小肠细菌过度生长与慢性心力衰竭患者心功能的关系

张贤，齐祥，董忻悦，宋昱，徐亚妹，陆飞歆，张倩，肖婳婳，林颖

(1. 复旦大学附属中山医院心内科，上海 200032 ； 2. 复旦大学护理学院，上海 200032； 3. 中山大学附属第一医院内分泌科，广东 广州 510080)

慢性心力衰竭(chronic heart failure, CHF)是全球慢性病防治的重点。调查显示全球心衰患者总数已超过3 700万，我国患者总数超过450万[1-2]。心衰患者的心排出量不能满足机体代谢需要，导致肠道组织的低灌注和循环瘀血。同时由于宿主免疫力下降等因素，影响肠道菌群的形态、功能、构成、分布等，这种状态称为肠道菌群失调。菌群失调将导致肠道屏障功能受损，细菌内毒素移位，原本位于结肠的细菌移至空肠和十二指肠，引起小肠细菌过度生长(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)，继而增加内源性感染的发生，加重心衰的炎症反应。大量研究认为肠道菌群失调与肥胖、2型糖尿病、恶性肿瘤等疾病有关[3-5]。最近的研究显示，肠道菌群失调与CHF的发生有关，并且肠道菌群的生物活性代谢物氧化三甲胺与CHF患者预后不良相关[6]。CHF患者可能存在致病性肠道菌群的过度生长及肠道通透性增加[7]，但是CHF患者的心衰严重程度与SIBO的关系尚未得到充分研究。近年来，通过乳果糖氢呼气试验(lactulose hydrogen breath test, LHBT)诊断SIBO的报道日益增多。研究发现，以小肠液培养作为对照，LHBT诊断SIBO的敏感度为62.5%，特异度为82.0%，准确度为72.0%[8]。LHBT作为一种诊断SIBO的方法，具有方便、准确、低成本、无创伤等优势[9]。自2000年开始，有多项国际共识和临床指南建议使用呼气实验检查SIBO。2017年的《胃肠道疾病氢和甲烷呼气实验：北美共识》[10]和2020年的《美国胃肠学会临床指南：小肠细菌过度生长》[9]更明确推荐用检测呼出气中氢的方法检查SIBO。本研究通过检测CHF患者SIBO的发病率，分析其与CHF患者临床特征的关系，探讨SIBO与CHF患者心力衰竭严重程度的相关性，现将结果报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2018年1月到10月入住复旦大学附属中山医院的CHF患者160例为CHF组，其中纽约心脏协会(New York Heart Association, NYHA)心功能Ⅰ～Ⅳ级分别5、63、78、14例，同期住院非CHF患者50例作为对照组。参照《中国心力衰竭诊断与治疗指南2018》[11]以及《2016年ESC急性和慢性心力衰竭诊断和治疗指南》[12]，确定入选标准：① 年龄>18岁；② 存在心功能失代偿的症状和体征；③ 门诊或入院诊断为CHF或心功能Ⅰ～Ⅳ级；④ 近4周内没有用过抗生素、乳果糖、益生菌及其他促胃肠动力的药物；⑤ 取得患者知情同意。排除标准：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风湿性疾病；③ 合并恶性肿瘤或血液系统疾病；④ 合并严重肝功能异常或肾功能不全；⑤ 合并消化系统疾病或有腹部手术史；⑥ 神志不清、意识障碍、交流障碍等。本研究获得医院伦理委员会审核批准。

1.2 方法

采用横断面调查法，由研究者在患者入院后收集患者的基本资料、实验室指标。收集资料前采用统一的指导语对患者进行解释，取得患者的知情同意。临床基本资料包括性别、年龄、身高、体重、NYHA心功能分级、体征、合并症、吸烟、住院用药史。

1.2.1 实验室指标及辅助检查 于入院第2天抽取患者晨起空腹静脉血液标本，收集各项血液指标，包括白细胞计数、C反应蛋白、血清总胆红素、血清结合胆红素、血尿素氮、血肌酐、肾小球滤过率(eGFR)、心肌肌钙蛋白(CTnT)、N末端B型利钠肽原(NT-proBNP)。患者入院时进行超声心动图检查，由超声医生使用飞利浦三维心脏超声仪记录左房收缩末期内径(LA)，左室舒张末期内径(LVDD)，左室收缩末期内径(LVDS)，舒张期室间隔厚度(IVST)，肺动脉压(PASP)、左室射血分数(LVEF)等。

1.2.2 乳果糖氢呼气试验 在患者入院后第2天使用纳库仑呼气氢分析仪(型号Sunvou-P200，尚沃医疗电子公司)测得呼气H2浓度均值、90 min以内呼气H2浓度增加峰值及H2峰值时间点。H2浓度为ppm(parts per million)，检测范围为0～500 ppm，灵敏度为1 ppm，精度±5%。连接仪器为新型D型接口。试验底物为荷兰苏威制药生产的乳果糖口服液(杜密克)。嘱患者隔夜空腹12 h以上，检查前1天晚上不饮用咖啡、茶；检查前用20 mL洗必泰(1.0%)漱口，避免剧烈运动或其他任何导致过度通气、呼吸频率加快的因素；将D型接口与呼气仪相连校准，无误后先行基础呼气H2浓度检测，嘱患者深吸气后屏气5～15 s，再均匀地将全部气体吹入氢呼气仪接口内，此次为基准呼气样本。之后给予10 g乳果糖并口服100 mL水：随后每30 min呼气测量1次，维持1.5 h，一共检验4次。SIBO的结果评估根据2017年发布的氢呼气检测北美共识意见[10]，① 基线H2含量≥20 ppm；② 连续2次出现H2水平高于基线值水平12 ppm。以上两项任意一项阳性即诊断为SIBO。

1.3 统计方法

2 结果

2.1 患者基本资料

本研究共纳入符合条件的CHF患者160例，其中男性131例(81.9%)，年龄(54.80±14.00)岁，BMI(24.36±4.51)kg/m2，吸烟72例(45.0%)；对照组50例中，男性36例(72.0%)，年龄(51.28±13.73)岁，BMI(23.28±2.99)kg/m2，吸烟22例(44.0%)，两组的年龄、性别、BMI、吸烟比例等差异无统计学意义(均P>0.05)。对照组SIBO阳性率为32.0%(16/50)，CHF组阳性率为53.8%(86/160)，差异具有统计学意义(χ2=7.214,P<0.01)。

2.2 NYHA心功能分级与SIBO发生率的关系

160例CHF患者中，按照NYHA心功能分级Ⅰ～Ⅳ级，各级患者的SIBO阳性率分别为20.0%(1/5)、36.5%(23/63)、66.7%(52/78)和71.4%(10/14)，差异具有统计学意义(χ2=16.820,P<0.01)。

2.3 SIBO阳性与SIBO阴性患者临床资料的比较

SIBO阳性与SIBO阴性患者相比较，年龄、性别、BMI、吸烟、合并症的差异均无统计学意义(均P>0.05)；SIBO阴性患者颈静脉怒张、肺部啰音、下肢水肿的发生率低于明显SIBO阳性患者(均P<0.05)；SIBO阴性患者C反应蛋白、NT-proBNP、PASP明显低于SIBO阳性患者(均P<0.05)，SIBO阴性患者利尿药使用比例明显低于SIBO阳性患者(P<0.01)，见表1。

表1 SIBO阳性与SIBO阴性患者临床基本资料和生化指标的比较

2.4 SIBO阳性与心功能分级加重显著相关

建立有序多分类Logistic回归模型，因变量按照CHF患者的NYHA心功能分级Ⅱ～Ⅳ级(心功能Ⅰ级只有5例，故不作为因变量纳入模型)，符合条件的自变量包括男性、年龄≥65岁、吸烟、BMI>23 kg/m2，合并症(高血压、房颤、2型糖尿病、冠心病、慢性肾功能不全)，PASP>50 mmHg、LVEF<40%、白细胞计数>10×109/L，C反应蛋白>10 mg/L，eGFR<90 mL/(min·1.73 m2)，NT-proBNP>1 800 pg/mL，SIBO阳性。本研究的共线性诊断结果表明，各变量容忍度均远大于0.1，方差膨胀因子均小于10，所以不存在多重共线性，故以上变量均可同时纳入回归模型中。有序多分类Logistic 回归分析的结果显示，NT-proBNP>1 800 pg/mL(P=0.001)、PASP>50 mmHg(P=0.022)和SIBO阳性(P=0.007)与CHF患者心功能分级加重显著相关。年龄≥65岁、男性、BMI>23 kg/m2、吸烟、合并症、白细胞计数、C反应蛋白以及eGFR与心衰的严重程度并不具有相关性。见表2。

表2 有序多分类Logistic 回归分析CHF患者心功能分级加重的危险因素

3 讨论

本研究结果显示，CHF患者SIBO阳性率为53.8%，远高于对照组的32.0%。随着CHF患者心衰严重程度增加, SIBO的发生率亦增加。单因素分析显示，SIBO阳性与患者体征(如颈静脉怒张、肺部啰音、下肢水肿)，使用利尿药治疗具有相关性。SIBO阳性组的PASP、C反应蛋白水平显著高于SIBO阴性组。本研究中，SIBO阳性患者的肾功能明显下降，但是SIBO阳性和阴性组反映肾功能的指标并没有统计学差异。多因素的有序多分类Logistic回归分析显示SIBO阳性与CHF患者的心衰严重程度显著相关，进一步证实了CHF和SIBO的明确相关性。

目前，我国心衰的病死率和再住院率仍然每年递增[2]。年龄、吸烟、家族史、合并慢性疾病等都是心衰的危险因素[13]。近年研究发现，炎症反应可能是心衰的相关因素。本研究中，炎症反应指标C反应蛋白水平在SIBO阳性组中显著高于SIBO阴性组。肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL-1/2/6)的升高都被证实与心力衰竭有关[14]。另外，Ueland等[15]的研究发现，高水平的IL-6会增加心衰患者的远期死亡率。除了炎症反应，CHF患者可能存在致病性肠道菌群的过度生长及肠道通透性增加。研究发现，78.3%的CHF患者存在肠道菌群的改变，与轻度CHF(NYHA心功能Ⅰ～Ⅱ级)患者相比，中重度CHF(NYHA心功能Ⅲ～Ⅳ级)患者的沙门菌、念珠菌、弯曲杆菌和志贺氏菌的数量更多，肠道菌群失调损害肠道屏障功能的完整性，肠道通透性更高[16-17]，肠道通透性增加致使内毒素等有毒物质进入全身血液循环，引起炎症发生加重心衰病情。2012年一项研究[18]发现，失代偿期的CHF患者中，活性载体介导的肠转运减少，血液循环中的脂多糖、TNF含量升高，CHF患者病情好转后血液中的脂多糖浓度下降。另一项研究发现[19]，肠血流量低的心衰患者较肠血流量高的患者体内抗脂多糖的免疫球蛋白浓度更高，该指标与CHF患者粪便里的细菌无关。这项研究提示，对肠道通透性的进一步理解有助于研究者理解心衰的发病机制。

颈静脉怒张、肺部啰音和下肢水肿是CHF患者和慢性肾脏疾病(chronic kidney diseases, CKD)的常见体征。本研究中SIBO阳性患者表现出CHF和CKD的体征。本研究结果还显示SIBO阳性患者的心衰临床指标(NT-proBNP和PASP)明显高于阴性患者。提示SIBO可能与CHF的病理生理过程存在相互作用。尽管本研究中SIBO阳性和SIBO阴性患者间尿素氮、血肌酐、eGFR的差异无统计学意义，但SIBO阳性患者利尿药物使用率(54.7%)远高于SIBO阴性患者(31.1%)。这提示SIBO阳性在一定程度上与CKD相关。虽然有诸多研究对肠道菌群失调与心血管疾病和肾脏疾病相互关系进行了探索[20-22]，但致病性肠道菌群和CHF严重程度相关的机制有待进一步证实。目前的研究多关注于心衰患者肠道内菌群的成分和生物活性代谢物对心衰发生和预后的影响，少有关于SIBO作为CHF的一种潜在危险因素的实证研究，SIBO与心衰严重程度的相关性的研究尚不足。

综上，本研究结果表明CHF患者SIBO阳性率随心衰严重程度加重而增加。但本研究的不足之处在于：① 存在选择偏倚，研究人群并不能代表普通人群，而且该医院以心内科为特色科室，存在入院率偏倚。② 入院的患者多为较严重的心衰患者，有着更高的SIBO发病率和检出率，会存在选择偏倚的现象；③ 导致SIBO的原因很多，尤其是消化道本身的疾病。尽管本研究基于医院病历系统以及患者自述病史，对消化道疾病患者进行了排除。但是该排除标准为患者自述，所以会存在选择偏倚、信息偏倚等。④ 研究样本量较少，限制了统计效能，因此发生第二类错误的可能性增加；⑤ 尽管LHBT是SIBO较好的监测手段，但是敏感性和特异性均与金标准有一些差距，有可能低估了SIBO的发病率。