本文档是发表於 *Scientific Reports*(2020年)的一项原创研究论文。研究團隊由P. Piñon-Esteban等來自西班牙複雜醫院大學研究所、生物醫學研究所及心血管網絡中心的研究人員組成。
學術背景 該研究關注急性冠脈綜合徵(Acute Coronary Syndrome, ACS),特別是ST段抬高型心肌梗死(ST-elevation myocardial infarction, STEMI)的發病機制。長久以來,慢性炎症被認為是動脈粥樣硬化的重要驅動因素,而感染源(尤其是細菌)可能在其中扮演關鍵角色。既往研究提示,肺炎衣原體(*Chlamydia pneumoniae*)、幽門螺桿菌(*Helicobacter pylori*)以及牙周病原體等細菌可能與動脈粥樣硬化的發生發展有關。然而,這些細菌與急性心肌梗死(Acute Myocardial Infarction, AMI)特別是導致血管阻塞的血栓形成之間的直接關係,尚未完全闡明。近期有少數研究在STEMI患者的血栓中檢測到了口腔來源細菌的DNA,但結果並不一致,且相關證據有限。基於此,本研究團隊旨在探究是否存在特定的細菌DNA存在於接受直接經皮冠狀動脈介入治療(Primary Percutaneous Coronary Intervention, PPCI)的STEMI患者的血栓樣本中,並同時檢測其外周動脈血,以釐清細菌存在是局部作用還是全身性菌血症的結果。具體研究目標是:檢測一系列與慢性炎症相關的細菌(包括肺炎衣原體、幽門螺桿菌、肺炎支原體)以及牙周和牙髓相關細菌的DNA是否存在于STEMI患者的血栓物質中。
詳細研究流程 本研究是一項觀察性研究,其工作流程主要涵蓋患者與樣本收集、DNA提取、細菌DNA檢測(實時聚合酶鏈式反應,Real-time PCR)和數據分析四個主要階段。
第一階段:患者納入與樣本採集。 研究連續納入了2013年3月至2016年1月期間,在西班牙一家醫院接受PPCI治療並成功進行血栓抽吸的175名STEMI患者。在標準的PPCI手術過程中,使用無菌設備從罪犯血管中抽吸血栓物質,並將其立即保存在無熱原的EP管中,隨後置於液氮中冷凍。同時,通過動脈鞘管採集5毫升外周動脈血樣本,並在-80°C下凍存直至分析。樣本收集不影響患者的常規治療。所有參與者均簽署了知情同意書。研究最終從這175份初始樣本中排除了66份,原因是從血栓抽吸物中提取的DNA未能達到預設的質量(濃度≥5 ng/μL)和純度(260/280比值≥1.5)標準。因此,最終納入分析的研究組由109名患者的血栓樣本組成。對於血栓樣本中檢測到細菌DNA(DNA陽性)的患者,研究者額外對其對應的凍存外周血樣本進行了DNA提取和分析。
第二階段:DNA提取。 對於血栓樣本,使用illustra DNA提取試劑盒並配合專門設計的機械組織破碎方法進行基因組DNA提取。DNA的濃度和純度使用NanoDrop分光光度計進行測定。對於外周血樣本(僅限血栓DNA陽性者),使用Gentra Puregene血液試劑盒進行基因組DNA分離。
第三階段:細菌DNA檢測。 本研究檢測的核心方法是使用探針法的實時PCR。研究者設計了針對12種特定細菌的引物和探針(Universal Probe Library探針)。這12種目標細菌包括:放線共生放線桿菌(*Aggregatibacter actinomycetemcomitans*)、肺炎衣原體(*Chlamydia pneumoniae*)、鏈球菌(*Viridans group streptococci*)、牙齦卟啉單胞菌(*Porphyromonas gingivalis*)、具核梭桿菌(*Fusobacterium nucleatum*)、福賽斯坦納菌(*Tannerella forsythia*)、齒垢密螺旋體(*Treponema denticola*)、幽門螺桿菌(*Helicobacter pylori*)、肺炎支原體(*Mycoplasma pneumoniae*)、金黃色葡萄球菌(*Staphylococcus aureus*)、中間普雷沃菌(*Prevotella intermedia*)以及變異鏈球菌(*Streptococcus mutans*)。此外,使用β-珠蛋白作為陽性對照以驗證提取和擴增過程的有效性,並設置了不含DNA模板的陰性對照以排除試劑污染。 實驗在LightCycler 480 II系統上進行。每個反應為單重檢測(即一次反應檢測一種病原體)。反應體系包含DNA模板、探針主混合物、引物、UPL探針以及尿嘧啶-N-糖基化酶(UNG,用於降低污染風險)。PCR程序包括:UNG活化(室溫5分鐘)、Fast-Start酶激活(95°C 10分鐘),然後進行45個循環的變性(95°C 10秒)、退火(60°C 20秒)和延伸(72°C 1秒)。結果判讀標準為:循環閾值(Ct)小於40判定為陽性;大於45判定為陰性;Ct值在40至45之間則判定為不確定。
第四階段:統計分析。 使用SPSS 19.0軟件進行數據分析。連續變量以均值(標準差)或中位數(四分位距)表示;分類變量以絕對數和百分比表示。採用Fisher精確檢驗來分析血栓樣本中細菌DNA陽性與臨床/血管造影參數之間的關聯。使用Kaplan-Meier曲線和對數秩檢驗計算無事件生存率。對於非參數數值變量的比較,使用Mann-Whitney U檢驗。P值小於0.05被認為具有統計學顯著性。
主要研究結果 1. 血栓中細菌DNA的檢出情況: 在最終分析的109例STEMI患者血栓樣本中,有10例(9.2%)檢測到了細菌DNA。檢測到的細菌DNA來自四種不同的物種: * 最常見的是鏈球菌(Viridans group streptococci),在6名患者(5.5%)中檢出。 * 其次是金黃色葡萄球菌(*Staphylococcus aureus*),在2名患者(1.8%)中檢出。 * 此外,各有一名患者的血栓中分別檢出了牙齦卟啉單胞菌(*Porphyromonas gingivalis*, 0.9%)和中間普雷沃菌(*Prevotella intermedia*, 0.9%)。 值得注意的是,研究者未在血栓樣本中檢出肺炎衣原體、幽門螺桿菌或肺炎支原體的DNA。同時,在10名血栓DNA陽性患者的對應外周動脈血樣本中,均未檢測到任何細菌DNA。
2. 臨床特徵與預後關聯分析: 將患者分為血栓DNA陽性組(10人)和陰性組(99人)進行比較。結果顯示,兩組在年齡、性別、心肌梗死位置(前壁或下壁)、糖尿病史、高血壓、血脂異常、吸煙史、多支血管病變、罪犯血管分佈以及手術成功率(TIMI III級血流)方面,均未觀察到統計學上的顯著差異。儘管糖尿病在DNA陽性組中出現的比例更高(30% vs 11.1%),但由於樣本量小,此差異未達到統計學顯著性(P=0.11)。在為期中位數420天的隨訪中,兩組在死亡率、非致死性心肌梗死復發等主要心血管事件方面也未見顯著差異。
結論與意義 本研究得出以下主要結論:首先,在一部分STEMI患者(9.2%)的冠狀動脈血栓物質中,確實存在特定口腔(牙髓及牙周)來源細菌(如鏈球菌、牙齦卟啉單胞菌等)以及金黃色葡萄球菌的DNA。其次,與此同時,這些患者的外周血中並未檢測到相應的細菌DNA,這強烈表明血栓中的細菌DNA並非來源於抽樣時存在的活動性、臨床靜默的菌血症,也基本排除了採樣過程中外部污染的可能性。綜合這些發現,研究者提出了一種可能的致病機制假說:這些細菌可能長期、潛伏地存在於動脈粥樣硬化斑塊內。它們通過誘導局部慢性炎症、產生促炎細胞因子、促進斑塊不穩定,最終可能參與觸發斑塊破裂和血栓形成,從而導致ACS的發生。這是一種局部作用機制,而非全身性感染的直接後果。
研究的亮點與價值 1. 研究目標與樣本的獨特性: 本研究直接針對STEMI事件的「罪魁禍首」——冠狀動脈血栓進行分析,而非動脈壁斑塊,為探討細菌在急性血栓形成事件中的直接作用提供了更直接的證據。 2. 對照設計的嚴謹性: 研究同時採集並檢測了血栓和外周血配對樣本。外周血中未檢出細菌DNA的結果,是支持「細菌局部作用於斑塊」假說而非「術時菌血症污染」的關鍵證據,極大地增強了發現的可信度。 3. 驗證並補充了先前研究: 本研究結果與日本和芬蘭的兩項類似研究相互印證,共同證實了口腔細菌DNA存在於心梗患者血栓中這一現象。同時,本研究未檢出肺炎衣原體等曾被廣泛研究的病原體,突出了口腔菌群可能具有的特殊相關性。 4. 提出新的研究方向: 研究明確指出了口腔細菌(特別是鏈球菌和牙周病原體)與心血管急性事件之間潛在的、以局部作用為特點的病理聯繫機制,為未來探討口腔健康(如牙周炎、牙髓感染)與心血管疾病風險的因果關係,以及評估牙科護理在心肌梗死一級/二級預防中的潛在價值,提供了重要的科學依據。
其他有價值的內容 研究者在討論部分深入探討了口腔細菌可能參與動脈粥樣硬化及血栓形成的多種潛在機制:例如,口腔細菌可通過激活CD14/Toll樣受體2複合物誘導炎症因子和單核細胞趨化蛋白的產生;牙齦卟啉單胞菌能夠水解纖維帽;鏈球菌等具有促血小板聚集的血栓形成特性。此外,研究也承認了其局限性,包括近三分之一的初始樣本因DNA質量不佳被排除,導致潛在的信息丟失;未能對檢出的所有鏈球菌進行物種水平鑒定;以及缺乏患者口腔健康狀況(如牙周炎、根尖周膿腫)的詳細臨床資料,這使得無法分析口腔感染與血栓細菌DNA檢出率之間的直接關聯。這些局限性也指明了未來研究可以改進和深入的方向。