小腸細(xì)菌過度生長與慢性心力衰竭患者心功能的關(guān)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(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院心內(nèi)科，上海 200032 ； 2. 復(fù)旦大學(xué)護(hù)理學(xué)院，上海 200032； 3. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)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(diǎn)。調(diào)查顯示全球心衰患者總數(shù)已超過3 700萬，我國患者總數(shù)超過450萬[1-2]。心衰患者的心排出量不能滿足機(jī)體代謝需要，導(dǎo)致腸道組織的低灌注和循環(huán)瘀血。同時(shí)由于宿主免疫力下降等因素，影響腸道菌群的形態(tài)、功能、構(gòu)成、分布等，這種狀態(tài)稱為腸道菌群失調(diào)。菌群失調(diào)將導(dǎo)致腸道屏障功能受損，細(xì)菌內(nèi)毒素移位，原本位于結(jié)腸的細(xì)菌移至空腸和十二指腸，引起小腸細(xì)菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)，繼而增加內(nèi)源性感染的發(fā)生，加重心衰的炎癥反應(yīng)。大量研究認(rèn)為腸道菌群失調(diào)與肥胖、2型糖尿病、惡性腫瘤等疾病有關(guān)[3-5]。最近的研究顯示，腸道菌群失調(diào)與CHF的發(fā)生有關(guān)，并且腸道菌群的生物活性代謝物氧化三甲胺與CHF患者預(yù)后不良相關(guān)[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(yán)重程度與SIBO的關(guān)系尚未得到充分研究。近年來，通過乳果糖氫呼氣試驗(yàn)(lactulose hydrogen breath test, LHBT)診斷SIBO的報(bào)道日益增多。研究發(fā)現(xiàn)，以小腸液培養(yǎng)作為對照，LHBT診斷SIBO的敏感度為62.5%，特異度為82.0%，準(zhǔn)確度為72.0%[8]。LHBT作為一種診斷SIBO的方法，具有方便、準(zhǔn)確、低成本、無創(chuàng)傷等優(yōu)勢[9]。自2000年開始，有多項(xiàng)國際共識和臨床指南建議使用呼氣實(shí)驗(yàn)檢查SIBO。2017年的《胃腸道疾病氫和甲烷呼氣實(shí)驗(yàn)：北美共識》[10]和2020年的《美國胃腸學(xué)會臨床指南：小腸細(xì)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(fā)病率，分析其與CHF患者臨床特征的關(guān)系，探討SIBO與CHF患者心力衰竭嚴(yán)重程度的相關(guān)性，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)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(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的CHF患者160例為CHF組，其中紐約心臟協(xié)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(biāo)準(zhǔn)：① 年齡>18歲；② 存在心功能失代償?shù)陌Y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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)：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??；② 合并自身免疫性疾病或風(fēng)濕性疾??；③ 合并惡性腫瘤或血液系統(tǒng)疾病；④ 合并嚴(yán)重肝功能異?；蚰I功能不全；⑤ 合并消化系統(tǒng)疾病或有腹部手術(shù)史；⑥ 神志不清、意識障礙、交流障礙等。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)。

1.2 方法

采用橫斷面調(diào)查法，由研究者在患者入院后收集患者的基本資料、實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。收集資料前采用統(tǒng)一的指導(dǎo)語對患者進(jìn)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(shí)驗(yàn)室指標(biāo)及輔助檢查 于入院第2天抽取患者晨起空腹靜脈血液標(biāo)本，收集各項(xiàng)血液指標(biāo)，包括白細(xì)胞計(jì)數(shù)、C反應(yīng)蛋白、血清總膽紅素、血清結(jié)合膽紅素、血尿素氮、血肌酐、腎小球?yàn)V過率(eGFR)、心肌肌鈣蛋白(CTnT)、N末端B型利鈉肽原(NT-proBNP)?；颊呷朐簳r(shí)進(jìn)行超聲心動圖檢查，由超聲醫(yī)生使用飛利浦三維心臟超聲儀記錄左房收縮末期內(nèi)徑(LA)，左室舒張末期內(nèi)徑(LVDD)，左室收縮末期內(nèi)徑(LVDS)，舒張期室間隔厚度(IVST)，肺動脈壓(PASP)、左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)等。

1.2.2 乳果糖氫呼氣試驗(yàn) 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(yī)療電子公司)測得呼氣H2濃度均值、90 min以內(nèi)呼氣H2濃度增加峰值及H2峰值時(shí)間點(diǎn)。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(yàn)底物為荷蘭蘇威制藥生產(chǎn)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(yùn)動或其他任何導(dǎo)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(zhǔn)，無誤后先行基礎(chǔ)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(nèi)，此次為基準(zhǔn)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(yàn)4次。SIBO的結(jié)果評估根據(jù)2017年發(fā)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(xù)2次出現(xiàn)H2水平高于基線值水平12 ppm。以上兩項(xiàng)任意一項(xiàng)陽性即診斷為SIBO。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

2 結(jié)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(tǒng)計(jì)學(xué)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(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=7.214,P<0.01)。

2.2 NYHA心功能分級與SIBO發(fā)生率的關(guān)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(tǒng)計(jì)學(xué)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(tǒng)計(jì)學(xué)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(fā)生率低于明顯SIBO陽性患者(均P<0.05)；SIBO陰性患者C反應(yīng)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(biāo)的比較

2.4 SIBO陽性與心功能分級加重顯著相關(guān)

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(xì)胞計(jì)數(shù)>10×109/L，C反應(yīng)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(jié)果表明，各變量容忍度均遠(yuǎn)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(shí)納入回歸模型中。有序多分類Logistic 回歸分析的結(jié)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(guān)。年齡≥65歲、男性、BMI>23 kg/m2、吸煙、合并癥、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、C反應(yīng)蛋白以及eGFR與心衰的嚴(yán)重程度并不具有相關(guān)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(xiǎn)因素

3 討論

本研究結(jié)果顯示，CHF患者SIBO陽性率為53.8%，遠(yuǎn)高于對照組的32.0%。隨著CHF患者心衰嚴(yán)重程度增加, SIBO的發(fā)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(guān)性。SIBO陽性組的PASP、C反應(yīng)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(biāo)并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(yán)重程度顯著相關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)了CHF和SIBO的明確相關(guān)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(xiǎn)因素[13]。近年研究發(fā)現(xiàn)，炎癥反應(yīng)可能是心衰的相關(guān)因素。本研究中，炎癥反應(yīng)指標(biāo)C反應(yīng)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(xì)胞介素(IL-1/2/6)的升高都被證實(shí)與心力衰竭有關(guān)[14]。另外，Ueland等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，高水平的IL-6會增加心衰患者的遠(yuǎn)期死亡率。除了炎癥反應(yīng)，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(fā)現(xiàn)，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(shù)量更多，腸道菌群失調(diào)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(nèi)毒素等有毒物質(zhì)進(jìn)入全身血液循環(huán)，引起炎癥發(fā)生加重心衰病情。2012年一項(xiàng)研究[18]發(fā)現(xiàn)，失代償期的CHF患者中，活性載體介導(dǎo)的腸轉(zhuǎn)運(yùn)減少，血液循環(huán)中的脂多糖、TNF含量升高，CHF患者病情好轉(zhuǎn)后血液中的脂多糖濃度下降。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[19]，腸血流量低的心衰患者較腸血流量高的患者體內(nèi)抗脂多糖的免疫球蛋白濃度更高，該指標(biāo)與CHF患者糞便里的細(xì)菌無關(guān)。這項(xiàng)研究提示，對腸道通透性的進(jìn)一步理解有助于研究者理解心衰的發(fā)病機(jī)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(xiàn)出CHF和CKD的體征。本研究結(jié)果還顯示SIBO陽性患者的心衰臨床指標(biāo)(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(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但SIBO陽性患者利尿藥物使用率(54.7%)遠(yuǎn)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(guān)。雖然有諸多研究對腸道菌群失調(diào)與心血管疾病和腎臟疾病相互關(guān)系進(jìn)行了探索[20-22]，但致病性腸道菌群和CHF嚴(yán)重程度相關(guān)的機(jī)制有待進(jìn)一步證實(shí)。目前的研究多關(guān)注于心衰患者腸道內(nèi)菌群的成分和生物活性代謝物對心衰發(fā)生和預(yù)后的影響，少有關(guān)于SIBO作為CHF的一種潛在危險(xiǎn)因素的實(shí)證研究，SIBO與心衰嚴(yán)重程度的相關(guān)性的研究尚不足。

綜上，本研究結(jié)果表明CHF患者SIBO陽性率隨心衰嚴(yán)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(yī)院以心內(nèi)科為特色科室，存在入院率偏倚。② 入院的患者多為較嚴(yán)重的心衰患者，有著更高的SIBO發(fā)病率和檢出率，會存在選擇偏倚的現(xiàn)象；③ 導(dǎo)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(yī)院病歷系統(tǒng)以及患者自述病史，對消化道疾病患者進(jìn)行了排除。但是該排除標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)計(jì)效能，因此發(fā)生第二類錯誤的可能性增加；⑤ 盡管LHBT是SIBO較好的監(jiān)測手段，但是敏感性和特異性均與金標(biāo)準(zhǔn)有一些差距，有可能低估了SIBO的發(fā)病率。