”轴的认识，提出靶向调节肠道微生态可能是预防和治疗高原心脏病的新策略。

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