冠心病患者腸道菌群變化的研究

李翔 袁宇

腸道菌群按“門”“綱”“目”“科”“屬”“種”分類，目前冠心病與腸道菌群失調的研究大多聚焦于腸道菌群“屬”的分類。本研究從腸道菌群“門”“綱”“目”“科”“屬”“種”不同分類的角度試圖探尋冠心病患者與健康人群腸道菌群變化的特點，旨在探討冠心病與腸道菌群失調的關系，現將研究結果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2016 年7 月至2017 年6 月新鄉醫學院第一附屬醫院心血管內科及重癥心臟監護室收治的經心電圖、心肌酶學標志物、冠狀動脈造影檢查并結合臨床表現初次確診冠心病的住院患者86例，其中男41 例，女45 例，年齡29～75（54.67±9.45）歲。選取同期于我院體檢中心檢查結果為正常的健康者86 例作為對照組，其中男41 例，女45 例，年齡30～75（54.42±9.21）歲。排除既往胃腸道手術史或器質性疾病史，酗酒史、糖尿病及其他影響腸道菌群的疾病，全身或局部未控制的炎癥，服用抗血小板、他汀等可能影響腸道菌群的藥物，行冠狀動脈支架植入術或冠狀動脈搭橋術的患者。兩組對象性別、年齡、血脂、身高、體重、體重指數（BMI）、空腹血糖、飲食情況比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05）。本研究經過醫院倫理委員會批準，所有研究對象均自愿簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 冠狀動脈造影及Gensini 評分 所有冠心病組患者采用美國GE 公司Advantx LCV+數字減影血管造影系統行冠狀動脈造影，有2 位經驗豐富的心臟介入醫師對冠狀動脈狹窄程度進行判定，以至少一個冠狀動脈狹窄≥50%作為冠心病的診斷標準。本實驗冠狀動脈狹窄程度的評價采用Gensini評分系統進行評定：狹窄程度＜25%計1 分，25%～49%計2 分，50%～74%計4 分，75%～89%計8 分，90%～99%計16 分，100%計32 分；根據冠狀動脈病變的位置確定系數：左主干病變×5；左前降支病變：近段×2.5，中段×1.5，遠段×1；對角支病變：D1×1，D2×0.5；左旋支病變：近段×2.5，鈍緣支×1，遠段×1，后降支×1，后側支×0.5；右冠狀動脈病變：近、中、遠和后降支均×1?？偡譃楣跔顒用}狹窄系數×病變血管狹窄積分之和。根據Gensini 評分標準將冠心病組患者分為輕度亞組（＜40 分）40 例，中重度亞組（≥40 分）46 例。

1.2.2 相關指標的檢測 對照組于體檢當天，冠心病組患者于入院次日清晨空腹抽取肘靜脈血送至檢驗科測定血壓、血同型半胱氨酸（Hcy）、葉酸、維生素B12、血紅蛋白、紅細胞壓積（Hct）水平。

1.2.3 腸道菌群的檢測 收集兩組受試者的糞便標本，采集受試者的新鮮糞便約5.0g 于無菌冷凍試管中，封口后于1h 內送至心臟病重點實驗室中，稱取2.00g 糞便，余置于-80℃超低溫冰箱內保存。提取樣本總DNA（按照寶生物糞便DNA 提取方法提?。?，用5%瓊脂糖凝膠電泳檢測提取DNA 的基因組完整性。之后所有樣本的16S rDNA 的V3 區的送至蘇州GENEWIZ 股份有限公司進行高通量測序。測序文庫構建及Illumina Miseq 平臺高通量測序由蘇州GENEWIZ 股份有限公司進行。對原始數據進行去接頭和低質量過濾處理，得到有效序列后聚類分析（每一個聚類稱為一個物種操作單元OUT），然后作分類學分析，得到各樣本物種分類信息?；贠UT 分析結果，得到各樣本物種豐度和均勻度信息等；基于分類學等信息，可以在“門”“綱”“目”“科”“屬”“種”分類水平上進行群落結構的統計分析。

1.3 統計學處理 采用SPSS22.0 統計軟件，符合正態分布的計量資料以表示，兩組比較采用t檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組血壓、Hcy、葉酸、維生素B12、血紅蛋白、Hct 水平的比較 見表1。

由表1 可見，與對照組比較，冠心病組患者收縮壓、舒張壓、Hcy 水平較高，葉酸、維生素B12、血紅蛋白、Hct 水平下降，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與冠心病輕度亞組比較，中重度亞組的收縮壓、舒張壓、Hcy 水平較高，葉酸、維生素B12、血紅蛋白、Hct 水平下降，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

2.2 兩組腸道菌群在門水平上的比較 見表2。

由表2 可見，在門水平上，冠心病組及對照組中擬桿菌門、厚壁菌門豐度占比明顯高于其余菌門。與對照組比較，冠心病組腸道微生物菌群中擬桿菌門豐度明顯下降，厚壁菌門豐度明顯升高，兩組5 種主要菌門比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與輕度亞組比較，中重度亞組中擬桿菌門豐度明顯下降，厚壁菌門豐度明顯升高，兩亞組5 種主要菌門比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。觀察組腸道菌群在門水平上的豐度比較見插頁圖1。

表1 兩組血壓、Hcy、葉酸、維生素B12、血紅蛋白、Hct 水平的比較

表2 兩組對象腸道菌群在門水平上的比較（%）

2.3 兩組腸道菌群在綱水平上的比較 見表3。

由表3 可見，在綱水平上，冠心病組及對照組中擬桿菌綱、梭菌綱、Negativicutes 綱的豐度占比明顯高于其余菌綱。與對照組比較，冠心病組腸道微生物菌群中擬桿菌綱豐度明顯下降，梭菌綱豐度明顯升高，Negativicutes 綱豐度下降，5 種主要菌綱比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與輕度亞組比較，中重度亞組擬桿菌綱豐度明顯下降，梭菌綱豐度明顯增高，Negativicutes 綱豐度下降，兩亞組5種主要菌綱比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。觀察對象腸道菌群在綱水平上的豐度比較見插頁圖2。

2.4 兩組腸道菌群在目水平上的比較 見表4。

由表4 可見，在目水平上，兩組擬桿菌目、梭菌目、月形單胞菌目的豐度明顯高于其余菌目。與對照組比較，冠心病組腸道微生物菌群中擬桿菌目豐度明顯下降，梭菌目豐度明顯升高，月牙單胞菌目豐度降低，5 種主要菌目比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與輕度亞組比較，中重度亞組擬桿菌目豐度明顯下降，梭菌目豐度明顯增高，5 種主要菌目比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。觀察對象腸道菌群在目水平上的豐度比較見插頁圖3。

2.5 兩組腸道菌群在科水平上的比較 見表5。

由表5 可見，在科水平上，擬桿菌科、瘤胃菌科、毛螺菌科、韋永球菌科的豐度較高。與對照組比較，冠心病組腸道微生物菌群中擬桿菌科豐度明顯下降，瘤胃菌科豐度明顯升高，毛螺菌科豐度增高，5 種主要菌科比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與輕度亞組比較，中重度亞組擬桿菌科豐度明顯下降，瘤胃菌科豐度明顯增高，5 種主要菌科比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。觀察對象腸道菌群在科水平上的豐度比較見插頁圖4。

表3 兩組腸道菌群在綱水平上的比較（%）

表4 兩組腸道菌群在目水平上的比較（%）

2.6 兩組腸道菌群在屬水平上的比較 見表6。

由表6 可見，擬桿菌屬的豐度明顯高于其余菌屬。與對照組比較，冠心病組腸道微生物菌群中擬桿菌屬豐度明顯下降，5 種主要菌屬比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與輕度亞組比較，中重度亞組擬桿菌屬豐度明顯下降，兩亞組5 種主要菌屬比較，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。觀察對象腸道菌群在屬水平上的豐度比較見插頁圖5。

2.7 兩組腸道菌群在種水平上的比較 因未分類組占比明顯偏高，無比較意義，故不再進行比較。具體柱狀圖見插頁圖6。

3 討論

目前冠心病在我國的發病率及死亡率仍呈逐年上升的趨勢，并且預計10 年內冠心病患者數仍將快速增長[1]。因Gensini 評分高預示著更大的斑塊負荷，斑塊壞死組織的比率更高，斑塊纖維組織的比率更低，故可以用Gensini 評分來預測冠狀動脈斑塊負荷和成分[2]。通過控制或減少冠心病的危險因素可以使冠心病的發病率和死亡率降低。除了血脂、炎癥、高血壓、糖尿病等傳統危險因素，腸道菌群失調為近年來新發現的冠心病的危險因素之一[3]。

腸道菌群與許多常見的疾病有關，改變人體腸道菌群的多樣性會影響人體健康。Wang 等[4]報道，膽堿、三甲胺氧化物和甜菜堿是脂質腸道菌群的代謝產物，其可以促進動脈粥樣硬化，使冠心病的發病率增加。有研究人員給小鼠喂食富含三甲胺氧化物的飲食16 周，檢測發現不僅動脈粥樣硬化前清除受體分化抗原36（CD36）的表達增高，而且清道夫受體A（SRA）的表達也增高，這意味著膽固醇被清除減少，堆積增多，動脈粥樣硬化病變面積擴大[5]。CYP7A1 是合成膽汁酸的主要酶。CYP7A1 表達增多可擴大膽汁酸池，增加膽固醇轉運，減少動脈粥樣斑塊形成。三甲胺氧化物可以降低CYP7A1 的表達，從而抑制膽固醇的轉運，導致細胞中膽固醇的積聚，從而成為動脈粥樣硬化的危險因素[6]。有研究發現冠心病患者三甲胺氧化物高水平者較低水平者3 年內發生心肌梗死等不良心血管事件風險明顯增加。

除了腸道菌群的豐度改變，腸道菌群的多樣性也被人關注。諾丁漢大學等機構的研究人員評估了來自TwinsUK 隊列的具有血清代謝組學數據的617例中年女性的頸動脈-股動脈脈搏波速度與腸道微生物組成成分之間的相關性。結果表明，女性腸道菌群多樣性與動脈硬化程度呈負相關[7]。

表5 兩組腸道菌群在科水平上的比較（%）

表6 兩組腸道菌群在屬水平上的比較（%）

肥胖是冠心病的危險因素之一，研究表明降低肥胖患者體內某種腸道菌群的豐度，可以使該患者的體重明顯下降，并且將該細菌移植到無菌動物體內，也使該動物的體重明顯增加[8]。上海交通大學王衛慶教授首次發現多形擬桿菌可以抑制肥胖，并對我國肥胖人群腸道菌群組成進行了研究[9]，為今后我國減肥藥物的開發開辟了一條新途徑。如果能成功，必將減少肥胖人群的數量，進而降低冠心病的發病率。

以色列的研究人員發現除了5.3%～8.8%的腸道菌群是可遺傳的，某些細菌比其他細菌更可能傳給下一代，其余大部分腸道菌群受飲食和生活方式等其他環境因素的影響，擬桿菌屬的腸道菌群大多是受環境影響的，這就意味著人體內擬桿菌群的豐度是可以被干預和改變的[10]。美國斯坦福大學醫學院Justin Sonnenburg 博士將一種擬桿菌（這種細菌可以消化在海藻中發現的一種稱為紫菜多糖的碳水化合物）移植到小鼠體內，結果顯示，飼喂不同量的海藻可有效控制動物腸道菌群的水平，這些水平可通過簡單地增加或減少富含紫菜多糖的食物量來校正。然后研究人員從能夠有效消化紫菜聚糖的細菌中提取基因，將它們移植到另一組沒有消化能力的同類型細菌中。在隨后的實驗中，這種經過改造后的細菌也能起到有效控制腸道細菌的作用[11]。高血壓和Hcy 與冠心病的發病率呈正相關[12]。研究表明，腸道菌群參與葉酸和維生素B12的合成[13-14]。本研究結果顯示，與對照組比較，冠心病組血壓和Hcy 水平升高，葉酸和維生素B12、血紅蛋白、Hct 水平降低，差異有統計學意義。中重度亞組冠狀動脈狹窄的患者，血Hcy、血壓水平升高更顯著，葉酸、維生素B12、血紅蛋白、Hct 水平下降更顯著。在本次研究結果中，冠心病患者與對照組的腸道菌群結構在門、綱、目、科、屬的分類中均發生了明顯的改變。擬桿菌在門、綱、目、科、屬的分類中所占豐度比例均明顯高于其他菌群，并且均呈現出與對照組比較，冠心病患者的擬桿菌群豐度明顯降低的結果。與輕度亞組冠心病組比較，中重度亞組冠心病組的擬桿菌豐度明顯低于輕度亞組。這表明冠心病患者中擬桿菌的豐度明顯低于對照組，與冠心病輕度亞組比較，冠心病中重度亞組的擬桿菌群豐度明顯降低。這提示我們通過干預腸道菌群中擬桿菌的豐度，可能會改變冠心病患者的冠狀動脈狹窄情況，或者可能減少冠狀動脈缺血事件的發生率。

本研究由于樣本量較小，系單中心局部地區研究，缺乏多中心隨機對照雙盲聯合研究。目前干預腸道菌群的方法有：菌群移植、抗菌素干預、飲食控制等。菌群移植目前不容易被民眾所接受且安全性有待進一步研究，抗菌素干預有可能產生超級耐藥菌，兩種方法都有各自的較大缺陷。結合以色列研究人員的結論，即擬桿菌屬的腸道菌群大多是受環境影響的，以及美國研究人員提出的動物體內腸道菌群水平可通過喂食不同數量的海草進行有效控制。因此，下一步筆者準備設計實驗，讓冠心病患者食用特定的海苔，觀察其腸道菌群中擬桿菌的豐度的變化以及冠狀動脈缺血事件發生率的改變。我國自古以來就有通過調節飲食來治療疾病的傳統，這為腸道菌群的研究提供了依據，或許可通過飲食療法配合現代治療方案為廣大冠心病患者進一步減輕痛苦和負擔。