为什么肠道微生物组在心力衰竭研究中受到关注

这项多组学研究将肠道细菌、微生物代谢物和心脏功能的变化联系起来，表明生物学上的联系可以帮助研究人员如何研究心力衰竭的进展。

研究：慢性收缩性心力衰竭的肠道微生物组变化与疾病严重程度和临床改善相关。图片来源：光泉 / Shutterstock

最近的一项研究发表在该杂志上 自然心血管研究 慢性收缩性心力衰竭肠道微生物组的变化表明（高频由于非缺血性心肌病（尼康）与疾病严重程度和临床改善相关。

这就是研究人员发现的 双歧杆菌一些产生吲哚-3-丙酸的物种（异丙醇）在实验室实验中，在高频中发挥作用。尤其是，更多 双歧杆菌 丰度与较轻的疾病和改善的功能状态相关，而较高的循环 IPA 和预测的微生物丁酸盐产量与较轻的心力衰竭事件相关。

心力衰竭患者发病率显着，死亡风险增加。这种情况变得越来越普遍，疾病轨迹也各不相同，但人们对疾病进展的机制知之甚少。肠道微生物群对许多生物学途径有贡献，但其在慢性心力衰竭中的作用仍不清楚。以前的大多数研究都是横断面的，样本量较小，功能分析有限。

关于该研究

在当前的研究中，研究人员将微生物组和宿主多组学分析相结合，探索肠道微生物组与慢性收缩性心力衰竭结局之间的关联。粪便样本的宏基因组测序揭示了肠道微生物组的组成，而差异丰度分析则确定了与心衰相关的微生物变化。代谢组学评估了微生物组衍生的代谢物和基因集富集分析（GSEA）确定了与 HF 相关的官能团。

研究人群包括 2018 年 7 月至 2020 年 3 月期间入组的 59 名因 NICM 患有慢性心力衰竭的成年人，以及来自现有综合个人组学分析的 50 名健康参与者（流行音乐）学习。患有原发性缺血性心肌病、复杂先天性心脏病、已治疗的糖尿病、晚期肾病或肝病、自身免疫性疾病、活动性恶性肿瘤或近期腹部手术的患者被排除在外。近期使用益生菌、抗生素、放疗或化疗的情况也被排除在外。 NICM 患者的左心室射血分数显着降低（左心室射血分数), 轻度至中度左室右心室扩张且无力（房车）功能。心力衰竭队列通常在临床上得到了良好的代偿。

对一部分患者进行了纵向分析。平均 6 个月后，26 名 HF 患者返回进行重复多组学分析和临床评估，而研究人员平均 27 个月后获得了 51 名患者的长期临床随访数据。这些分析确定了与疾病严重程度和临床改善相关的肠道微生物组特征以及免疫和代谢特征。

研究人员根据心脏移植、左心室辅助装置放置来评估临床结果（左心室AD）、临终关怀或死亡。他们根据堪萨斯城心肌病问卷确定了临床改善（KCCQ-23），纽约心脏协会（纽约房屋协会) 功能等级和 LVEF。对于六个月的分析，改善的定义是至少降低一个 NYHA 等级、左心室射血分数 (LVEF) 增加至少 5%，或 KCCQ 总评分增加至少 5 分。他们利用机器学习整合实验室、细胞因子、微生物群和微生物途径数据，以区分心力衰竭患者和健康个体。

结果

在心力衰竭患者的肠道中，α多样性和抗炎微生物，包括 双歧杆菌 和短链脂肪酸– 产生、腐烂的微生物。心衰患者的毛螺菌科 (Lachnospiraceae) 水平也较低，并且 厌氧丁酸菌, 厌氧型, 布拉蒂亚和 毛螺菌属 菌株比健康对照。种族 普雷沃特拉 和 萨特雷拉这与促炎症宿主反应有关，这种反应在心力衰竭患者中更为丰富。

功能分析表明，心力衰竭患者中与 SCFA、甲烷和 L-精氨酸产生以及甲醛解毒相关的通路失调。心力衰竭患者还表现出促炎脂多糖相关途径的富集（脂多糖）一代。 L-精氨酸和鸟氨酸途径的改变与心力衰竭中的各种微生物-免疫相互作用有关。这些途径涉及肠道屏障功能、炎症以及一氧化氮和多胺的产生，但研究并未证实微生物组的变化直接改变了它们的全身产生。

GSEA 显示甲醛解毒和发酵途径的消耗以及与脂质代谢以及嘌呤和叶酸核苷酸合成相关的途径的富集。宏基因组学评估了心力衰竭患者肠道微生物产生的丙酸和丁酸水平较低。 HF 组和健康组之间的循环 SCFA 浓度没有差异。总体而言，HF 中的肠道微生物功能特征有利于脂质氧化而不是厌氧碳水化合物发酵。

更多的 双歧杆菌 计数与临床改善相关，IPA 被确定为候选机制联系。测试的子集 双歧杆菌 菌株产生 IPA 体外循环 IPA 水平和非氧化戊糖磷酸途径活性与轻度心力衰竭相关。更大 双歧杆菌 然而，丰富性与较少的左室扩张和右室功能障碍有关 丁酸单胞菌属 L-犬尿氨酸和结合胆汁酸（包括甘胆酸）的富集和水平升高与严重心力衰竭和不良临床结果相关。还在较高的高频强度下追踪了鸟苷和腺苷的合成途径。

随访时，12 名心力衰竭患者的临床结果较差，而 14 名患者的临床结果有所改善。之间的联系 双歧杆菌 流出物 IPA 对异常值很敏感，IPA 浓度反映了多种微生物类群的代谢、膳食底物可用性和宿主处理。

在研究数据集中，集成模型准确区分了慢性心力衰竭患者和健康个体（受试者工作特征曲线下面积） [AUC] = 0.95）与地高辛有关 瘤胃球菌科 一个由家庭驱动的社区，也许是有利可图的开端 普氏粪杆菌。经过多重比较校正后，种族和物种水平的关联不再显着。作者提出，地高辛可能会影响微生物组的组成，但这种变化是否有助于其临床效果尚不确定。