肠道菌群代谢产物氧化三甲胺联合左室射血分数在慢性心力衰竭患者预后中的价值

何卫斌，段新杰，王耀辉

心力衰竭（心衰）是心脏疾病的终末期表现，以慢性心力衰竭（CHF）为主，预后较差，是导致心血管疾病患者死亡的主要原因[1]。随着医疗技术的突飞猛进，人们对心衰机制的探讨也逐渐增多，研究发现，肠道菌群在心衰的发生发展中占有重要地位[2]。最初认为，心衰患者胃肠道组织多因血流灌注不足使肠黏膜缺血、肠壁水肿、通透性增加，肠道菌群位移，肠道内多种细菌及毒素进入血液循环，与心衰呈现的慢性炎症和营养不良等密切相关[3]。近年随微生物代谢组学和宏基因组学发展，肠道菌群组成及其代谢产物成为心力衰竭机制研究的新热点[4]。氧化三甲胺（TMAO）是肠道菌群重要代谢产物，既往研究显示TMAO与细胞渗透压维持和蛋白质折叠等相关[5]。近年来研究发现，高水平TMAO可致急性冠脉综合征，与不良预后相关，且该高风险独立于传统心血管危险因素，但关于其与CHF预后的关系尚不清楚[6]。左室射血分数（LVEF）作为心脏收缩功能重要指标在CHF患者临床治疗监测和预后评估中占有一定地位，但单一指标敏感度和特异度欠佳，寻找更多指标以进行联合检测十分重要[7]。本研究选取120例CHF患者作为研究对象以探讨TMAO和LVEF联合检测在慢性心力衰竭患者预后中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2017年1月至2018年6月于平顶山市第一人民医院心内科收治的120例CHF患者作为CHF组，纳入标准：所有患者均符合《中国心力衰竭诊断和治疗指南2014》中CHF诊断标准[8]；肝肾功能、电解质、心肌酶及心脏超声指标等基本正常。排除标准：①合并严重心脏瓣膜疾病及急性冠脉综合征等；②已行心脏置换术；③合并恶性肿瘤；④合并胃肠道疾病；⑤合并其它严重内科疾病。CHF组中男性80例，女性40例；平均（56.39±10.23）岁。同期选取100例健康体检者作为对照组，其中男性68例，女性32例；平均（57.07±10.78）岁。两组在性别和年龄等一般资料上比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。所有研究对象及家属均签署知情同意书，且通过本院伦理委员会批准。

1.2 研究方法

1.2.1 血浆TMAO水平检测 收集CHF组入院次日和对照组体检当日空腹外周血5 ml，于EDTA抗凝管中混匀，4000 r/min离心10 min，吸取血浆于EP管中，于液氮罐速冻后转移至-80 ℃冰箱保存，待标本集齐后一起检测。采用稳定同位素稀释高效液相色谱串联质谱技术检测各标本中血浆TMAO水平，试剂盒购自美国Sigma公司，仪器为6420 Triple Quad三重四级杆质谱仪和1260 Infinity高效液相色谱仪（均购自美国Agilent公司），具体步骤由专业技术人员完成。

1.2.2 LVEF检查 由同一组超声科医生完成所有研究对象心脏超声检查，仪器为Vivid-E9型彩色多普勒超声诊断仪（购自美国GE公司），超声探头频率为3 Hz，参照美国超声心动图学会LVEF检测方法—Simpson法[9]，常规同步连接心电图，嘱被检查者左侧卧位，必要时平卧，平静呼吸，调节心内膜至最清楚，用单平面Simpson程序自动存储3个以上稳定周期动态图像以供回放分析及后处理，于T波终末处和R波顶点手动勾画左室心内膜，测量LVEF。

1.3 随访 对CHF组所有患者随访2年，以主要心血管不良事件（MACE）发生情况（心源性死亡和CHF急性发作）为终点进行记录，根据MACE是否发生将CHF组分为预后良好（无MACE）组和预后不良（MACE发生）组。

1.4 统计学分析 用SPSS 21.0统计学软件进行数据分析。其中计量资料用平均数±标准差（±s）描述，组间比较用独立样本t检验；计数资料用%描述，组间比较采用χ2检验；相关分析用Pearson法；绘制受试工作者曲线（ROC）分析TMAO和LVEF对CHF预后的判断价值，其中ROC曲线下面积比较用Z检验；以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CHF组和对照组TMAO和LVEF比较 与对照组比较，CHF组血浆TMAO水平明显升高，但LVEF水平明显降低，且差异均有统计学意义（P＜0.05），表1。

2.2 预后不良组与预后良好组TMAO和LVEF比较 120例CHF组患者中随访2年均无失访，其中预后不良组（MACE发生）45例，预后良好（无MACE）组75例；与预后良好组比较，预后不良组血浆TMAO水平明显升高，但LVEF水平明显降低，且差异均有统计学意义（P＜0.05），表2。

2.3 TMAO和LVEF的关系 经Pearson相关分析得知， CHF组TMAO和LVEF呈明显负相关（P=0.014），r值为-0.628（图1）。

2.4 TMAO和LVEF对CHF预后的判断价值 绘制ROC曲线图（图2）分析，TMAO和LVEF均可判断CHF预后（P＜0.05），其中TMAO判断效能略高于LVEF，但差异无统计学意义（P=0.382），TMAO-LVEF两者联合判断效能最佳（P＜0.05），表3。

3 讨论

CHF是一种心脏结构或功能性改变导致心室泵血或充盈功能低下的终末期疾病，有数据统计我国CHF患者高达400万人，其生活质量显著降低，多次反复住院导致家庭经济负担加重，虽经多种方案积极治疗，但其预后较差[10]。因此，寻找针对CHF患者有效生物学指标对提高CHF早期诊断率、监测治疗疗效及预测预后十分重要。近年来，关于CHF新型标志物的研究越来越多，包括LVEF、可溶性ST2和血管生成素2等，至今仍无统一标准[11]。

表1 CHF组和对照组TMAO和LVEF比较（s）

表1 CHF组和对照组TMAO和LVEF比较（s）

注：CHF：慢性心力衰竭；TMAO：氧化三甲胺；LVEF：左室射血分数

组别 例数 TMAO（μmol/L） LVEF（%）CHF组 120 6.86±1.53 43.93±4.47对照组 100 2.45±0.38 58.36±1.38 t值 - 28.101 31.062 P值 - 0.000 0.000

表2 预后不良组与预后良好组TMAO和LVEF比较

图1 TMAO和LVEF的Pearson相关分析图

图2 TMAO和LVEF判断CHF预后的ROC曲线图

LVEF作为临床心血管疾病最常用的左心室收缩功能指标，在临床心衰诊断、治疗及预后中均具有一定价值。Mcdonagh等[12]研究发现，心衰患者中LVEF＜30%，4年死亡率（21%）显著高于LVEF＞30%的患者（4%）。而Curtis等[13]文献中的LVEF值与前述不同，其认为LVEF＜15%的心衰患者3年死亡率（51.7%）明显高于LVEF为36%~45%的患者（25.6%）。本研究中，CHF组LVEF水平明显低于对照组健康体检人群，说明LVEF水平较低是CHF的重要表现，与前述观点一致。此外，本研究还发现在CHF患者中预后不良组LVEF水平明显低于预后良好组，说明CHF患者中LVEF水平越低，预后越差。以上关于LVEF界点值目前尚无统一标准，但均提示LVEF与CHF预后密切相关。本研究后续进行ROC曲线分析发现，LVEF可判断CHF患者预后，其敏感性和特异性分别为70.5%和65.3%，与于潇等[14]部分结论一致，但敏感性和特异性均略大于本研究，可能与样本量及研究对象个体差异等相关。

研究发现，CHF患者肠道血液灌注减少，肠黏膜出现缺血性损伤，肠道通透性相应增加，最终导致肠道菌群改变[15]。健康成年人肠道菌群有超过500种以上的微生物，不仅可协助宿主消化吸收食物，还可促进黏膜屏障发育及功能调节，在营养物质摄取代谢控制和免疫组织成熟中占有一定地位[16]。研究发现，肠道菌群还与胃肠道疾病、糖尿病、肥胖症、癌症及心血管疾病等多种疾病发生发展显著相关；更有部分学者根据肠道菌群在心力衰竭发病中的作用建立了“心力衰竭肠道假说”[17]。有学者发现，CHF患者粪便中弯曲杆菌、志贺菌、沙门菌和耶尔森菌等致病性菌群丰度明显高于健康人群，提示CHF患者肠道菌群失调[18]。近年研究发现，肠道菌群代谢产物与CHF发生密切相关，TMAO是其中一种新型肠道菌群代谢指标，肠道菌群可通过代谢卵磷脂、胆碱和肉碱等生成三甲胺（TMA），而TMA经肝脏代谢生成TMAO，与机体胆固醇代谢、泡沫细胞形成、血小板聚集、血栓形成及胰岛素抵抗等密切相关，可作为预测心血管疾病的早期独立风险因子[19]。研究显示，调整患者饮食结构、改善肠道菌群组成和降低血浆TMAO水平有可能降低心血管疾病风险[20]。在本研究中，CHF患者血浆TMAO水平明显高于对照组健康体检人群，提示CHF患者肠道代谢异常。本研究还发现，CHF患者中预后不良者血浆TMAO水平明显高于预后良好者，提示血浆TMAO水平越高，CHF预后越差，这与张瑗等[21]部分结果一致，提示TMAO在CHF预后判断中可能存在一定价值。以上提示LVEF和TMAO均与CHF预后相关，那两者是否存在一定联系？本研究通过Pearson相关分析发现，LVEF和TMAO呈明显负相关，说明高水平TMAO可降低患者LVEF值，是TMAO促进CHF发生发展的一个可能机制，但具体途径有待后续探讨。此外，本研究后续绘制ROC曲线分析发现，TMAO可判断CHF预后情况，但其敏感性和特异性并非十分理想，与LVEF判断效能差异不明显。目前学界主流观点认为可通过联合检测提高其敏感性和特异性，在本研究中，TMAO-LVEF联合检测显著提高了其对CHF预后的判断效能，其敏感性和特异性升高至85.7%和80.6%。

表3 TMAO和LVEF判断CHF预后的ROC曲线结果

综上认为，TMAO联合LVEF对CHF患者预后有较好的判断价值，可供临床参考[22]。但本研究受样本量和观察时间限制存在一定局限性，后续需行更多样本量及更长观察时间的前瞻性研究，以进一步证实两者联合对CHF患者预后的判断价值，并探讨相关作用机制，为临床提供更有价值的理论依据。