肠道微生物及其代谢产物与心力衰竭相关性研究

蔡斌 张振东 王宏伟△

(1.上海市奉贤区中心医院心内科，上海 201400；2.安徽理工大学，安徽 淮南 232001)

心力衰竭作为临床常见的心血管疾病，也是各类心脏疾病的终末阶段，在我国的患病率呈现日渐升高趋势，成为危害人们身心安全的常见病。有研究[1-2]指出，肠道在心力衰竭的发生机制上意义重大，其中肠道通透性以及细菌生物膜的增多可造成营养不良以及炎症状态。而心力衰竭患者通常伴有慢性炎症反应，并与肠道形态特征、功能、细菌菌群存在一定关联。经分析发现，心力衰竭患者大小肠的肠壁厚度与通透性不断增加，可导致粘附在肠黏膜上的细菌种群随之提升，因此细菌或者毒素经肠道至血液的转移与全身炎性反应息息相关[3-4]。另外肠道微生物代谢物失衡也可引起心力衰竭患者肠道营养不良、心脏功能障碍等，临床发现氧化三甲胺(TMAO)参与了心力衰竭的发展，其水平可成为判断患者预后的指标[5]。但目前临床尚无肠道微生物及其代谢产物与心力衰竭相关性的报道，因此本文展开试验，报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择我院2020年12月至2021年12月纳入的心力衰竭患者45例作为研究组，另选择同一时间纳入的37名健康体检者作为对照组。研究组男24例，女21例，年龄43～70岁，平均年龄(58.26±1.71)岁，心功能Ⅱ级29例，心功能Ⅲ级16例，体质量20～25 kg/m2，平均体质量(23.44±0.92)kg/m2；对照组男20例，女17例，年龄41～72岁，平均年龄(58.45±1.66)岁，体质量19～24 kg/m2，平均体质量(23.01±0.74)kg/m2。入组标准：(1)研究组符合《中国心力衰竭诊断和治疗指南》[6]中诊断标准，经心电图、胸片等检查确诊；(2)研究组心功能分级处于Ⅱ～Ⅲ级；(3)观察对象及亲属签订同意书；(4)自愿参与本次试验，意识正常。剔除标准：(1)试验前服用益生菌或者抗生素者；(2)合并自身免疫性疾病、感染、恶性肿瘤、急性冠状动脉综合征者；(3)合并脑血管栓塞、呼吸系统疾病等影响肠道微生物的疾病。各组一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2方法 收集所有观察对象入院后24 h内的粪便标本，并置于-80℃冰箱，严格遵照试剂盒要求提取粪便标本DNA，选择qRT-PCR反应测定肠道菌群，其中反应体系25 μL，包含DNA模板2.5 μL，ROX 12.5 μL，PCR上下游引物分别0.25 μL，去离子水9.5 μL，反应条件设置成95℃，10 s，60℃，60 s，重复40次，计算肠道菌群数量。清晨抽取所有观察对象空腹静脉血5 mL，离心10 min，选择自动生化分析仪(日立HITACHI7600-020型)，检测空腹血糖、肝肾功能以及血脂水平。另按照酶联免疫吸附法检测B型钠尿肽(BNP)，免疫比浊法检测C反应蛋白(CRP)。选择彩超系统(VIVID 7)开展超声心动图检查，依据Simpson’s双平面法检测左室射血分数(LVEF)。最后利用稳定同位素稀释高效液相色谱串联质谱技术测定TMAO水平。

1.3观察指标 比较各组肠道菌群数量；对比各组BNP、CRP、LVEF、TMAO指标；分析肠道菌群及代谢产物与BNP、CRP、LVEF的相关性。

2 结 果

2.1肠道菌群数量的比较 心功能Ⅲ级的拟杆菌、双歧杆菌、乳杆菌低于心功能Ⅱ级、对照组，但酵母样真菌、大肠埃希菌高出心功能Ⅱ级、对照组(F=47.230、30.960、32.930、54.280、18.130，P均<0.05)。见表1。

表1 肠道菌群数量的比较

2.2BNP、CRP、LVEF、TMAO指标的比较 心功能Ⅲ级的BNP、CRP、TMAO高出心功能Ⅱ级、对照组，但LVEF低于心功能Ⅱ级、对照组(F=4306.120、52.790、111.300、63.430，P均<0.05)。见表2。

表2 BNP、CRP、LVEF、TMAO指标的比较

2.3肠道菌群及代谢产物与BNP、CRP、LVEF的相关性 拟杆菌、双歧杆菌、乳杆菌与BNP、CRP呈现负相关性，但与LVEF呈现正相关性；酵母样真菌、大肠埃希菌、TMAO与BNP、CRP呈现正相关性，但与LVEF呈现负相关性(P<0.05)。见表3。

表3 肠道菌群及代谢产物与BNP、CRP、LVEF的相关性

3 讨 论

机体的胃肠道通常聚集了大量的非致病性共生微生物，临床通常将此类微生物及其代谢产物称为肠道微生物群，主要为机体肠道环境提供多功能的安全屏障。肠道菌群不仅在消化吸收营养物质上意义重大，同时与多种肠内外疾病存在一定关系，例如炎症性疾病、肥胖、非酒精性脂肪肝炎、其他代谢疾病等。加上肠道微生物能够在宿主机体中分泌生物活性代谢物，并对宿主健康造成一定危害，其中肠道微生物的代谢产物以TMAO为主[7-8]。而心力衰竭作为心血管疾病患者死亡的重要原因，患者的肠道通透性明显提升，极易使得肠道菌群易位，并增加内毒素水平，促进炎性因子过度表达，进一步加重病情[9-10]。目前虽然已有研究显示肠道菌群对宿主健康的潜在作用，但肠道微生物及代谢产物与心力衰竭的相关性尚无报道。

通常情况下，健康者的肠道菌群为拟杆菌门、厚壁菌门，一旦心力衰竭发生后，其肠道功能发生变化，主要体现在低灌注、淤血以及通透性升高等方面。另外心力衰竭患者肠道菌群改变对于病情加重的影响途径包含肠道上皮屏障损伤、微生物介导下代谢产物改变[11]。而TMAO作为肠道微生物的代谢产物，其参与心力衰竭的作用机制较多，例如激活炎症通道、引起心肌肥厚以及纤维化、促进心肌细胞T小管重塑后影响心脏收缩功能、危害肾功能后加重病情，因此TMAO与心力衰竭可能存在一定关系[12-13]。除此之外，BNP、CRP、LVEF与心力衰竭的关系已被临床证实，其中BNP属于心衰标志物，在健康者血清中的表达较低，若产生心室负荷压力升高、心室体积扩大等病变后，机体可分泌大量BNP，因此该指标在评价心力衰竭上具有重要作用[14]。CRP作为急性反应蛋白，主要评估各类感染性疾病以及炎症，在健康者机体中含量较低，一旦出现炎性反应后，其水平显著升高。LVEF则是反映心功能的主要指标，心力衰竭患者的LVEF水平明显减低，且随着心功能等级升高，其水平随之降低[15]。本研究结果显示，各组的肠道菌群数量、BNP、CRP、TMAO、LVEF差异明显(P<0.05)，拟杆菌、双歧杆菌、乳杆菌与BNP、CRP负相关，与LVEF正相关；而酵母样真菌、大肠埃希菌、TMAO与BNP、CRP正相关，与LVEF负相关(P<0.05)，说明肠道微生物及TMAO与心力衰竭的关系密切，可成为判断病情的指标。

综上所述，肠道微生物及其代谢产物与心力衰竭存在密切关系，肠道菌群失衡在疾病发生发展中意义重大，应受到临床关注。