抗菌藥物靜脈給藥對血漿氧化三甲胺水平的影響*

王時云，陳露露，，方 青，李 超，歐陽冬生，3，李曉暉，4，舒海媚，羅春陽△

（1. 湘南學院附屬醫院，湖南郴州 423000； 2. 復雜基質樣本生物分析湖南省重點實驗室，湖南長沙 410000；3. 中南大學湘雅醫院臨床藥理研究所，湖南長沙 410000； 4. 中南大學湘雅藥學院，湖南長沙 410000；5. 湘南學院藥學院，湖南郴州 423000）

抗菌藥物為臨床不可替代的抗感染藥物，但隨著應用的增多，其藥品不良反應/ 藥品不良事件（ADR/ADE）也日益顯現，如影響肝腎功能、引起胃腸道反應、造成心血管不良事件等，甚至導致患者死亡。如何在合理使用抗菌藥物的同時減少ADR/ADE 的發生具有重大現實意義。氧化三甲胺（TMAO）會引起血管內皮紊亂和斑塊不穩定［1-2］，可作為心血管疾病（CVD）的預警因子［3］。其與代謝性疾病、神經系統疾病、肝腎功能損傷、腫瘤等多種疾病［4-5］的發生和發展密切相關，與肥胖［6］、衰老［7］、虛弱［8］等身體狀態也有關聯，是多種疾病潛在的預警因子。抗菌藥物在抑制或殺滅病原體的同時，會改變機體原有菌群的組成和功能，進而影響菌群代謝產物TMAO 水平［9］。有研究表明，雙香豆素可保護微生物群中的擬桿菌屬等有益菌免受紅霉素的影響［10］，但不影響紅霉素對主要病原體發揮作用。若能開發出特定“解毒劑”保護被抗菌藥物“誤傷”的共生菌，或能為抗菌藥物ADR/ ADE 的有效防控提供新思路，為靶向TMAO 開發新的治療方案尋找新途徑。為此，本研究中考察了抗菌藥物靜脈給藥時血漿TMAO 水平的影響因素。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 資料采集

納入標準：年齡18～80歲；合并感染性疾病，且使用抗菌藥物靜脈給藥治療超過7 d。本研究經湘南學院附屬醫院醫學倫理委員會批準（審批號為K201900801）。受試者簽署知情同意書。

排除標準：胃腸或肝腎功能異常；妊娠期或哺乳期；服用避孕藥；有惡性腫瘤史。

臨床信息和樣本采集：選取湘南學院附屬醫院2020年10月至2021年8月收治的228例患者（男130例，女98 例），收集患者的人口統計學資料，實驗室檢查結果，使用抗菌藥物的種類及時長，合并用藥信息，是否患有心血管疾病。抗菌藥物包括β-內酰胺類和喹諾酮類，前者包括頭孢菌素類（頭孢哌酮舒巴坦、頭孢噻肟、頭孢西丁等）及青霉素類（哌拉西林他唑巴坦、哌拉西林舒巴坦等），后者包括莫西沙星、左氧氟沙星。合用益生菌包括雙歧桿菌三聯活菌片、雙歧桿菌四聯活菌片和酪酸梭菌活菌片。

1.2 TMAO 檢測

分別在患者使用抗菌藥物治療前24 h 內和治療后7 d時采集清晨空腹（禁食8 h以上）靜脈血，離心，分離，得血漿。取血漿樣本50 μL，置2 mL 96 孔深孔板中，加入內標工作液（TMAO - d9）150 μL，封板，振蕩渦旋120 s，4 000 r/ min 離心15 min，取上清液50 μL，置深孔板中，加入450 μL 超純水，封板，振蕩渦旋120 s，4 000 r/ min 離心5 min，取上清液2 μL。采用超高效液相色譜串聯質譜（UPLC - MS/ MS）法檢測血漿TMAO水平，多反應監測（MRM）模式，內標法定量。主要檢測儀器包括AB 6500+型質譜儀（美國AB SCIEX 公司）與UPLC I - Class 型超高效液相色譜儀（美國Waters公司）。

1.3 統計學處理

采用SAS 9.4統計學軟件分析。計量資料以±s表示，行t檢驗；計數資料以率（%）表示，行方差分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 抗菌藥物使用前后TMAO 水平

與用藥前比較，228 例患者使用抗菌藥物后血漿TMAO 水平顯著降低［（85.82 ± 242.37）ng/ mL 比（223.93±307.12）ng/mL，P＜0.01］。詳見圖1。

圖1 抗菌藥物使用前后TMAO水平Fig.1 TMAO levels before and after the use of antibiotics

2.2 性別及年齡的影響

患者TMAO 水平在不同性別患者之間無顯著差異［（223.33±273.39）ng/mL比（224.72±348.33）ng/mL，P= 0.16］，且隨著年齡的增長總體呈升高趨勢。詳見表1及圖2。

表1 年齡對TMAO水平的影響（±s，ng/mL，n=228）Tab.1 Effects of age on the TMAO level（±s，ng/mL，n=228）

表1 年齡對TMAO水平的影響（±s，ng/mL，n=228）Tab.1 Effects of age on the TMAO level（±s，ng/mL，n=228）

注：與18～25 歲或26～35 歲比較，#P ＜ 0.05，##P ＜0.01。圖2同。Note：Compared with that in patients at 18 - 25 or 26 - 35 years，#P ＜ 0.05，##P ＜0.01（for Tab.1 and Fig.2）.

年齡18～25歲26～35歲36～55歲例數9 14 62 C C年齡56～65歲66～75歲≥76歲例數42 70 31 268.70±383.36#250.96±299.26##280.07±403.15#67.77±55.90 63.24±58.95 189.71±265.07

圖2 各年齡段患者TMAO水平Fig.2 TMAO levels in patients at different ages

2.3 抗菌藥物種類的影響

112 例單用β - 內酰胺類后的TMAO 水平為（159.21 ± 406.42）ng/ mL，較使用前的（268.79 ±350.59）ng/mL顯著降低（P＜0.01），9例單用喹諾酮類后的TMAO 水平為（40.92± 593.49）ng/mL，與使用前的（235.40 ± 263.84）ng/ mL 比較無顯著差異（P>0.05）。詳見圖3。

圖3 不同種類抗菌藥物對TMAO變化值的影響Fig.3 Effects of different kinds of antibiotics on TMAO variation

2.4 抗菌藥物使用時長的影響

與抗菌藥物使用不超過14 d 的兩組比較，抗菌藥物使用15～21 d 時，TMAO 水平顯著降低（P＜ 0.05）。詳見表2及圖4。

表2 抗菌藥物使用時長對TMAO變化值的影響（±s，ng/mL）Tab.2 Effects of duration of antibiotic use on TMAO variation（±s，ng/mL）

表2 抗菌藥物使用時長對TMAO變化值的影響（±s，ng/mL）Tab.2 Effects of duration of antibiotic use on TMAO variation（±s，ng/mL）

注：與1～7 d或8～14 d比較，*P ＜ 0.05。Note：Compared with that after treatment with antibiotics for 1 - 7 d and 8 - 14 d，*P ＜ 0.05.

ΔC-298.98±481.64*-100.11±130.74使用時長1～7 d 8～14 d例數62 122 ΔC-127.30±294.96-112.79±352.00使用時長15～21 d>22 d例數23 9

圖4 抗菌藥物使用時長對TMAO變化值的影響Fig.4 Effects of duration of antibiotic use on TMAO variation

2.5 合用益生菌的影響

與合用益生菌（11例）比較，未合用益生菌（217例）患者的血漿TMAO變化值較大［（-266.62±262.20）ng/mL比（-131.60±350.15）ng/mL］，但差異無統計學意義（P>0.05）。詳見圖5。

圖5 益生菌對TMAO變化值的影響Fig.5 Effects of probiotics on TMAO variation

2.6 合并CVD 的影響

與感染未合并CVD 患者（123 例）比較，感染合并CVD 患者（105 例）的血漿TMAO 水平顯著升高［（286.28±344.43）ng/mL比（170.62±261.06）ng/mL，P＜0.01］。詳見圖6。

圖6 心血管疾病對TMAO水平的影響Fig.6 Effects of CVD on TMAO levels

2.7 感染性指標與TMAO 水平的相關性

C 反應蛋白（CRP）、白細胞計數（WBC）、中性粒細胞比率（NEUT%）、紅細胞沉降率（ESR）、降鈣素原（PCT）與TMAO 水平均無顯著相關性（P> 0.05）。詳見表3及圖7。

表3 感染性指標檢測值與TMAO水平的相關性Tab.3 Correlation of infectious indicators with TMAO level

圖7 感染性指標檢測值與TMAO水平的相關性A.CRP - TMAO B.WBC - TMAO C.NEUT% - TMAO D.ESR - TMAO E.PCT - TMAOFig.7 Correlation of infectious indicators with TMAO level

3 討論

臨床和動物研究結果表明，抗菌藥物可降低血漿TMAO 水平［3，11］。但在真實醫療環境中，抗菌藥物治療如何影響TMAO尚未明晰。本研究中考察了抗菌藥物靜脈給藥時對患者血漿TMAO水平的影響，且進一步評估了各種潛在影響因素的作用。對于患嚴重感染性疾病的患者，臨床多以靜脈輸注大劑量抗菌藥物治療，但靜脈輸注抗菌藥物會影響腸道菌群［12-13］。β - 內酰胺類抗菌藥物經膽道排泄，腸內藥物濃度高，對腸道菌群影響明顯［14］；腸道菌群多為厭氧菌，由于喹諾酮類對厭氧菌作用弱，故無論是何種給藥途徑對腸道菌群影響均小；氨基苷類口服給藥時可引起腸道菌群改變，但腸道外給藥時，由于其主要通過尿液排泄，腸道內濃度低，對腸道菌群影響較小。本研究結果表明，單用β-內酰胺類抗菌藥物可顯著降低血漿TMAO水平，而單用喹諾酮類抗菌藥物則無此作用。抗菌藥物治療15～21 d 時，TMAO 水平進一步降低，表明抗菌藥物的使用時長可能影響TMAO的變化程度，但使用時長≥22 d時TMAO水平未進一步降低。這可能是由于各組樣本量不統一所致，需要進一步擴大樣本量及統一各組樣本量進一步分析。

益生菌為一種有利于宿主的非致病性微生物［15］，可通過特定方式調控腸道菌群，維持菌群平衡。補充益生菌同樣可降低菌群代謝產物TMAO水平。一項雙盲隨機對照試驗發現，補充混合益生菌（含嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌GG、動物雙歧桿菌、長雙歧桿菌的菌株）可降低更多受試者在磷脂酰膽堿挑戰測試后TMAO的升高程度［16］。補充植物乳桿菌ZDY04 也可通過調節小鼠中毛螺菌科、Erysipelotrichaceae 科、擬桿菌科和Mucispirillum 屬的相對豐度，顯著降低血清TMAO 和盲腸三甲胺（TMA）水平［17］。本研究中，合用與未合用益生菌組的TMAO水平無顯著差異，考慮主要與合用益生菌組的樣本量過少有關。

本研究中，TMAO 水平與年齡增長呈顯著正相關，且與合并CVD 顯著相關，這與文獻［18 - 19］相符。同時，年齡也可能是TMAO 水平的影響因素。有隊列研究表明，TMAO 水平隨年齡的增長而升高［20］。本研究結果也顯示，年齡越大的患者TMAO 水平更高，但不排除由于年齡大合并CVD的患者數增加導致。

目前，有關TMAO是否與炎性因子的表達相關尚存爭議。有學者提出，炎癥介導了TMAO在CVD中的作用。有研究表明，血漿TMAO 水平的升高與CRP，TNF - α，IL - 6 的表達增強有關［21-22］。也有臨床研究及薈萃分析表明，TMAO水平與CRP水平呈正相關［23-24］。但也有實驗結果顯示，TMAO水平與CRP水平無相關性［25-26］。本研究結果提示，TMAO水平與CRP水平及其他感染性指標均無相關性。

綜上所述，本研究中基于真實醫療場景，發現了β - 內酰胺類抗菌藥物靜脈給藥能顯著降低感染性疾病患者血漿TMAO水平，且可能與抗菌藥物的使用時長有關。雖然盡量接近真實地反映了實際臨床應用中靜脈輸注抗菌藥物對腸道菌群代謝產物TMAO 水平的影響，但尚存局限性，具體表現如下。1）抗菌藥物種類有限，僅研究了β-內酰胺類、喹諾酮類，未來可納入如甲硝唑等針對厭氧菌的硝咪唑類，或如利福昔明等可增加雙歧桿菌和乳桿菌豐度的腸道不可吸收的廣譜抗菌藥物［26-27］；2）樣本例數有限，后續將持續擴大樣本，進一步探討和驗證感染性指標與TMAO的相關性；3）未深入研究腸道菌群的變化，未來擬收集患者糞便樣本進行菌群研究，進一步篩選出抗菌藥物調節TMAO 的菌株，基于TMAO 防控抗菌藥物ADR/ ADE，以及開發新的抗菌藥物，從而為增加TMAO相關疾病的治療手段提供有利證據。