睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea)是一种常见的睡眠障碍,其特征是睡眠期间呼吸反复中断,导致血氧水平下降和二氧化碳蓄积。这种间歇性低氧状态会引发全身性生物学改变,显著增加心血管疾病风险。然而,其背后的分子机制一直未完全阐明。近日,在ASM Microbe 2026会议上,加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)的研究团队揭示了一个令人意外的肠道-心脏连接:肠道微生物通过改变胆汁酸信号,经由法尼醇X受体(farnesoid X receptor, FXR)驱动动脉粥样硬化斑块的形成。
胆汁酸:从消化助手到信号分子
胆汁酸由肝脏产生,储存于胆囊,并在进食后释放到肠道帮助脂肪消化。但近年研究显示,胆汁酸的功能远不止于此——它们作为信号分子,通过与全身多种受体相互作用,调节代谢和免疫过程。先前研究已证实,肠道微生物可以修饰胆汁酸,影响动脉粥样硬化的进展。由于胆汁酸可进入血液循环,它们能够影响远隔器官和组织。
研究第一作者、加州大学圣地亚哥分校的Celeste Allaband博士(DVM, Ph.D.)表示:“我们从之前的研究中相当确信,胆汁酸,尤其是经过微生物修饰的胆汁酸,是调节疾病的关键。因此我们想知道,当其中一个关键受体缺失时会发生什么——疾病是否会消失?”
FXR缺失显著减少动脉斑块
为了探索这一问题,研究团队设计了两组小鼠模型。一组是基因上易患心脏病的ApoE敲除小鼠(ApoE knock-outs),另一组是同样易患心脏病但同时缺乏胆汁酸受体FXR的小鼠(ApoE/FXR knock-outs)。两组小鼠分别暴露于正常睡眠条件(室内空气)或模拟睡眠呼吸暂停的条件(间歇性低氧)。研究期间,通过粪便样本分析肠道微生物和代谢物;实验结束时,测量动脉中积累的脂肪斑块量。
结果令人震惊:缺乏FXR受体的小鼠在主动脉和主动脉弓中形成的斑块显著减少。尽管肺动脉中仍有一些斑块形成,但总体负担大幅降低。此外,模拟睡眠呼吸暂停条件对肠道微生物组和体内代谢物集合的影响也较小。
Allaband博士强调:“我们的研究表明,FXR宿主受体——可被胆汁酸激活或失活——在睡眠呼吸暂停样条件下驱动动脉脂肪斑块积累中起核心作用。引人注目的是,当从小鼠中去除这一受体时,某些区域的动脉斑块发展显著下降,肠道微生物组的紊乱也被最小化。”
机制解析:微生物-胆汁酸-FXR轴
这一发现揭示了“微生物-胆汁酸-FXR轴”在睡眠呼吸暂停相关心血管损伤中的关键作用。具体而言,间歇性低氧可能改变肠道微生物组成,进而影响胆汁酸的修饰过程。某些微生物修饰的胆汁酸(如脱氧胆酸等次级胆汁酸)能够激活FXR受体,后者在肝脏和肠道中调控脂质代谢、炎症反应和葡萄糖稳态。当FXR被过度激活时,可能促进动脉粥样硬化斑块的形成。
研究团队还鉴定出几种特定的胆汁酸,值得进一步探索其作为治疗靶点的潜力。Allaband博士指出:“这些结果告诉我们,微生物修饰的胆汁酸以及它们通过我们敲除的受体(FXR)进行信号传导的方式,似乎是我们小鼠模型中睡眠呼吸暂停样条件影响的关键。我们还确定了需要进一步研究的特定胆汁酸。”
未来方向:从基础到临床
研究团队正在开展多项后续研究。一方面,他们计划检查人类数据集,以确定小鼠中观察到的相同生物学模式是否存在于睡眠呼吸暂停患者中。另一方面,他们希望直接测试关键胆汁酸的补充是否能预防或减轻疾病。此外,他们还考虑将关键微生物作为益生菌进行预防性给药。
如果类似效应在人类中得到证实,未来疗法可能靶向胆汁酸、FXR受体或有益肠道微生物,以预防或减少睡眠呼吸暂停相关的心血管并发症。这一发现为全球数百万睡眠呼吸暂停患者带来了新的希望。