基于代谢组学探究TMAO介导NLRP3炎性小体在头颈部大动脉粥样硬化中的作用机制

摘要

目的 筛选头颈部大动脉粥样硬化(LAA)患者的特异性代谢物，并验证该代谢标志物是否可通过上调NOD样受体(NLR)家族pyrin结构域包含蛋白3(NLRP3)炎性小体介导血管炎症反应，从而诱导小鼠颈部LAA的发生。方法 纳入LAA患者21例及健康对照18例，行血浆非靶向代谢组学分析，筛选特异性代谢物。将C57BL/6J雄性小鼠随机分为假手术组(Sham)、氧化三甲胺(TMAO)处理组、TMAO+3,3-二甲基丁酸(DMB)处理组，每组8只。Sham组予以标准饮食喂养，TMAO组予以0.12%TMAO饮水及高脂饲料，TMAO+DMB组在TMAO组喂养的基础上，饮水中加1%DMB。喂养4周后分别测3组小鼠的总胆固醇(TCH)、低密度脂蛋白(LDL)、载脂蛋白B(ApoB)水平；油红O染色评估颈部大动脉斑块面积百分比；Western blot检测NLRP3、切割型半胱天冬酶-1(cle-caspase-1)及切割型白细胞介素-1β(cle-IL-1β)表达，验证特异性代谢物的促斑块形成作用。结果 非靶向代谢组学筛选出LAA特异性代谢物TMAO,Pearson分析显示TMAO与TCH、LDL-C、ApoB均呈正相关(P<0.05)。小鼠实验表明，TMAO组血脂水平显著高于Sham组，TMAO+DMB组低于TMAO组(P<0.05);油红O染色显示，与Sham组比较，TMAO组动脉斑块面积百分比显著增加，与TMAO组比较，TMAO+DMB组明显下降(P<0.05);Western blot结果显示，与Sham组比较，TMAO组NLRP3等炎症相关蛋白表达显著升高，与TMAO组比较，TMAO+DMB组显著下调(P<0.05)。结论 头颈部LAA患者和健康者的血浆代谢物表达谱存在明显的差异性代谢标志物TMAO。肠道菌群代谢物TMAO能够上调血脂水平，同时增强NLRP3炎性小体介导的炎症反应，加速动脉粥样硬化的发生与发展。

关键词

代谢组学 / 氧化三甲胺 / NOD样受体(NLR)家族pyrin结构域包含蛋白3 / 大动脉粥样硬化 / 炎症反应

基金资助

国家自然科学基金(81501138); 徐州市科技计划项目(KC23072); 江苏省中医药科技发展计划项目(MS2022067); 徐州市卫生健康委科技项目(XWKYHT20230081); 江苏省研究生科研创新计划项目(SJCX24＿1550); 徐州市重点研发项目(KC22179); 2024年医疗质量(循证)管理研究项目(YLZLXZ24K008)