小腸細菌過度生長與慢性心力衰竭患者心功能的關系

張賢，齊祥，董忻悅，宋昱，徐亞妹，陸飛歆，張倩，肖婳婳，林穎

(1. 復旦大學附屬中山醫院心內科，上海 200032 ； 2. 復旦大學護理學院，上海 200032； 3. 中山大學附屬第一醫院內分泌科，廣東 廣州 510080)

慢性心力衰竭(chronic heart failure, CHF)是全球慢性病防治的重點。調查顯示全球心衰患者總數已超過3 700萬，我國患者總數超過450萬[1-2]。心衰患者的心排出量不能滿足機體代謝需要，導致腸道組織的低灌注和循環瘀血。同時由于宿主免疫力下降等因素，影響腸道菌群的形態、功能、構成、分布等，這種狀態稱為腸道菌群失調。菌群失調將導致腸道屏障功能受損，細菌內毒素移位，原本位于結腸的細菌移至空腸和十二指腸，引起小腸細菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)，繼而增加內源性感染的發生，加重心衰的炎癥反應。大量研究認為腸道菌群失調與肥胖、2型糖尿病、惡性腫瘤等疾病有關[3-5]。最近的研究顯示，腸道菌群失調與CHF的發生有關，并且腸道菌群的生物活性代謝物氧化三甲胺與CHF患者預后不良相關[6]。CHF患者可能存在致病性腸道菌群的過度生長及腸道通透性增加[7]，但是CHF患者的心衰嚴重程度與SIBO的關系尚未得到充分研究。近年來，通過乳果糖氫呼氣試驗(lactulose hydrogen breath test, LHBT)診斷SIBO的報道日益增多。研究發現，以小腸液培養作為對照，LHBT診斷SIBO的敏感度為62.5%，特異度為82.0%，準確度為72.0%[8]。LHBT作為一種診斷SIBO的方法，具有方便、準確、低成本、無創傷等優勢[9]。自2000年開始，有多項國際共識和臨床指南建議使用呼氣實驗檢查SIBO。2017年的《胃腸道疾病氫和甲烷呼氣實驗：北美共識》[10]和2020年的《美國胃腸學會臨床指南：小腸細菌過度生長》[9]更明確推薦用檢測呼出氣中氫的方法檢查SIBO。本研究通過檢測CHF患者SIBO的發病率，分析其與CHF患者臨床特征的關系，探討SIBO與CHF患者心力衰竭嚴重程度的相關性，現將結果報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2018年1月到10月入住復旦大學附屬中山醫院的CHF患者160例為CHF組，其中紐約心臟協會(New York Heart Association, NYHA)心功能Ⅰ～Ⅳ級分別5、63、78、14例，同期住院非CHF患者50例作為對照組。參照《中國心力衰竭診斷與治療指南2018》[11]以及《2016年ESC急性和慢性心力衰竭診斷和治療指南》[12]，確定入選標準：① 年齡>18歲；② 存在心功能失代償的癥狀和體征；③ 門診或入院診斷為CHF或心功能Ⅰ～Ⅳ級；④ 近4周內沒有用過抗生素、乳果糖、益生菌及其他促胃腸動力的藥物；⑤ 取得患者知情同意。排除標準：① 合并急性心肌梗死、急性肺栓塞、慢性阻塞性肺疾病等急性疾病；② 合并自身免疫性疾病或風濕性疾病；③ 合并惡性腫瘤或血液系統疾病；④ 合并嚴重肝功能異常或腎功能不全；⑤ 合并消化系統疾病或有腹部手術史；⑥ 神志不清、意識障礙、交流障礙等。本研究獲得醫院倫理委員會審核批準。

1.2 方法

采用橫斷面調查法，由研究者在患者入院后收集患者的基本資料、實驗室指標。收集資料前采用統一的指導語對患者進行解釋，取得患者的知情同意。臨床基本資料包括性別、年齡、身高、體重、NYHA心功能分級、體征、合并癥、吸煙、住院用藥史。

1.2.1 實驗室指標及輔助檢查 于入院第2天抽取患者晨起空腹靜脈血液標本，收集各項血液指標，包括白細胞計數、C反應蛋白、血清總膽紅素、血清結合膽紅素、血尿素氮、血肌酐、腎小球濾過率(eGFR)、心肌肌鈣蛋白(CTnT)、N末端B型利鈉肽原(NT-proBNP)。患者入院時進行超聲心動圖檢查，由超聲醫生使用飛利浦三維心臟超聲儀記錄左房收縮末期內徑(LA)，左室舒張末期內徑(LVDD)，左室收縮末期內徑(LVDS)，舒張期室間隔厚度(IVST)，肺動脈壓(PASP)、左室射血分數(LVEF)等。

1.2.2 乳果糖氫呼氣試驗 在患者入院后第2天使用納庫侖呼氣氫分析儀(型號Sunvou-P200，尚沃醫療電子公司)測得呼氣H2濃度均值、90 min以內呼氣H2濃度增加峰值及H2峰值時間點。H2濃度為ppm(parts per million)，檢測范圍為0～500 ppm，靈敏度為1 ppm，精度±5%。連接儀器為新型D型接口。試驗底物為荷蘭蘇威制藥生產的乳果糖口服液(杜密克)。囑患者隔夜空腹12 h以上，檢查前1天晚上不飲用咖啡、茶；檢查前用20 mL洗必泰(1.0%)漱口，避免劇烈運動或其他任何導致過度通氣、呼吸頻率加快的因素；將D型接口與呼氣儀相連校準，無誤后先行基礎呼氣H2濃度檢測，囑患者深吸氣后屏氣5～15 s，再均勻地將全部氣體吹入氫呼氣儀接口內，此次為基準呼氣樣本。之后給予10 g乳果糖并口服100 mL水：隨后每30 min呼氣測量1次，維持1.5 h，一共檢驗4次。SIBO的結果評估根據2017年發布的氫呼氣檢測北美共識意見[10]，① 基線H2含量≥20 ppm；② 連續2次出現H2水平高于基線值水平12 ppm。以上兩項任意一項陽性即診斷為SIBO。

1.3 統計方法

2 結果

2.1 患者基本資料

本研究共納入符合條件的CHF患者160例，其中男性131例(81.9%)，年齡(54.80±14.00)歲，BMI(24.36±4.51)kg/m2，吸煙72例(45.0%)；對照組50例中，男性36例(72.0%)，年齡(51.28±13.73)歲，BMI(23.28±2.99)kg/m2，吸煙22例(44.0%)，兩組的年齡、性別、BMI、吸煙比例等差異無統計學意義(均P>0.05)。對照組SIBO陽性率為32.0%(16/50)，CHF組陽性率為53.8%(86/160)，差異具有統計學意義(χ2=7.214,P<0.01)。

2.2 NYHA心功能分級與SIBO發生率的關系

160例CHF患者中，按照NYHA心功能分級Ⅰ～Ⅳ級，各級患者的SIBO陽性率分別為20.0%(1/5)、36.5%(23/63)、66.7%(52/78)和71.4%(10/14)，差異具有統計學意義(χ2=16.820,P<0.01)。

2.3 SIBO陽性與SIBO陰性患者臨床資料的比較

SIBO陽性與SIBO陰性患者相比較，年齡、性別、BMI、吸煙、合并癥的差異均無統計學意義(均P>0.05)；SIBO陰性患者頸靜脈怒張、肺部啰音、下肢水腫的發生率低于明顯SIBO陽性患者(均P<0.05)；SIBO陰性患者C反應蛋白、NT-proBNP、PASP明顯低于SIBO陽性患者(均P<0.05)，SIBO陰性患者利尿藥使用比例明顯低于SIBO陽性患者(P<0.01)，見表1。

表1 SIBO陽性與SIBO陰性患者臨床基本資料和生化指標的比較

2.4 SIBO陽性與心功能分級加重顯著相關

建立有序多分類Logistic回歸模型，因變量按照CHF患者的NYHA心功能分級Ⅱ～Ⅳ級(心功能Ⅰ級只有5例，故不作為因變量納入模型)，符合條件的自變量包括男性、年齡≥65歲、吸煙、BMI>23 kg/m2，合并癥(高血壓、房顫、2型糖尿病、冠心病、慢性腎功能不全)，PASP>50 mmHg、LVEF<40%、白細胞計數>10×109/L，C反應蛋白>10 mg/L，eGFR<90 mL/(min·1.73 m2)，NT-proBNP>1 800 pg/mL，SIBO陽性。本研究的共線性診斷結果表明，各變量容忍度均遠大于0.1，方差膨脹因子均小于10，所以不存在多重共線性，故以上變量均可同時納入回歸模型中。有序多分類Logistic 回歸分析的結果顯示，NT-proBNP>1 800 pg/mL(P=0.001)、PASP>50 mmHg(P=0.022)和SIBO陽性(P=0.007)與CHF患者心功能分級加重顯著相關。年齡≥65歲、男性、BMI>23 kg/m2、吸煙、合并癥、白細胞計數、C反應蛋白以及eGFR與心衰的嚴重程度并不具有相關性。見表2。

表2 有序多分類Logistic 回歸分析CHF患者心功能分級加重的危險因素

3 討論

本研究結果顯示，CHF患者SIBO陽性率為53.8%，遠高于對照組的32.0%。隨著CHF患者心衰嚴重程度增加, SIBO的發生率亦增加。單因素分析顯示，SIBO陽性與患者體征(如頸靜脈怒張、肺部啰音、下肢水腫)，使用利尿藥治療具有相關性。SIBO陽性組的PASP、C反應蛋白水平顯著高于SIBO陰性組。本研究中，SIBO陽性患者的腎功能明顯下降，但是SIBO陽性和陰性組反映腎功能的指標并沒有統計學差異。多因素的有序多分類Logistic回歸分析顯示SIBO陽性與CHF患者的心衰嚴重程度顯著相關，進一步證實了CHF和SIBO的明確相關性。

目前，我國心衰的病死率和再住院率仍然每年遞增[2]。年齡、吸煙、家族史、合并慢性疾病等都是心衰的危險因素[13]。近年研究發現，炎癥反應可能是心衰的相關因素。本研究中，炎癥反應指標C反應蛋白水平在SIBO陽性組中顯著高于SIBO陰性組。腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素(IL-1/2/6)的升高都被證實與心力衰竭有關[14]。另外，Ueland等[15]的研究發現，高水平的IL-6會增加心衰患者的遠期死亡率。除了炎癥反應，CHF患者可能存在致病性腸道菌群的過度生長及腸道通透性增加。研究發現，78.3%的CHF患者存在腸道菌群的改變，與輕度CHF(NYHA心功能Ⅰ～Ⅱ級)患者相比，中重度CHF(NYHA心功能Ⅲ～Ⅳ級)患者的沙門菌、念珠菌、彎曲桿菌和志賀氏菌的數量更多，腸道菌群失調損害腸道屏障功能的完整性，腸道通透性更高[16-17]，腸道通透性增加致使內毒素等有毒物質進入全身血液循環，引起炎癥發生加重心衰病情。2012年一項研究[18]發現，失代償期的CHF患者中，活性載體介導的腸轉運減少，血液循環中的脂多糖、TNF含量升高，CHF患者病情好轉后血液中的脂多糖濃度下降。另一項研究發現[19]，腸血流量低的心衰患者較腸血流量高的患者體內抗脂多糖的免疫球蛋白濃度更高，該指標與CHF患者糞便里的細菌無關。這項研究提示，對腸道通透性的進一步理解有助于研究者理解心衰的發病機制。

頸靜脈怒張、肺部啰音和下肢水腫是CHF患者和慢性腎臟疾病(chronic kidney diseases, CKD)的常見體征。本研究中SIBO陽性患者表現出CHF和CKD的體征。本研究結果還顯示SIBO陽性患者的心衰臨床指標(NT-proBNP和PASP)明顯高于陰性患者。提示SIBO可能與CHF的病理生理過程存在相互作用。盡管本研究中SIBO陽性和SIBO陰性患者間尿素氮、血肌酐、eGFR的差異無統計學意義，但SIBO陽性患者利尿藥物使用率(54.7%)遠高于SIBO陰性患者(31.1%)。這提示SIBO陽性在一定程度上與CKD相關。雖然有諸多研究對腸道菌群失調與心血管疾病和腎臟疾病相互關系進行了探索[20-22]，但致病性腸道菌群和CHF嚴重程度相關的機制有待進一步證實。目前的研究多關注于心衰患者腸道內菌群的成分和生物活性代謝物對心衰發生和預后的影響，少有關于SIBO作為CHF的一種潛在危險因素的實證研究，SIBO與心衰嚴重程度的相關性的研究尚不足。

綜上，本研究結果表明CHF患者SIBO陽性率隨心衰嚴重程度加重而增加。但本研究的不足之處在于：① 存在選擇偏倚，研究人群并不能代表普通人群，而且該醫院以心內科為特色科室，存在入院率偏倚。② 入院的患者多為較嚴重的心衰患者，有著更高的SIBO發病率和檢出率，會存在選擇偏倚的現象；③ 導致SIBO的原因很多，尤其是消化道本身的疾病。盡管本研究基于醫院病歷系統以及患者自述病史，對消化道疾病患者進行了排除。但是該排除標準為患者自述，所以會存在選擇偏倚、信息偏倚等。④ 研究樣本量較少，限制了統計效能，因此發生第二類錯誤的可能性增加；⑤ 盡管LHBT是SIBO較好的監測手段，但是敏感性和特異性均與金標準有一些差距，有可能低估了SIBO的發病率。