腸道微生物及其代謝產(chǎn)物與心力衰竭相關(guān)性研究

蔡斌 張振東 王宏偉△

(1.上海市奉賢區(qū)中心醫(yī)院心內(nèi)科，上海 201400；2.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001)

心力衰竭作為臨床常見的心血管疾病，也是各類心臟疾病的終末階段，在我國(guó)的患病率呈現(xiàn)日漸升高趨勢(shì)，成為危害人們身心安全的常見病。有研究[1-2]指出，腸道在心力衰竭的發(fā)生機(jī)制上意義重大，其中腸道通透性以及細(xì)菌生物膜的增多可造成營(yíng)養(yǎng)不良以及炎癥狀態(tài)。而心力衰竭患者通常伴有慢性炎癥反應(yīng)，并與腸道形態(tài)特征、功能、細(xì)菌菌群存在一定關(guān)聯(lián)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，心力衰竭患者大小腸的腸壁厚度與通透性不斷增加，可導(dǎo)致粘附在腸黏膜上的細(xì)菌種群隨之提升，因此細(xì)菌或者毒素經(jīng)腸道至血液的轉(zhuǎn)移與全身炎性反應(yīng)息息相關(guān)[3-4]。另外腸道微生物代謝物失衡也可引起心力衰竭患者腸道營(yíng)養(yǎng)不良、心臟功能障礙等，臨床發(fā)現(xiàn)氧化三甲胺(TMAO)參與了心力衰竭的發(fā)展，其水平可成為判斷患者預(yù)后的指標(biāo)[5]。但目前臨床尚無(wú)腸道微生物及其代謝產(chǎn)物與心力衰竭相關(guān)性的報(bào)道，因此本文展開試驗(yàn)，報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇我院2020年12月至2021年12月納入的心力衰竭患者45例作為研究組，另選擇同一時(shí)間納入的37名健康體檢者作為對(duì)照組。研究組男24例，女21例，年齡43～70歲，平均年齡(58.26±1.71)歲，心功能Ⅱ級(jí)29例，心功能Ⅲ級(jí)16例，體質(zhì)量20～25 kg/m2，平均體質(zhì)量(23.44±0.92)kg/m2；對(duì)照組男20例，女17例，年齡41～72歲，平均年齡(58.45±1.66)歲，體質(zhì)量19～24 kg/m2，平均體質(zhì)量(23.01±0.74)kg/m2。入組標(biāo)準(zhǔn)：(1)研究組符合《中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南》[6]中診斷標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)心電圖、胸片等檢查確診；(2)研究組心功能分級(jí)處于Ⅱ～Ⅲ級(jí)；(3)觀察對(duì)象及親屬簽訂同意書；(4)自愿參與本次試驗(yàn)，意識(shí)正常。剔除標(biāo)準(zhǔn)：(1)試驗(yàn)前服用益生菌或者抗生素者；(2)合并自身免疫性疾病、感染、惡性腫瘤、急性冠狀動(dòng)脈綜合征者；(3)合并腦血管栓塞、呼吸系統(tǒng)疾病等影響腸道微生物的疾病。各組一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.2方法 收集所有觀察對(duì)象入院后24 h內(nèi)的糞便標(biāo)本，并置于-80℃冰箱，嚴(yán)格遵照試劑盒要求提取糞便標(biāo)本DNA，選擇qRT-PCR反應(yīng)測(cè)定腸道菌群，其中反應(yīng)體系25 μL，包含DNA模板2.5 μL，ROX 12.5 μL，PCR上下游引物分別0.25 μL，去離子水9.5 μL，反應(yīng)條件設(shè)置成95℃，10 s，60℃，60 s，重復(fù)40次，計(jì)算腸道菌群數(shù)量。清晨抽取所有觀察對(duì)象空腹靜脈血5 mL，離心10 min，選擇自動(dòng)生化分析儀(日立HITACHI7600-020型)，檢測(cè)空腹血糖、肝腎功能以及血脂水平。另按照酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)B型鈉尿肽(BNP)，免疫比濁法檢測(cè)C反應(yīng)蛋白(CRP)。選擇彩超系統(tǒng)(VIVID 7)開展超聲心動(dòng)圖檢查，依據(jù)Simpson’s雙平面法檢測(cè)左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)。最后利用穩(wěn)定同位素稀釋高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)測(cè)定TMAO水平。

1.3觀察指標(biāo) 比較各組腸道菌群數(shù)量；對(duì)比各組BNP、CRP、LVEF、TMAO指標(biāo)；分析腸道菌群及代謝產(chǎn)物與BNP、CRP、LVEF的相關(guān)性。

2 結(jié) 果

2.1腸道菌群數(shù)量的比較 心功能Ⅲ級(jí)的擬桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌低于心功能Ⅱ級(jí)、對(duì)照組，但酵母樣真菌、大腸埃希菌高出心功能Ⅱ級(jí)、對(duì)照組(F=47.230、30.960、32.930、54.280、18.130，P均<0.05)。見表1。

表1 腸道菌群數(shù)量的比較

2.2BNP、CRP、LVEF、TMAO指標(biāo)的比較 心功能Ⅲ級(jí)的BNP、CRP、TMAO高出心功能Ⅱ級(jí)、對(duì)照組，但LVEF低于心功能Ⅱ級(jí)、對(duì)照組(F=4306.120、52.790、111.300、63.430，P均<0.05)。見表2。

表2 BNP、CRP、LVEF、TMAO指標(biāo)的比較

2.3腸道菌群及代謝產(chǎn)物與BNP、CRP、LVEF的相關(guān)性 擬桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌與BNP、CRP呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，但與LVEF呈現(xiàn)正相關(guān)性；酵母樣真菌、大腸埃希菌、TMAO與BNP、CRP呈現(xiàn)正相關(guān)性，但與LVEF呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性(P<0.05)。見表3。

表3 腸道菌群及代謝產(chǎn)物與BNP、CRP、LVEF的相關(guān)性

3 討 論

機(jī)體的胃腸道通常聚集了大量的非致病性共生微生物，臨床通常將此類微生物及其代謝產(chǎn)物稱為腸道微生物群，主要為機(jī)體腸道環(huán)境提供多功能的安全屏障。腸道菌群不僅在消化吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上意義重大，同時(shí)與多種腸內(nèi)外疾病存在一定關(guān)系，例如炎癥性疾病、肥胖、非酒精性脂肪肝炎、其他代謝疾病等。加上腸道微生物能夠在宿主機(jī)體中分泌生物活性代謝物，并對(duì)宿主健康造成一定危害，其中腸道微生物的代謝產(chǎn)物以TMAO為主[7-8]。而心力衰竭作為心血管疾病患者死亡的重要原因，患者的腸道通透性明顯提升，極易使得腸道菌群易位，并增加內(nèi)毒素水平，促進(jìn)炎性因子過(guò)度表達(dá)，進(jìn)一步加重病情[9-10]。目前雖然已有研究顯示腸道菌群對(duì)宿主健康的潛在作用，但腸道微生物及代謝產(chǎn)物與心力衰竭的相關(guān)性尚無(wú)報(bào)道。

通常情況下，健康者的腸道菌群為擬桿菌門、厚壁菌門，一旦心力衰竭發(fā)生后，其腸道功能發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在低灌注、淤血以及通透性升高等方面。另外心力衰竭患者腸道菌群改變對(duì)于病情加重的影響途徑包含腸道上皮屏障損傷、微生物介導(dǎo)下代謝產(chǎn)物改變[11]。而TMAO作為腸道微生物的代謝產(chǎn)物，其參與心力衰竭的作用機(jī)制較多，例如激活炎癥通道、引起心肌肥厚以及纖維化、促進(jìn)心肌細(xì)胞T小管重塑后影響心臟收縮功能、危害腎功能后加重病情，因此TMAO與心力衰竭可能存在一定關(guān)系[12-13]。除此之外，BNP、CRP、LVEF與心力衰竭的關(guān)系已被臨床證實(shí)，其中BNP屬于心衰標(biāo)志物，在健康者血清中的表達(dá)較低，若產(chǎn)生心室負(fù)荷壓力升高、心室體積擴(kuò)大等病變后，機(jī)體可分泌大量BNP，因此該指標(biāo)在評(píng)價(jià)心力衰竭上具有重要作用[14]。CRP作為急性反應(yīng)蛋白，主要評(píng)估各類感染性疾病以及炎癥，在健康者機(jī)體中含量較低，一旦出現(xiàn)炎性反應(yīng)后，其水平顯著升高。LVEF則是反映心功能的主要指標(biāo)，心力衰竭患者的LVEF水平明顯減低，且隨著心功能等級(jí)升高，其水平隨之降低[15]。本研究結(jié)果顯示，各組的腸道菌群數(shù)量、BNP、CRP、TMAO、LVEF差異明顯(P<0.05)，擬桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌與BNP、CRP負(fù)相關(guān)，與LVEF正相關(guān)；而酵母樣真菌、大腸埃希菌、TMAO與BNP、CRP正相關(guān)，與LVEF負(fù)相關(guān)(P<0.05)，說(shuō)明腸道微生物及TMAO與心力衰竭的關(guān)系密切，可成為判斷病情的指標(biāo)。

綜上所述，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物與心力衰竭存在密切關(guān)系，腸道菌群失衡在疾病發(fā)生發(fā)展中意義重大，應(yīng)受到臨床關(guān)注。