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不同饮食结构对肠道菌群、代谢物及心血管代谢风险的影响：一项为期6个月的RCT研究

文献名称：Effects of dietary fat on gut microbiota and faecal metabolites, and their relationship with cardiometabolic risk factors: a 6-month randomised controlled-feeding trial

发表期刊：Gut，IF= 17.943

发表时间：2019.02

合作单位：青岛大学

样本类型：队列样本 人的粪便

技术方法：靶向代谢组学，16S rRNA测序，关联分析等

研究思路：

1）临床样本特征：从两个中心1145名健康人中筛选307名进行不同饮食结构干预：20%低脂、30%中脂、40%高脂

2）在基线和试验结束时提供粪便样本的217名参与者被纳入16S rRNA测序

3）120名受试者的粪便样本进行靶向定量代谢组分析（每组40名）

4）血浆炎症因子分析

5）关联分析

研究结果：本研究采用随机、控制饮食试验设计从肠道菌群、宿主代谢物、炎症角度探讨低、中、高三种不同脂肪摄入量饮食对健康人群心血管代谢风险的影响。研究结果表明虽然三种不同饮食并没有引起微生物群组成的显著变化，但高脂饮食对一些重要的标志物有不利影响，相当于中国30年前饮食习惯的低脂肪高碳水化合物饮食似乎有有益效果。低脂饮食与菌群α多样性、产生丁酸的Blautia属和Faecalibacterium属细菌增加相关，高脂饮食与Alistipes属和Bacteroides属细菌增加、粪便杆菌属减少相关。高脂饮食组粪便中的丁酸和短链脂肪酸显著低于其他组，低脂饮食组中对甲酚和吲哚含量降低，而高脂饮食与粪便中花生四烯酸和脂多糖合成增加、血浆促炎因子增加相关。

肠道微生物-胆汁酸轴介导慢性失眠对心血管代谢病的不良影响

文献名称：The gut microbiota-bile acid axis links the positive association between chronic insomnia and cardiometabolic diseases

发表期刊：Nature Communications，IF= 17.694

发表时间：2022.05

合作单位：西湖大学

样本类型：队列样本 人的粪便

技术方法：靶向代谢组学，16S rRNA测序，关联分析等

研究思路：

研究结果：该研究基于约8千人的两个中国人群多组学临床队列，首次揭示肠道微生物-胆汁酸轴可能介导了慢性失眠对心血管代谢病的不良影响。长期慢性失眠降低的2个特征肠道菌属（Ruminococcaceae UCG-002和Ruminococcaceae UCG-003）与次级胆汁酸（IsoLCA、LCA和UDCA）显著正相关，与初级胆汁酸（MCA和NorCA）显著负相关；MCA和NorCA两种胆汁酸分别介导Ruminococcaceae UCG-002与代谢综合征，以及Ruminococcaceae UCG-003与代谢综合征呈负向关联。IsoLCA介导Ruminococcaceae UCG-002与2型糖尿病，以及 Ruminococcaceae UCG-003与2型糖尿病呈负向关联。最后，6年的饮食随访信息显示长期饮茶习惯有助于缓解慢性失眠带来的肠道菌群和胆汁酸代谢失衡。

肠道菌群介导运动改善心功能不全

文献名称：Gut microbiome mediates the protective effects of exercise after myocardial infarction

发表期刊：Microbiome，IF= 16.837

发表时间：2022.05

合作单位：上海大学

样本类型：小鼠 粪便

技术方法：靶向代谢组学，16S rRNA测序，粪菌移植等

研究思路：

研究结果：研究人员首先利用小鼠模型证实了运动训练可减轻心肌梗塞（MI）后的心功能不全。粪便16S分析发现，MI后运动训练导致肠道菌群丰度和群落结构发生改变，其中拟杆菌门丰度增加，厚壁菌门丰度降低。随后抗生素处理与粪菌移植实验表明，肠道菌群参与了运动训练对MI后心功能障碍的保护作用。进一步研究发现运动导致MI小鼠的3-羟基苯乙酸（3-HPA）、4-羟基苯甲酸（4-HBA）和4-羟基苯乙酸（4-HPA）水平显著改变且与肠道菌显著相关。3-HPA或4-HBA干预实验揭示了3-HPA和4-HBA可单独应用于通过 NRF2（酚类物质的靶点，可保护建模的MI小鼠和细胞凋亡）保护 MI 后心功能不全和细胞凋亡。

冠心病患者的肠道菌群与机体代谢变化特征研究

文献名称：The microbial and metabolic signatures of patients with stable coronary artery disease

发表期刊：Microbiology Spectrum，IF= 9.043

发表时间：2022.11

合作单位：上海中医药大学

样本类型：临床样本 人的粪便和血清

技术方法：靶向代谢组学，宏基因组学，关联分析等

研究思路：

1）实验设计

2）粪便样本进行宏基因组学测序

3）血清样本进行靶向定量代谢组学分析（Q300全定量代谢组）

4）菌群-代谢-临床指标相关性分析

5）疾病诊断模型分析：分别对特征菌、特征代谢物和特征菌-特征代谢物联合进行ROC分析

6）体外细菌培养验证不饱和脂肪酸和Ralstonia Pickettii菌的关系

研究结果：研究人员发现，稳定性冠心病心绞痛（SCAD）患者的肠道菌群α多样性显著降低，29种肠道菌的丰度显著变化，并伴随着氨基酸、B族维生素代谢和脂多糖（LPS）合成功能的失调，其中Ralstonia Pickettii是SCAD患者肠道微生物功能稳态失衡的核心菌株。同时，SCAD患者体内的氨基酸、脂肪酸和肉碱水平明显失衡，其中以不饱和脂肪酸（USFAs）水平的降低最为显著，进一步的相关性分析显示USFAs水平的降低与患者肠道R. Pickettii的富集高度相关。利用体外细菌培养实验，发现R. Pickettii菌能够代谢消耗USFAs，提示SCAD患者体内USFAs下降可能与R. Pickettii菌增多有关。此外，基于随机森林分析获得了一组可能用于SCAD诊断的特征肠道菌群组合（疾病诊断能力达到AUC=0.91）。

多组学分析揭示乳制品摄入、肠道菌群、心脏代谢健康三者关系

文献名称：Multi-omics analyses reveal relationships among dairy consumption, gut microbiota and cardiometabolic health

发表期刊：EBioMedicine，IF=8.143

发表时间：2021.03

合作单位：西湖大学

样本类型：队列样本 人的血清

技术方法：靶向代谢组学，16S rRNA测序，关联分析等

研究思路：

1）前瞻性队列（4048名参与者）随访6年，最终纳入1780名

2）调查乳制品摄入情况，并于基线和结束时收集血液和粪便样本

3）粪便16S测序分析菌群多样性和乳制品摄入相关微生物

4）靶向代谢组学分析血清代谢谱差异

5）菌群-代谢-心脏代谢特征关联分析

研究结果：本研究探讨习惯性乳制品消费（总量、牛奶和酸奶）与肠道微生物组成之间的前瞻性关联，以及乳制品相关微生物特征与心脏代谢危险因素的横截面关联。结果发现，总乳制品摄入量和酸奶摄入量均与肠道微生物多样性和特定菌属的丰度呈正相关。这些乳制品调节的肠道微生物特征与心脏代谢特征（例如血液甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇）正相关；代谢组学分析揭示，血清代谢物与乳制品微生物特征和心脏代谢特征的关联，其中2-羟基-3-甲基丁酸、2-羟基丁酸和L-丙氨酸与乳制品-微生物评分呈负相关，与甘油三酯呈正相关，表明乳制品摄入与心脏代谢风险因素之间存在有益的关联。

线粒体复合体Ⅱ组装在扩张型心肌病发生中的重要机制

文献名称：Cardiac disruption of SDHAF4-mediated mitochondrial complex II assembly promotes dilated cardiomyopathy

发表期刊：Nature Communications，IF= 17.694

发表时间：2022.07

合作单位：康复大学，西安交通大学

样本类型：大鼠 心室壁组织

技术方法：非靶向代谢组学，转录组学，Western blot，qPCR等

研究思路：

1）验证线粒体呼吸复合体II（又称琥珀酸脱氢酶，SDH）的组装是否参与调控心肌功能

2）心肌特异性SDHAF4敲除小鼠心脏形态及转录组学分析

3）机制探讨：SDHAF4缺失诱发心肌内线粒体代谢紊乱和过度自噬

4）线粒体的靶向干预进行功能验证

研究结果：研究发现Sdhaf4缺失会导致心脏异常和致死，表明Sdhaf4是维持心脏功能表型的必需基因，心肌线粒体代谢异常可能是心脏发病机制的关键过程之一。进一步揭示了SDHAF4参与扩张型心肌病（DCM）病发的关键调控机制：在心脏应激过程中SDHAF4表达显著降低，其缺失可抑制复合体II组装并促进SDH单元的解体，导致代谢功能障碍和动力蛋白（Drp1）激活，诱导心肌线粒体过度自噬，最终导致DCM和心衰致死。此外，通过口服SDH产物富马酸或腹腔注射DRP1抑制剂Mdivi-1干预表明，针对线粒体代谢和线粒体动力学的干预是改善心功能的有效策略。

代谢组学研究先天性心脏病潜在生物标志物

文献名称：Analysis of Biomarkers for Congenital Heart Disease Based on Maternal Amniotic Fluid Metabolomics

发表期刊：Frontiers in Cardiovascular Medicine，IF= 6.05

发表时间：2021.06

合作单位：南京市妇幼保健院

样本类型：孕妇 羊水

技术方法：靶向代谢组学，16S rRNA测序，关联分析等

研究思路：

1）分组：发现集包含18位先天性心脏病（CHD）胎儿母亲和35位健康对照，验证集包含53位CHD胎儿母亲和114位健康对照

2）对发现集的羊水（AF）样本进行非靶向代谢组学分析筛选差异代谢物

3）验证集的样本进行靶向验证

4）对得到验证的2个代谢物进行ROC分析

研究结果：本研究为回顾性研究，旨在从羊水(AF)中寻找良好的生物标志物来检测妊娠中期的CHD，从而更好的管理这类人群，减少CHD对胎儿的危害。发现集非靶向代谢组学分析筛选到9个差异代谢物，其中尿酸和脯氨酸在验证集中得到了验证。ROC分析显示，尿酸在发现集和验证集中具有中等预测能力，曲线下面积（AUC）分别为0.890和0.741，而脯氨酸的预测能力较弱，逻辑回归分析表明，脯氨酸和尿酸联合使用不如单独使用尿酸的CHD预测能力，因此，尿酸可能作为CHD患者的AF生物标志物。

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