肠道菌群变化与缺血性心肌病相关性研究

发布时间：2020-05-30 15:11

【摘要】：背景:由于人民生活水平的提高以及我国已经进入人口老龄化社会,中国心血管病患病率逐年增加,缺血性心肌病患病人群也持续上升。缺血性心肌病是冠心病发展的终末阶段,不应该仅仅被视为心脏疾病,而应该被认为是一种系统性的多器官功能衰竭。胰岛素抵抗是指由于各种原因导致胰岛素转运和利用障碍,不能发挥正常作用,机体代偿性的分泌过多胰岛素,临床表现为代谢综合征或2型糖尿病,已有研究证实胰岛素抵抗参与心力衰竭的发生发展。最近研究发现许多缺血性心肌病患者同时还伴随有肥胖、胰岛素抵抗等代谢综合征,研究表明肠道菌群与肥胖、血脂异常、糖尿病等关系密切,但其与心力衰竭的关系目前尚不明确。厚壁菌为肠道革兰阳性细菌,为肠道优势菌,已有研究证实厚壁菌与肥胖进展密切相关,但厚壁菌与胰岛素抵抗及与心衰的关系均不明确。明确肠道菌群改变在心力衰竭进展中的地位,以及可能的机制,将为完善心力衰竭的综合治疗,降低心力衰竭患者住院率、住院日数、住院费用以及提高心力衰竭患者的生活质量并改善其远期预后提供坚实的理论基础。目的:观察慢性缺血性心肌病患者肠道菌群丰度变化,筛选可用于监测心力衰竭患者肠道微生态系统失调、满足一定敏感性和特异性并易于检测的代表菌株;观察应用青霉素后缺血性心肌病大鼠心功能及胰岛素抵抗水平的变化,推测肠道菌群改变引起心力衰竭可能的机制。方法:(1)收集2016年12月-2017年4月在我院CICU科住院治疗的36名NYHAⅢ级和Ⅳ级的缺血性心肌病患者粪便,待提取粪便DNA之后进行测序。入选患者标准为:缺血性心肌病已经确诊(有冠心病病史,至少有一次或以上心肌梗死病史;心脏超声提示心脏扩大;有心功能不全症状及实验室依据:BNP"g300pg/ml或NT-pro BNP"g900pg/ml;排除其他心脏疾病及原因引起的心脏扩大和心力衰竭;排除冠心病的某些并发症如室间隔穿孔、室壁瘤和乳头肌功能不全所引起的二尖瓣关闭不全导致的心脏扩大);心功能在NYHAⅢ级及以上;无饮酒不良嗜好(酒精可杀灭肠道内微生物);年龄介于50-80岁之间,男女性别比保持均衡。排除标准:近15日内曾经口服过益生菌或抗生素,曾经长期口服过糖皮质激素;有长期慢性腹泻病史或者近一周有急性腹泻病史的患者;7日内有感染的征象;伴随有任何肝脏疾病、慢性肠道疾病、肥胖症或糖尿病、癌症患者;正在进行任何药物实验的心力衰竭患者。按照心力衰竭纽约心功能(NYHA)分级标准,将入选患者分为组1(group1,n=18)和组2(group2,n=18),其中组1为NYHAⅢ级组,组2为NYHAⅣ级组,留取患者一天中第一次成形大便,基于细菌16Sr RNA高通量测序法,分析缺血性心肌病患者肠道的菌群分布结构。(2)通过结扎成年健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠的左冠状动脉前降支近段,制备心肌梗死后心力衰竭大鼠模型总共20只,利用简单随机抽样法分为模型组(Model组)与青霉素组,每组各10只,另抽取未结扎左冠状动脉前降支的成年健康雄性SD大鼠10只做为假手术组(Sham组),青霉素组给予青霉素以25mg/(kg·d)连续口服1周,其余两组给予等量生理盐水口服。用药1周后,通过彩色多普勒超声心动图和血流动力学测定大鼠心功能;通过ELISA法检测大鼠血清NT-pro BNP水平;通过Western-Blotting法检测左心室梗死边缘区心肌葡萄糖转运蛋白4(glucose trandporter4,GLUT4)、胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate 1,IRS-1)蛋白水平。结果:1.心功能差的组2患者厚壁菌门(Firmicutes)丰度显著提高。2.各组大鼠实验结束后仍处于存活状态。与假手术组相比,模型组大鼠左心室心脏、肝脏和肺脏质量均显著增加,心脏体重比亦增加。青霉素可以改善心力衰竭引起的肝脏质量增加。3.通过彩色多普勒超声心动图和血流动力学测定的心功能结果显示:模型组与假手术组相比,心功能显著下降,差异有统计学意义;青霉素组与模型组相比,心功能改善不明显。4.通过ELISA法检测大鼠血清NT-pro BNP水平结果显示:模型组与假手术组相比,NT-Pro BNP水平显著升高,差异有统计学意义;青霉素组与模型组比较,NT-Pro BNP水平改变不明显。5.通过Western Blotting法检测左心室梗死边缘区心肌胰岛素抵抗相关蛋白水平结果显示:模型组与与假手术组相比,心肌葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)和胰岛素受体底物-1(IRS-1)的蛋白表达量显著降低,差异有统计学意义;青霉素组与模型组相比,心肌GLUT4和IRS-1的蛋白表达量显著增加,差异有统计学意义。结论:1.肠道菌群,尤其是厚壁菌门,参与缺血性心肌病的进展。2.肠道菌群,尤其是厚壁菌门,参与缺血性心肌病的进展,机制可能与增加胰岛素抵抗有关。3.应用青霉素后,缺血性心肌病大鼠心功能改善并不明显,但却能减少缺血性心肌病大鼠的胰岛素抵抗,这一发现也证实了缺血性心肌病患者肠道菌群中,尤其是厚壁菌门会引起胰岛素抵抗,而胰岛素抵抗参与心衰的进展。
【图文】：

14图 1.1 门水平各样品相对丰度分布图图中显示物种相对丰度≥ 1%符合后续测序标准。1.2.4 物种相对丰度热图分析热图（heatmap）使用不同颜色来表示数据矩阵中数值的大小，，并依据样本丰度信息、样本丰度相似性和物种差异聚类。我们对前 30 种物种行聚类分析。下图中样本的聚类树采用纵向排列；物种的聚类树采用横向排列。Z-score 方法用于对聚类的各相对丰度值标准化处理。

门水平前30个物种相对丰度热图
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R542.2

【参考文献】

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本文编号：2688315