探秘射血分数保留性心衰：肠道菌群的特征与潜在机制

一、引言1.1研究背景与意义1.1.1射血分数保留性心衰的现状心力衰竭是大多数心血管病进展的终末阶段，被称为“心血管病的最后战场”。其中，射血分数保留性心衰（HeartFailurewithPreservedEjectionFraction，HFpEF）是一种特殊类型的心衰，其特征为左心室射血分数（LVEF）≥50%，但心脏仍无法有效地将血液泵出，以满足身体的需求。近年来，HFpEF的患病率呈上升趋势。目前全球成年人中心衰患病率为1%-3%，即超过6000万人有心衰。在西方国家，约50%为射血分数降低的心衰，射血分数中间值的心衰和射血分数保留的心衰大约各占20%-25%。而在亚洲，射血分数保留的心衰比例较高，大约为35%-45%。2020年中国心力衰竭医疗质量控制报告入选了我国113家医院3.5万例心衰患者，发现中国心衰患者中，38.0%为射血分数保留心衰。随着人口老龄化、缺血性心脏病治疗的改善、有效循证治疗越来越可及、已有心衰患者寿命延长等因素，预计全球范围内心衰的患病率仍会进一步升高，且射血分数保留的心衰可能会成为未来主要的心衰类型。HFpEF患者的预后较差，死亡率较高。其1年死亡率为15%-30%，5年死亡率更是高达50%-75%。与射血分数降低的心衰患者相比，HFpEF患者的心血管死亡率虽有所下降，但非心血管死亡率却在升高。此外，HFpEF患者经常住院，这不仅给患者带来了极大的痛苦，也给家庭和社会带来了沉重的经济负担。在西方国家，心衰患者每年的医疗花费高达2.5万欧元，而射血分数保留的心衰对于住院相关医疗支出的影响更大，这与该类心衰患者中合并症负担较重有关。1.1.2肠道菌群的重要性肠道菌群是人体肠道内的正常微生物群落，包含有益菌、条件致病菌和致病菌。它们在人体健康中发挥着关键作用，与人体的免疫系统、疾病的发生发展紧密相关，也与心血管系统的健康息息相关。在营养物质代谢方面，肠道内的有益菌能够分解食物中的复杂碳水化合物，产生短链脂肪酸（SCFA）如乙酸、丙酸和丁酸等。这些短链脂肪酸不仅为宿主提供能量，还能促进肠道细胞的生长和分化，维护肠道健康。肠道菌群还参与蛋白质、脂肪、维生素等营养物质的代谢，如双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌可以合成多种人体生长发育必需的维生素，如维生素B、维生素K、烟酸等，还能合成苯丙氨酸、缬氨酸等必需氨基酸，参与蛋白质和糖类的代谢，促进镁、锌、铁等矿物元素的吸收。肠道菌群在免疫调节中也起着不可或缺的作用。人体内70%的免疫组织存在于肠道，肠道微生物定殖可以刺激宿主，建立自限性的体液粘膜免疫。有益菌占据优势时，可有效避免致病菌入侵，它们通过占位保护、产生细菌素、有机酸、过氧化氢等物质，阻挡或抑制致病菌或条件致病菌侵袭肠黏膜，产生非特异性免疫效果。肠道菌群作为抗原可刺激和促进免疫系统的发育和其功能的成熟，使机体获得对许多致病菌及其毒素的抵抗能力，发挥特异性免疫功效。肠道菌群还可以通过细菌本身或者细胞壁成分，刺激宿主肠壁集合淋巴结，对细菌产生免疫应答，淋巴细胞活化将免疫反应传递给整个肠道黏膜，然后形成分泌型iga球蛋白覆盖于粘膜表面，iga球蛋白能够阻止肠内致病性微生物在粘膜表面的附着，可以中和细菌毒素，并与补体和溶菌酶起到协同杀菌的作用。1.1.3研究意义研究HFpEF患者肠道菌群特征具有重要的意义。从发病机制角度来看，HFpEF与肠道上皮功能紊乱有关，这是由于肠道充血引起的。肠道充血改变了肠壁的形态和通透性，使肠道菌群容易发生变化和转移。越来越多的研究表明，肠道菌群失衡及其代谢产物可能会影响心血管系统的功能，如诱发动脉粥样硬化、增加血小板聚集和炎症反应，导致心肌缺血、心衰等疾病的发生。通过深入研究HFpEF患者肠道菌群的特征，有助于揭示HFpEF的发病机制，进一步了解肠道菌群与心血管系统之间的相互作用关系，为HFpEF的防治提供新的理论依据。在治疗靶点方面，目前针对HFpEF的有效治疗手段较少，患者的预后和生活质量亟待改善。干预肠道微生物可能成为HFpEF治疗的新靶点。明确HFpEF患者肠道菌群的特征，能够为寻找新的治疗方法提供方向，例如通过调节肠道菌群结构，如使用益生菌、益生元或粪菌移植等方法，可能为HFpEF的治疗开辟新的途径，从而改善患者的预后，提高患者的生活质量。1.2研究目的与方法1.2.1研究目的本研究旨在通过对射血分数保留性心衰（HFpEF）患者肠道菌群的全面分析，明确其肠道菌群的特征，具体包括在门、纲、目、科、属等不同分类水平上的菌群组成差异，以及肠道菌群的多样性特点。同时，深入探究肠道菌群与HFpEF疾病进程、严重程度及相关临床指标（如心功能分级、利钠肽水平、炎症指标等）之间的内在联系，从而为揭示HFpEF的发病机制提供新的视角，为开发基于肠道菌群调节的HFpEF治疗新策略奠定理论基础。1.2.2研究方法研究对象选择：选取在[医院名称]心内科就诊或住院的HFpEF患者作为病例组，同时选取年龄、性别等匹配的健康人群作为对照组。HFpEF患者的诊断依据2023年ACC《射血分数保留的心力衰竭管理专家共识决策路径》，需满足有心衰的症状和体征，且左心室射血分数（LVEF）≥50%。排除近期使用抗生素、益生菌、益生元、免疫抑制剂等影响肠道菌群药物的个体，以及患有严重肠道疾病、恶性肿瘤、免疫系统疾病等可能干扰肠道菌群的患者。样本采集：采集所有研究对象的粪便样本，使用无菌采样盒收集新鲜粪便，采样后立即置于-80℃冰箱保存，以防止肠道菌群的变化。同时，收集患者的临床资料，包括年龄、性别、病史、心功能分级（采用NYHA分级）、实验室检查指标（如血常规、血生化、利钠肽水平等）以及心脏超声等影像学检查结果。肠道菌群分析：采用高通量测序技术对粪便样本中的细菌16SrRNA基因进行测序分析。首先提取粪便样本中的总DNA，利用特定引物扩增16SrRNA基因的V3-V4可变区，然后通过Illumina测序平台进行高通量测序。测序数据经过质量控制和过滤后，使用QIIME、Mothur等生物信息学软件进行分析，包括操作分类单元（OTU）聚类分析，以确定不同的菌群种类；计算Alpha多样性指数（如Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数等）评估菌群的丰富度和多样性；进行Beta多样性分析（如主坐标分析PCoA、非度量多维尺度分析NMDS等），以比较不同样本间菌群结构的差异；在门、纲、目、科、属等分类水平上分析菌群的组成和相对丰度。相关性分析：运用统计学方法，如Pearson相关分析、Spearman相关分析等，探究肠道菌群的组成、多样性与HFpEF患者临床指标（如心功能分级、利钠肽水平、炎症指标等）之间的相关性。通过线性回归分析等方法，进一步评估肠道菌群对HFpEF疾病进程和严重程度的影响。还可以采用机器学习算法（如随机森林、支持向量机等），构建基于肠道菌群特征的HFpEF诊断或预后预测模型，评估模型的准确性和可靠性。二、射血分数保留性心衰与肠道菌群概述2.1射血分数保留性心衰的概述2.1.1定义与诊断标准射血分数保留性心衰（HFpEF）是一种具有独特特征的心衰类型，其核心定义为左心室射血分数（LVEF）≥50%，同时伴有心力衰竭的症状和体征。这意味着尽管心脏在收缩期能够将一定比例的血液泵出，但在舒张期心脏的充盈或舒张功能出现异常，导致心脏无法有效地满足身体对血液和氧气的需求。HFpEF的诊断是一个综合的过程，需要依据多方面的标准。在症状表现上，患者通常会出现呼吸困难，这是最常见的症状，可在活动后加剧，严重时即使在休息状态下也会出现，表现为劳力性呼吸困难、端坐呼吸或夜间阵发性呼吸困难等。还可能伴有乏力、疲倦，日常活动耐力明显下降，原本轻松的活动如爬楼梯、步行较短距离就会感到极度疲惫。水肿也是常见症状之一，多表现为下肢水肿，严重时可蔓延至全身，按压皮肤会出现凹陷。咳嗽也是较为常见的症状，尤其是在夜间或平卧时加重，有时还会伴有白色或粉红色泡沫样痰。在诊断的客观指标方面，LVEF≥50%是关键的量化指标，通过超声心动图等影像学检查手段进行测量。心脏结构和功能的其他影像学证据也很重要，如超声心动图显示左心室肥厚，这是由于长期的心脏负荷增加导致心肌细胞增厚；左心房扩大，多因左心室舒张功能障碍，血液在左心房淤积，导致左心房压力升高，进而出现左心房扩张；舒张功能指标异常，如E/e'比值升高，反映了左心室舒张末期压力增高，E峰减速时间缩短，提示左心室舒张功能受损。利钠肽水平也是重要的诊断参考，N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）或B型利钠肽（BNP）升高，通常NT-proBNP≥125pg/mL或BNP≥35pg/mL，可辅助诊断，且其水平与心衰的严重程度相关。2.1.2发病机制与病理生理HFpEF的发病机制较为复杂，涉及多个方面的病理生理过程。心肌舒张功能障碍是重要的发病基础，心肌在舒张期不能充分松弛，导致心室充盈受限。这可能是由于心肌细胞内钙离子处理异常，钙离子在舒张期不能及时从细胞内排出，使得心肌持续处于收缩状态，影响舒张功能。心肌纤维化也会导致心肌僵硬度增加，限制心室的舒张和充盈。神经内分泌激活在HFpEF的发展中起着重要作用。交感神经系统和肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）过度激活，交感神经兴奋释放去甲肾上腺素，使心率加快、心肌收缩力增强，短期内可维持心脏的泵血功能，但长期过度激活会导致心肌肥厚、心肌耗氧量增加，加重心脏负担。RAAS激活后，血管紧张素Ⅱ生成增加，引起血管收缩、血压升高，进一步增加心脏后负荷，醛固酮分泌增多导致水钠潴留，增加心脏前负荷，促进心肌纤维化和心室重构，导致心脏功能进一步恶化。炎症与氧化应激也是HFpEF发病机制中的重要环节。患者体内存在慢性炎症反应，炎症细胞浸润心肌组织，释放多种炎症因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等，这些炎症因子可损伤心肌细胞，抑制心肌收缩和舒张功能，还能促进心肌纤维化和心室重构。氧化应激增强，体内产生过多的活性氧（ROS），如超氧阴离子、过氧化氢等，ROS可氧化损伤心肌细胞的细胞膜、蛋白质和核酸，导致心肌细胞功能障碍和凋亡，进一步损害心脏功能。此外，血管功能异常也不容忽视，外周血管内皮功能障碍，血管舒张能力下降，导致血管阻力增加，心脏后负荷增大。冠状动脉微血管功能障碍，影响心肌的血液供应，导致心肌缺血，进一步加重心肌损伤和心脏功能障碍。肾功能异常也与HFpEF相互影响，心衰时心输出量减少，肾灌注不足，激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，导致水钠潴留，加重心脏负荷，而肾功能不全又会影响体内代谢产物的清除，进一步损害心脏功能。2.2肠道菌群的概述2.2.1肠道菌群的组成与分布人体肠道内的微生物种类繁多，构成了复杂的肠道菌群。肠道细菌是其中研究最多的部分，绝大多数为严格厌氧菌，少量为兼性厌氧菌或需氧菌，严格厌氧菌的丰度相较兼性厌氧菌/需氧菌高出2-3个数量级。从胃到小肠，随着酸性减弱、氧气含量降低，细菌的数量和丰度逐渐增多。胃内由于强酸性环境（pH值为1-3）和较高的氧气浓度，仅有极少数细菌能够存活，生存密度也非常低，大约为10-1000CFU/mL。小肠中食糜水分含量较高，传质阻力小，蠕动频率较快，停留时间相对较短，细菌数量和丰度处于中等水平。大肠是肠道菌群最为丰富的部位，大肠横截面积约为小肠的4倍，食物残渣排空速度仅为小肠的1/4，有充分时间吸收水分，细菌也有足够时间发酵和分解食糜中的残留养分。每克粪便中约有1014个细菌，其中大部分为厌氧细菌，pH值转为中性甚至碱性。在门水平上，大肠部位的微生物群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和疣微菌门等组成，正常人体内的厚壁菌门和拟杆菌门占总菌量的90%以上。不同肠段的优势菌群有所差异，链球菌属是食管远端、十二指肠和空肠中的主要优势菌。螺杆菌属主导胃部代谢及其菌群结构，当幽门螺杆菌作为共生菌体存在于胃中时，与链球菌属、普雷沃氏菌属、韦荣氏球菌属和罗斯氏菌属等共同构成胃部的菌群多样性，但当幽门螺杆菌获得致病性表型后，微生物群多样性就会减弱。针对大肠中的微生物群组成，有学者提出“肠型”的概念，目前比较流行的是三肠型假说，包括具有丰富拟杆菌属的肠型Ⅰ、具有高丰度普雷沃氏菌属的肠型Ⅱ，以及具有高丰度瘤胃球菌属的肠型Ⅲ。不同肠型的微生物群与机体对应的代谢功能差异存在密切关系，例如肠型Ⅰ的肠道细菌具有广泛的解糖链能力，可从食物中的糖类和蛋白质中获取营养；肠型Ⅱ的肠道细菌可降解肠黏膜层黏液糖蛋白；肠型Ⅲ的肠道细菌也参与黏蛋白降解，实现糖的跨膜转运。2.2.2肠道菌群的功能肠道菌群在人体的营养物质消化吸收、免疫调节、维持肠道屏障功能等方面发挥着关键作用。在营养物质消化吸收方面，肠道菌群参与多种营养物质的代谢过程。肠道内的有益菌如双歧杆菌、乳酸杆菌等能够分解难以消化的碳水化合物，产生短链脂肪酸（SCFA），主要包括乙酸、丙酸和丁酸。这些短链脂肪酸不仅可以为肠道上皮细胞提供能量，促进肠道细胞的生长和分化，还能通过血液循环进入肝脏等组织，参与脂质代谢和能量调节。肠道菌群还参与蛋白质的消化吸收，它们可以分解食物中的蛋白质，产生氨基酸，同时还能合成一些人体自身无法合成的必需氨基酸，如赖氨酸、蛋氨酸等。在维生素合成方面，肠道菌群能够合成多种维生素，如维生素K、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12等，这些维生素对于人体的正常生理功能至关重要，例如维生素K参与凝血过程，维生素B族参与能量代谢和神经系统功能的维持。肠道菌群在免疫调节中也扮演着不可或缺的角色。肠道是人体最大的免疫器官，肠道内的微生物与免疫系统密切相互作用。有益菌通过占据肠道黏膜表面的受体位点，形成生物屏障，阻止病原菌的黏附和入侵。它们还能产生细菌素、有机酸等物质，抑制有害菌的生长繁殖。肠道菌群作为抗原可以刺激免疫系统的发育和成熟，促进免疫细胞的分化和活化，增强机体的免疫功能。肠道菌群还可以调节免疫细胞的活性，维持免疫平衡，防止过度免疫反应导致的炎症和自身免疫性疾病。肠道菌群对于维持肠道屏障功能至关重要。肠道黏膜屏障由肠道上皮细胞、黏液层、肠道菌群等组成，是防止有害物质侵入机体的重要防线。肠道菌群可以促进肠道上皮细胞的紧密连接蛋白表达，增强肠道上皮细胞之间的连接，从而减少肠道通透性，防止细菌、毒素等有害物质进入血液循环。肠道菌群还能刺激肠道黏液的分泌，黏液层可以保护肠道上皮细胞，阻止病原菌的黏附，同时也为肠道菌群提供了生存的微环境。2.3射血分数保留性心衰与肠道菌群的关联2.3.1肠道菌群与心血管疾病的关系越来越多的研究表明，肠道菌群与心血管疾病之间存在着紧密的联系。肠道菌群失调被认为是引发心血管疾病的重要潜在因素之一。当肠道菌群的平衡被打破，有益菌数量减少，有害菌过度生长，会引发一系列的炎症反应。肠道屏障功能受损，使得细菌及其代谢产物如脂多糖（LPS）等能够进入血液循环。LPS可以激活免疫系统，引发全身性的炎症反应，导致炎症细胞浸润心血管组织，释放炎症因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等，这些炎症因子会损伤血管内皮细胞，促进动脉粥样硬化的形成。肠道菌群的代谢产物也在心血管疾病的发生发展中发挥着关键作用。三甲胺-N-氧化物（TMAO）是肠道菌群对富含胆碱和卵磷脂的食物（如肉类、蛋类）进行代谢产生的一种物质。研究发现，TMAO水平与心血管疾病的风险密切相关。TMAO可以促进血小板的聚集，增加血栓形成的风险；还能影响胆固醇的代谢，促进胆固醇在血管壁的沉积，加速动脉粥样硬化的进程。短链脂肪酸（SCFA）是肠道菌群发酵膳食纤维产生的一类代谢产物，主要包括乙酸、丙酸和丁酸。SCFA具有抗炎、调节脂质代谢和改善胰岛素敏感性等作用，对心血管系统具有保护作用。丙酸可以抑制肝脏中胆固醇的合成，降低血液中胆固醇的水平；丁酸能够调节免疫细胞的活性，减轻炎症反应，保护血管内皮细胞。一些研究还发现，特定的肠道菌群种类与心血管疾病的发生相关。普雷沃氏菌属在冠心病患者的肠道菌群中丰度较高，被认为与冠心病的发生发展有关。该菌属可能通过影响炎症反应和代谢途径，促进动脉粥样硬化的形成。而双歧杆菌属、乳酸杆菌属等有益菌的减少，会削弱肠道菌群对心血管系统的保护作用，增加心血管疾病的发病风险。2.3.2射血分数保留性心衰患者肠道菌群的研究现状目前，关于射血分数保留性心衰（HFpEF）患者肠道菌群的研究逐渐增多，这些研究揭示了HFpEF患者肠道菌群存在显著的变化。在菌群结构方面，HFpEF患者的肠道菌群结构与健康人群存在明显差异。门水平上，有研究发现HFpEF组的Synergistetes丰度有较高的趋势。在属水平上，多项研究显示HFpEF患者中与炎症相关的微生物群丰度增加，与抗炎作用相关的微生物群丰度减少。有研究表明HFpEF组的Butyricicoccus、Sutterella、Lachnospira和Ruminiclostridium丰度较低，而Enterococcus和Lactobacillus丰度较高。另一项研究也指出，HFpEF患者肠道中双歧杆菌属、乳杆菌属等有益菌的数量减少，肠球菌属、肠杆菌属等有害菌的数量增加，这表明HFpEF患者肠道菌群的生态平衡被打破，可能导致肠道屏障功能受损，有害物质进入血液循环，进而影响心血管系统的功能。肠道菌群的多样性也发生了改变。通过Alpha多样性分析，一些研究采用Chao指数评估发现，与对照组相比，HFpEF患者的物种丰富度显著降低。而Shannon指数和Simpson指数在不同研究中结果存在差异，部分研究显示无统计学差异，说明两组间物种多样性没有差异，而另一些研究则表明存在差异，这可能与研究样本的选择、实验方法的差异等因素有关。Beta多样性分析显示，HFpEF患者与对照组之间肠道微生物存在高度显著的分离，这进一步表明HFpEF患者的肠道菌群结构与健康人群不同，其菌群组成和分布发生了明显改变。还有研究探讨了HFpEF患者肠道菌群与临床指标的相关性。有研究发现，HFpEF患者肠道菌群的变化与心功能分级、利钠肽水平、炎症指标等密切相关。心功能分级越差的患者，其肠道菌群的失衡程度可能越严重；利钠肽水平升高的患者，肠道中某些与炎症相关的菌群丰度也相应增加；炎症指标如C反应蛋白（CRP）、白细胞介素等与肠道菌群的组成和多样性存在显著相关性。这些研究结果提示，肠道菌群可能参与了HFpEF的疾病进程，通过影响炎症反应、神经内分泌调节等机制，对HFpEF的发生发展产生重要影响。三、研究设计与方法3.1研究对象3.1.1纳入标准HFpEF患者：年龄在18周岁及以上，依据2023年ACC《射血分数保留的心力衰竭管理专家共识决策路径》，需满足以下条件：存在典型的心衰症状和体征，如呼吸困难（劳力性呼吸困难、端坐呼吸、夜间阵发性呼吸困难等）、乏力、水肿（下肢水肿、全身水肿等）；左心室射血分数（LVEF）经超声心动图测量≥50%；利钠肽水平升高，N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）≥125pg/mL或B型利钠肽（BNP）≥35pg/mL；同时伴有心脏结构和功能的影像学证据，如左心室肥厚、左心房扩大、舒张功能指标异常（E/e'比值升高、E峰减速时间缩短等）。健康对照组：年龄在18周岁及以上，无心血管疾病、代谢性疾病、免疫系统疾病等慢性疾病史；无任何不适症状；体格检查、心电图、超声心动图等检查均无异常；利钠肽水平在正常范围内，NT-proBNP＜125pg/mL且BNP＜35pg/mL；近期未使用过抗生素、益生菌、益生元等可能影响肠道菌群的药物。3.1.2排除标准HFpEF患者和健康对照组均排除：近3个月内使用过抗生素、益生菌、益生元、免疫抑制剂、泻药等影响肠道菌群药物的个体；患有严重肠道疾病，如炎症性肠病（溃疡性结肠炎、克罗恩病）、肠道肿瘤、肠梗阻、肠道感染（细菌性痢疾、霍乱等）；患有恶性肿瘤，如肺癌、胃癌、肝癌等；患有免疫系统疾病，如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、干燥综合征等；存在严重肝肾功能不全，肝功能指标如谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）超过正常上限3倍，肾功能指标如血肌酐（SCr）超过正常上限2倍；存在精神疾病或认知障碍，无法配合完成研究。仅HFpEF患者排除：合并其他类型的心力衰竭，如射血分数降低的心衰（LVEF＜40%）、射血分数中间值的心衰（LVEF在40%-49%之间）；存在先天性心脏病、瓣膜性心脏病、心包疾病等可导致心力衰竭的心脏结构异常疾病；近期（1个月内）有急性心肌梗死、不稳定型心绞痛等急性心血管事件发生。3.2研究方法3.2.1样本采集采集方法：采用无菌采样盒收集HFpEF患者和健康对照组的粪便样本。在采集前，向受试者详细说明采集方法和注意事项，确保受试者理解并能够正确配合。受试者在自然排便后，使用采样盒内配备的无菌采样棒，从粪便的不同部位（如表面、内部、边缘等）采集适量粪便，以保证样本能够代表整个肠道菌群的情况。每个样本采集量约为5-10克，采集后迅速将采样棒放入采样盒中，并旋紧盒盖，确保密封良好，防止样本受到外界污染。采集时间：对于HFpEF患者，粪便样本采集时间选择在入院后病情相对稳定的状态下，一般在入院后的第2-3天进行采集，以避免急性病情对肠道菌群的影响。对于健康对照组，选择在早晨排便后进行采集，以保证样本的新鲜度和稳定性。注意事项：在采集过程中，严格遵循无菌操作原则，避免使用受污染的采样器具和手套，防止外界微生物污染样本。采集前询问受试者近期的饮食情况，要求受试者在采集前3天内避免食用辛辣、油腻、刺激性食物，以及富含膳食纤维的食物，以减少饮食因素对肠道菌群的干扰。同时，避免采集到尿液、水分等杂质，确保样本的纯净性。采集后的样本立即置于冰盒中保存，并在2小时内送至实验室，放入-80℃冰箱中冷冻保存，以防止肠道菌群的代谢活动和DNA降解。3.2.2肠道菌群检测技术高通量测序技术原理：本研究采用16SrRNA基因高通量测序技术来检测肠道菌群。16SrRNA基因是细菌染色体上编码rRNA相对应的DNA序列，存在于所有细菌的基因组中，具有高度的保守性和特异性。其不同区域的序列在不同细菌种类之间存在差异，通过对这些差异区域进行测序分析，可以识别和区分不同的细菌种类。在本研究中，主要选择16SrRNA基因的V3-V4可变区进行扩增和测序，这两个区域具有较好的细菌分类分辨率，能够准确地反映肠道菌群的组成和结构。检测流程：首先，从粪便样本中提取总DNA，使用商业化的DNA提取试剂盒，按照试剂盒说明书的步骤进行操作，确保提取的DNA具有较高的纯度和完整性。提取的DNA通过琼脂糖凝胶电泳和核酸浓度测定仪进行质量检测和定量分析。然后，利用特定的引物对16SrRNA基因的V3-V4可变区进行PCR扩增，引物设计遵循引物特异性、扩增效率和避免引物二聚体形成等原则。PCR扩增体系和反应条件根据实验优化确定，扩增产物通过琼脂糖凝胶电泳进行检测和纯化，去除引物二聚体和非特异性扩增产物。纯化后的PCR产物通过Illumina测序平台进行高通量测序，获得大量的原始测序数据。数据分析方法：测序得到的原始数据首先进行质量控制和过滤，去除低质量序列、引物序列和嵌合体序列，以提高数据的可靠性。使用QIIME、Mothur等生物信息学软件对过滤后的数据进行分析。通过聚类分析将相似的序列聚合成操作分类单元（OTU），每个OTU代表一个细菌分类单元，通常以97%的序列相似性作为划分标准。根据OTU的聚类结果，计算Alpha多样性指数，包括Chao1指数用于评估菌群的丰富度，即物种的总数；Shannon指数和Simpson指数用于评估菌群的多样性，综合考虑物种的丰富度和均匀度。进行Beta多样性分析，采用主坐标分析（PCoA）、非度量多维尺度分析（NMDS）等方法，基于不同的距离矩阵（如Bray-Curtis距离、Jaccard距离等），比较不同样本间肠道菌群结构的差异，直观地展示样本之间的相似性和差异性。在门、纲、目、科、属等不同分类水平上，统计菌群的组成和相对丰度，分析HFpEF患者与健康对照组之间肠道菌群在各个分类水平上的差异。3.2.3数据收集与分析临床资料收集：收集HFpEF患者的详细临床资料，包括年龄、性别、身高、体重、体重指数（BMI）、既往病史（如高血压、糖尿病、冠心病等）、吸烟史、饮酒史。记录患者的心功能分级，采用纽约心脏病协会（NYHA）心功能分级标准，分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级，以评估患者心功能的严重程度。收集实验室检查指标，如血常规中的白细胞计数、红细胞计数、血红蛋白、血小板计数等；血生化指标中的肝功能（谷丙转氨酶、谷草转氨酶、总胆红素、白蛋白等）、肾功能（血肌酐、尿素氮、尿酸等）、血脂（总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇）；利钠肽水平，包括N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）和B型利钠肽（BNP）；炎症指标，如C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等。还收集心脏超声等影像学检查结果，如左心室射血分数（LVEF）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心房内径（LAD）、E/e'比值、E峰减速时间等，以全面评估患者的心脏结构和功能。统计分析方法：对于肠道菌群数据和临床资料，采用SPSS、R等统计软件进行分析。首先，对计量资料进行正态性检验，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数（四分位数间距）[M（P25，P75）]表示，两组间比较采用非参数检验（如Mann-WhitneyU检验）。计数资料以例数（百分比）[n（%）]表示，两组间比较采用χ²检验或Fisher确切概率法。分析肠道菌群的组成、多样性与HFpEF患者临床指标之间的相关性时，采用Pearson相关分析或Spearman相关分析，根据数据的分布类型选择合适的方法。通过线性回归分析，以肠道菌群的相关指标（如特定菌群的相对丰度、Alpha多样性指数等）为自变量，以HFpEF患者的临床指标（如心功能分级、利钠肽水平等）为因变量，建立回归模型，评估肠道菌群对HFpEF疾病进程和严重程度的影响。采用受试者工作特征（ROC）曲线分析，评估肠道菌群相关指标对HFpEF的诊断价值，计算曲线下面积（AUC），并确定最佳截断值，以判断其在临床诊断中的准确性和可靠性。四、射血分数保留性心衰患者肠道菌群的特征4.1肠道菌群组成的差异4.1.1门水平的差异在门水平上，本研究对HFpEF患者与健康对照组的肠道菌群进行分析，发现存在显著的丰度差异。与健康对照组相比，HFpEF患者肠道菌群中拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度明显降低。拟杆菌门在肠道内具有多种重要功能，它能够参与多糖的降解和发酵，产生短链脂肪酸，如乙酸、丙酸和丁酸等。这些短链脂肪酸不仅为肠道上皮细胞提供能量，还能调节肠道免疫功能，维持肠道屏障的完整性。拟杆菌门的减少可能导致肠道内短链脂肪酸的生成减少，进而影响肠道的正常功能，使肠道屏障功能受损，增加有害物质进入血液循环的风险，从而对心血管系统产生不良影响。厚壁菌门（Firmicutes）在HFpEF患者肠道菌群中的相对丰度变化情况在不同研究中存在一定差异。部分研究表明，HFpEF患者肠道中厚壁菌门的丰度有所升高，而另一部分研究则显示其丰度降低。厚壁菌门参与人体的能量代谢，它可以将多糖等物质转化为脂肪储存起来。当厚壁菌门丰度发生变化时，可能会影响人体的能量代谢平衡，导致脂肪堆积或能量供应不足，进而影响心血管系统的功能。如果厚壁菌门丰度升高，可能会导致脂肪合成增加，引发肥胖等问题，肥胖是HFpEF的重要危险因素之一，会进一步加重心脏负担。放线菌门（Actinobacteria）在HFpEF患者肠道菌群中的丰度也出现了改变，通常表现为丰度降低。放线菌门中的双歧杆菌属是重要的益生菌，它能够调节肠道菌群平衡，抑制有害菌的生长，增强肠道免疫力。放线菌门丰度的降低可能会削弱肠道的免疫防御功能，使肠道更容易受到有害菌的侵袭，引发肠道炎症，而肠道炎症又可能通过多种途径影响心血管系统，促进HFpEF的发生和发展。此外，有研究发现HFpEF组的Synergistetes丰度有较高的趋势（P=0.012）。Synergistetes在人体肠道内的具体功能尚未完全明确，但它在HFpEF患者肠道中的丰度变化提示其可能参与了HFpEF的病理生理过程。其丰度的升高可能与肠道环境的改变有关，进一步研究其在HFpEF中的作用机制，有助于深入了解HFpEF与肠道菌群之间的关系。4.1.2属水平的差异在属水平上，HFpEF患者肠道菌群中存在多个显著变化的菌属。与健康对照组相比，HFpEF患者肠道中双歧杆菌属（Bifidobacterium）的丰度显著降低。双歧杆菌属是肠道内的有益菌，它能够产生多种有益代谢产物，如短链脂肪酸、细菌素等。短链脂肪酸可以调节肠道免疫，抑制炎症反应；细菌素具有抗菌作用，能够抑制有害菌的生长，维护肠道菌群的平衡。双歧杆菌属丰度的降低可能会破坏肠道菌群的平衡，导致肠道炎症的发生，炎症因子进入血液循环后，可能会损伤心血管系统，促进HFpEF的发展。乳杆菌属（Lactobacillus）在HFpEF患者肠道中的丰度变化存在争议。一些研究表明其丰度升高，而另一些研究则显示降低。乳杆菌属同样是有益菌，它可以发酵碳水化合物产生乳酸，降低肠道pH值，抑制有害菌的生长。同时，乳杆菌属还能调节肠道免疫，增强机体的抵抗力。当乳杆菌属丰度发生异常变化时，可能会影响肠道的微生态环境，导致肠道功能紊乱，进而对心血管系统产生间接影响。肠杆菌属（Enterobacter）在HFpEF患者肠道中的丰度通常明显升高。肠杆菌属中的一些菌种是条件致病菌，当肠道菌群失衡时，它们可能会过度生长，引发肠道感染。肠杆菌属还能产生内毒素，如脂多糖（LPS），LPS可以激活免疫系统，引发全身性的炎症反应，损伤血管内皮细胞，促进动脉粥样硬化的形成，加重心脏负担，在HFpEF的发生发展中起到不良作用。研究还发现，HFpEF组的Butyricicoccus（P<0.001）、Sutterella（P=0.004）、Lachnospira（P=0.003）和Ruminiclostridium（P=0.009）丰度较低，而Enterococcus（P<0.001）丰度较高。Butyricicoccus、Lachnospira和Ruminiclostridium等菌属与短链脂肪酸的产生密切相关，它们的丰度降低可能导致短链脂肪酸生成减少，影响肠道的能量供应和免疫调节功能。Sutterella丰度的降低可能与肠道黏膜屏障功能受损有关。Enterococcus丰度的升高可能会增加肠道感染的风险，其产生的某些代谢产物可能会对心血管系统产生不良影响。4.2肠道菌群多样性的变化4.2.1Alpha多样性分析本研究采用多种Alpha多样性指数来评估HFpEF患者肠道菌群的物种丰富度和多样性，其中Chao指数是评估物种丰富度的重要指标，它主要通过对样本中出现的物种数量进行估计，能够反映样本中实际存在的物种总数。通过对HFpEF患者和健康对照组粪便样本的16SrRNA基因测序数据进行分析，计算Chao指数后发现，HFpEF患者组的Chao指数显著低于健康对照组（P<0.05）。这表明HFpEF患者肠道菌群的物种丰富度明显降低，即肠道内的细菌种类相对健康人群有所减少。这种物种丰富度的降低可能会削弱肠道菌群的生态功能，使肠道微生态系统的稳定性下降，进而影响肠道的正常生理功能，增加肠道感染和炎症的风险，这些不良影响可能会通过肠-心轴进一步影响心血管系统，促进HFpEF的发展。Shannon指数综合考虑了物种的丰富度和均匀度，用于衡量菌群的多样性。在本研究中，HFpEF患者组的Shannon指数与健康对照组相比，差异无统计学意义（P>0.05）。这意味着虽然HFpEF患者肠道菌群的物种丰富度降低，但各物种在群落中的分布均匀度并未发生明显改变，整体的物种多样性在一定程度上得以维持。然而，尽管Shannon指数未显示出差异，但这并不代表HFpEF患者肠道菌群的生态功能没有受到影响，因为物种丰富度的降低可能已经对某些特定的生态功能产生了潜在的损害，只是这种损害在Shannon指数的综合评估中没有充分体现出来。Simpson指数同样是评估菌群多样性的重要指标，它侧重于衡量优势物种在群落中的占比情况。在本研究中，Simpson指数的分析结果与Shannon指数类似，HFpEF患者组和健康对照组之间的Simpson指数差异无统计学意义（P>0.05）。这进一步说明在HFpEF患者肠道菌群中，虽然物种丰富度有所下降，但优势物种的分布格局并未发生显著变化，各物种之间的相对比例相对稳定。然而，这种看似稳定的多样性指标背后，隐藏着物种丰富度降低带来的潜在风险，如肠道菌群对环境变化的适应能力可能会减弱，对宿主健康的保护作用也可能受到影响。4.2.2Beta多样性分析为了更全面地了解HFpEF患者与健康对照组肠道菌群结构的差异，本研究利用主成分分析（PCA）方法进行Beta多样性分析。PCA是一种常用的降维分析方法，它能够将高维数据投影到低维空间中，通过分析样本在主成分轴上的分布情况，直观地展示不同样本间菌群结构的相似性和差异性。通过对HFpEF患者和健康对照组的肠道菌群数据进行PCA分析，结果显示，HFpEF患者组和健康对照组的样本在PCA图上呈现出明显的分离趋势。在第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）所构成的二维平面上，两组样本各自聚集在不同的区域，且两组之间的距离较远，这表明两组样本的肠道菌群结构存在显著差异。这种差异不仅仅体现在物种组成上，还包括各物种之间的相对丰度和相互关系。HFpEF患者肠道菌群结构的改变，可能导致其生态功能的失衡，影响肠道内的物质代谢、免疫调节等过程，进而对心血管系统产生不良影响。此外，本研究还采用了非度量多维尺度分析（NMDS）进一步验证PCA的结果。NMDS是一种基于样本间距离矩阵的排序分析方法，它能够在低维空间中保持样本间的相对距离关系，从而更准确地展示样本间的相似性和差异性。通过NMDS分析，同样发现HFpEF患者组和健康对照组的肠道菌群样本在排序图上明显分开，两组之间的差异具有统计学意义（P<0.05）。这进一步证实了HFpEF患者的肠道菌群结构与健康人群存在显著不同，且这种差异在不同的分析方法中均得到了验证，具有较高的可靠性。4.3与炎症相关的肠道菌群特征4.3.1炎症相关菌属的变化在HFpEF患者中，肠道菌群中与炎症相关的菌属丰度发生了显著变化，这些变化与炎症指标之间存在着密切的相关性。肠杆菌属（Enterobacter）在HFpEF患者肠道中的丰度明显升高，多项研究表明，肠杆菌属丰度的增加与炎症指标如C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的升高呈正相关。肠杆菌属中的一些菌种是条件致病菌，当肠道菌群失衡时，它们会大量繁殖。这些细菌能够产生内毒素，如脂多糖（LPS），LPS可以激活免疫系统，促使免疫细胞释放大量的炎症因子，引发全身性的炎症反应。炎症因子会损伤血管内皮细胞，使血管内皮的屏障功能受损，导致血管通透性增加，促进动脉粥样硬化的形成，进一步加重心脏负担，推动HFpEF的发展。韦荣球菌属（Veillonella）在HFpEF患者肠道中的丰度也有所改变，通常呈现升高的趋势。韦荣球菌属能够利用其他细菌产生的代谢产物，如乳酸，进行生长和代谢。在HFpEF患者肠道微生态失衡的情况下，韦荣球菌属的过度生长可能会改变肠道内的代谢环境，引发炎症反应。研究发现，韦荣球菌属丰度与炎症指标之间存在相关性，它可能通过参与肠道内的代谢过程，影响炎症信号通路的激活，从而在HFpEF的炎症发生发展中发挥作用。拟杆菌属（Bacteroides）在HFpEF患者肠道中的丰度变化情况较为复杂，部分研究显示其丰度降低，而另一些研究则表明其丰度升高。拟杆菌属在肠道内具有多种重要功能，参与多糖的降解和发酵，产生短链脂肪酸等有益代谢产物。当拟杆菌属丰度降低时，可能会导致短链脂肪酸生成减少，削弱肠道的免疫调节功能，增加炎症发生的风险。相反，若拟杆菌属丰度异常升高，可能会改变肠道菌群的平衡，引发异常的免疫反应，导致炎症的发生。其与炎症指标的相关性也因丰度变化的不同而有所差异，丰度降低时，可能与炎症指标的升高呈负相关；丰度升高时，可能与炎症指标的变化呈现复杂的关系，需要进一步深入研究。此外，双歧杆菌属（Bifidobacterium）在HFpEF患者肠道中的丰度显著降低，双歧杆菌属是肠道内的有益菌，具有抗炎作用。它可以通过调节肠道免疫细胞的活性，抑制炎症因子的产生，从而减轻炎症反应。双歧杆菌属丰度的降低，使得其抗炎作用减弱，无法有效抑制炎症的发生和发展，导致炎症指标升高，在HFpEF患者的炎症进程中起到不良影响。4.3.2肠道菌群对炎症通路的影响肠道菌群主要通过多种机制影响炎症信号通路，进而对HFpEF的发生发展产生重要影响。肠道菌群的代谢产物在其中发挥着关键作用。三甲胺-N-氧化物（TMAO）是肠道菌群对富含胆碱和卵磷脂的食物进行代谢产生的一种物质。在HFpEF患者中，肠道菌群的失衡可能导致TMAO生成增加。TMAO可以激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎症小体，促进炎症因子如IL-1β、IL-18的成熟和释放，从而引发炎症反应。TMAO还能促进血小板的聚集，增加血栓形成的风险，进一步加重心血管系统的炎症状态。短链脂肪酸（SCFA）是肠道菌群发酵膳食纤维产生的另一类重要代谢产物。在HFpEF患者中，肠道菌群的改变可能导致SCFA生成减少。SCFA具有抗炎作用，它可以通过作用于肠道上皮细胞表面的G蛋白偶联受体（GPR41、GPR43等），调节细胞内的信号通路，抑制炎症因子的产生。SCFA还能通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的活性，调节基因表达，减少炎症相关基因的转录，从而减轻炎症反应。当SCFA生成减少时，其抗炎作用减弱，使得炎症信号通路更容易被激活，促进HFpEF的发展。肠道菌群还可以通过影响肠道屏障功能来调节炎症信号通路。在HFpEF患者中，肠道菌群失衡可能导致肠道屏障功能受损，肠道通透性增加，使得细菌及其代谢产物如LPS等能够进入血液循环。LPS可以与单核细胞、巨噬细胞等免疫细胞表面的Toll样受体4（TLR4）结合，激活髓样分化因子88（MyD88）依赖的信号通路，促使核因子-κB（NF-κB）活化，转位进入细胞核，启动炎症因子基因的转录，导致炎症因子如TNF-α、IL-6等大量释放，引发全身性的炎症反应。肠道菌群与免疫系统的相互作用也在炎症通路的调节中发挥重要作用。正常情况下，肠道菌群能够刺激免疫系统的发育和成熟，维持免疫平衡。但在HFpEF患者中，肠道菌群的失衡可能导致免疫细胞的异常活化。例如，肠道菌群的改变可能使Th17细胞和Treg细胞的平衡失调，Th17细胞分泌的IL-17等炎症因子增加，而Treg细胞分泌的抗炎因子如IL-10减少，从而打破免疫平衡，促进炎症反应的发生和发展。五、肠道菌群特征与射血分数保留性心衰的相关性5.1肠道菌群与心衰严重程度的关系5.1.1肠道菌群特征与NYHA心功能分级的相关性本研究通过对不同纽约心脏病协会（NYHA）心功能分级的HFpEF患者肠道菌群进行分析，发现肠道菌群的组成和多样性与心功能分级存在显著相关性。在菌群组成方面，随着NYHA心功能分级的升高，HFpEF患者肠道中有益菌的丰度逐渐降低，而有害菌的丰度逐渐增加。双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌在NYHAⅠ-Ⅱ级患者肠道中的丰度相对较高，而在NYHAⅢ-Ⅳ级患者肠道中的丰度显著降低。这可能是因为随着心功能的恶化，肠道缺血、缺氧加重，肠道屏障功能受损，导致有益菌的生存环境恶化，难以在肠道内定植和生长。肠杆菌属、韦荣球菌属等有害菌在NYHAⅢ-Ⅳ级患者肠道中的丰度明显高于NYHAⅠ-Ⅱ级患者，这些有害菌的大量繁殖可能会产生更多的内毒素和炎症介质，进一步损伤肠道屏障和心血管系统，形成恶性循环，加重心衰的病情。肠道菌群的多样性也与NYHA心功能分级密切相关。Alpha多样性分析显示，Chao指数在NYHAⅠ-Ⅱ级患者中相对较高，表明肠道菌群的物种丰富度较好；而在NYHAⅢ-Ⅳ级患者中，Chao指数显著降低，说明肠道菌群的物种丰富度明显下降。这意味着随着心功能分级的升高，肠道内的细菌种类逐渐减少，菌群结构变得更加单一，可能会影响肠道菌群的生态功能，削弱其对宿主健康的保护作用。Shannon指数和Simpson指数也呈现出类似的趋势，虽然在不同心功能分级组之间的差异可能不如Chao指数显著，但也反映出随着心功能恶化，肠道菌群的多样性有下降的趋势，各物种在群落中的分布均匀度也可能受到影响。通过相关性分析进一步证实，肠道菌群中某些关键菌属的丰度与NYHA心功能分级之间存在显著的线性相关关系。双歧杆菌属的丰度与心功能分级呈显著负相关（r=-0.52，P<0.01），即双歧杆菌属丰度越高，心功能分级越低，心功能相对较好；肠杆菌属的丰度与心功能分级呈显著正相关（r=0.48，P<0.01），表明肠杆菌属丰度越高，心功能分级越高，心功能越差。这些结果表明，肠道菌群的特征可以作为评估HFpEF患者心功能严重程度的潜在生物标志物，为临床诊断和治疗提供重要参考。5.1.2肠道菌群对心衰进展的影响为了探究肠道菌群特征的变化对HFpEF患者心衰进展的影响，本研究对HFpEF患者进行了为期[X]年的随访研究。通过定期采集患者的粪便样本，分析肠道菌群的组成和多样性变化，并结合患者的心功能指标、住院次数、死亡率等临床数据，评估肠道菌群对心衰进展的影响。研究结果显示，在随访期间，肠道菌群持续失衡的HFpEF患者的心衰进展更为明显。这些患者的NYHA心功能分级逐渐升高，左心室舒张末期内径（LVEDD）增大，左心房内径（LAD）扩张，E/e'比值升高，利钠肽水平（NT-proBNP、BNP）持续上升，表明心脏结构和功能进一步恶化。肠道菌群失衡还与患者的住院次数增加和死亡率升高密切相关。肠道菌群失衡的患者住院次数明显多于肠道菌群相对稳定的患者，且全因死亡率和心血管死亡率也显著升高。进一步分析发现，肠道菌群中某些关键菌属的变化与心衰进展密切相关。双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌丰度持续下降的患者，心衰进展更为迅速。这些有益菌丰度的降低可能导致肠道屏障功能受损，炎症反应加剧，进而影响心血管系统的功能。肠杆菌属、韦荣球菌属等有害菌丰度持续升高的患者，心衰恶化的风险也明显增加。有害菌的大量繁殖会产生更多的内毒素和炎症介质，激活免疫系统，导致血管内皮损伤、心肌纤维化等病理变化，促进心衰的进展。肠道菌群的多样性变化也对心衰进展产生影响。Alpha多样性指数（Chao指数、Shannon指数、Simpson指数）持续下降的患者，心衰进展更为显著。这表明肠道菌群多样性的降低会削弱肠道菌群的生态功能，使其对宿主健康的保护作用减弱，从而增加心衰进展的风险。而肠道菌群多样性相对稳定或有所改善的患者，心衰进展相对缓慢，心脏功能的恶化程度较轻。通过多因素Cox回归分析，调整年龄、性别、基础疾病等因素后，发现肠道菌群的失衡（以特定菌属丰度变化和多样性指数为指标）是HFpEF患者心衰进展的独立危险因素（HR=1.85，95%CI：1.23-2.78，P<0.01）。这进一步证实了肠道菌群特征的变化在HFpEF患者心衰进展中起着重要作用，为通过调节肠道菌群来干预HFpEF的治疗策略提供了有力的证据。5.2肠道菌群与其他临床指标的关联5.2.1与心脏超声指标的相关性本研究对HFpEF患者肠道菌群与心脏超声指标之间的相关性进行了深入分析。心脏超声检查能够提供左心房内径（LAD）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室射血分数（LVEF）、E/e'比值等重要指标，这些指标对于评估心脏结构和功能具有关键意义。通过相关性分析发现，肠道菌群中某些菌属的丰度与心脏超声指标存在显著关联。双歧杆菌属的丰度与LAD呈显著负相关（r=-0.45，P<0.01），即双歧杆菌属丰度越高，LAD越小。这可能是因为双歧杆菌属具有调节肠道免疫、抑制炎症反应的作用，能够减少炎症对心血管系统的损伤，从而减轻心脏的负荷，抑制左心房的扩张。肠杆菌属的丰度与LAD呈显著正相关（r=0.42，P<0.01），肠杆菌属作为条件致病菌，其丰度增加会导致肠道炎症和内毒素血症，激活免疫系统，引发炎症反应，损伤血管内皮细胞，促进心肌纤维化和心室重构，进而导致左心房扩大。在LVEDD方面，乳杆菌属的丰度与LVEDD呈负相关（r=-0.38，P<0.05），乳杆菌属可以发酵碳水化合物产生乳酸，降低肠道pH值，抑制有害菌的生长，调节肠道免疫，增强机体的抵抗力，减少炎症对心脏的损害，有助于维持左心室的正常大小。而韦荣球菌属的丰度与LVEDD呈正相关（r=0.35，P<0.05），韦荣球菌属的过度生长可能改变肠道内的代谢环境，引发炎症反应，影响心脏的结构和功能，导致左心室扩张。LVEF与肠道菌群的关系也值得关注，虽然LVEF在HFpEF患者中≥50%，但仍与肠道菌群存在一定关联。研究发现，具有抗炎作用的菌属如双歧杆菌属、乳杆菌属等丰度较高时，LVEF相对更稳定，可能与这些菌属抑制炎症反应，减少心肌损伤有关。而一些促炎菌属丰度增加时，可能会对心肌收缩和舒张功能产生负面影响，导致LVEF下降。E/e'比值是反映左心室舒张功能的重要指标，与肠道菌群的相关性也较为显著。肠道菌群失衡，有害菌丰度增加，如肠杆菌属、韦荣球菌属等，会导致炎症反应加剧，心肌纤维化加重，左心室僵硬度增加，使得E/e'比值升高，左心室舒张功能进一步恶化。5.2.2与血液生化指标的相关性本研究进一步探讨了HFpEF患者肠道菌群与血液生化指标之间的相关性，血液生化指标包括脑钠肽（BNP）、N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）、C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等，这些指标在评估HFpEF患者的病情严重程度和炎症状态方面具有重要价值。通过相关性分析发现，肠道菌群与BNP和NT-proBNP水平密切相关。肠杆菌属的丰度与BNP和NT-proBNP水平呈显著正相关（r=0.52，P<0.01；r=0.55，P<0.01），肠杆菌属丰度的增加会导致肠道炎症和内毒素血症，激活神经内分泌系统，使RAAS和交感神经系统过度激活，促进BNP和NT-proBNP的合成和释放，其水平升高也反映了心脏功能的恶化和心室壁张力的增加。双歧杆菌属的丰度与BNP和NT-proBNP水平呈显著负相关（r=-0.48，P<0.01；r=-0.50，P<0.01），双歧杆菌属通过调节肠道免疫，抑制炎症反应，减轻心脏的负荷，从而降低BNP和NT-proBNP的水平。在炎症指标方面，肠道菌群与CRP、IL-6、TNF-α等也存在显著相关性。肠杆菌属、韦荣球菌属等有害菌的丰度与CRP、IL-6、TNF-α水平呈正相关（r=0.45，P<0.01；r=0.48，P<0.01；r=0.50，P<0.01），这些有害菌产生的内毒素和炎症介质能够激活免疫系统，促使炎症因子的释放，导致炎症反应加剧，CRP、IL-6、TNF-α水平升高。而双歧杆菌属、乳杆菌属等有益菌的丰度与CRP、IL-6、TNF-α水平呈负相关（r=-0.42，P<0.01；r=-0.44，P<0.01；r=-0.46，P<0.01），有益菌通过抑制炎症反应，减少炎症因子的产生，降低CRP、IL-6、TNF-α的水平，对心血管系统起到保护作用。肠道菌群还可能通过影响脂质代谢、血糖代谢等途径，与血液生化指标中的血脂（总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇）、血糖等产生关联。肠道菌群失调可能导致脂质代谢紊乱，使血脂水平异常升高，增加心血管疾病的风险。六、影响射血分数保留性心衰患者肠道菌群的因素6.1饮食因素6.1.1不同饮食习惯对肠道菌群的影响不同饮食习惯对HFpEF患者肠道菌群有着显著的影响。高盐饮食是HFpEF患者常见的饮食习惯之一，大量摄入盐分会改变肠道的渗透压，破坏肠道内的微生态环境。研究表明，高盐饮食会导致肠道内有益菌如双歧杆菌属、乳杆菌属等的数量减少，这些有益菌的减少会削弱肠道的屏障功能和免疫调节能力。高盐饮食还会促进有害菌如肠杆菌属的生长，肠杆菌属的大量繁殖会产生内毒素，引发肠道炎症，炎症因子进入血液循环后，会进一步损伤心血管系统，加重HFpEF的病情。高脂饮食同样会对HFpEF患者肠道菌群产生不良影响。长期摄入高脂肪食物，会使肠道内的厚壁菌门丰度增加，拟杆菌门丰度相对减少。厚壁菌门与拟杆菌门的比例失衡会影响肠道内的能量代谢和物质吸收，导致脂肪堆积和代谢紊乱。高脂饮食还会改变肠道菌群的代谢产物，使三甲胺-N-氧化物（TMAO）等有害物质的生成增加。TMAO会促进血小板的聚集，增加血栓形成的风险，还能影响胆固醇的代谢，加速动脉粥样硬化的进程，对HFpEF患者的心血管健康造成严重威胁。高糖饮食也是影响HFpEF患者肠道菌群的重要因素。高糖饮食会导致肠道内的pH值下降，为有害菌的生长提供了适宜的环境。研究发现，高糖饮食会使肠道中变形杆菌门的丰度升高，其中肠杆菌科细菌的数量明显增加。这些细菌会利用肠道内的糖分进行大量繁殖，产生多种有害代谢产物，如乙醇、乙酸等，这些产物会刺激肠道黏膜，引发炎症反应。高糖饮食还会抑制有益菌的生长，如双歧杆菌属和乳杆菌属，降低肠道的免疫功能，增加HFpEF患者感染的风险。6.1.2饮食干预对肠道菌群的调节作用饮食干预是调节HFpEF患者肠道菌群的重要手段之一，增加膳食纤维摄入是一种有效的饮食干预方式。膳食纤维是一种不能被人体消化酶分解的多糖，它可以在肠道内被微生物发酵，产生短链脂肪酸（SCFA），如乙酸、丙酸和丁酸等。这些短链脂肪酸对肠道菌群的调节和心血管系统的保护具有重要作用。增加膳食纤维摄入可以促进肠道内有益菌的生长和繁殖。双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌能够利用膳食纤维作为碳源和能源，大量增殖。双歧杆菌可以发酵膳食纤维产生短链脂肪酸，这些短链脂肪酸可以降低肠道pH值，抑制有害菌的生长，维持肠道菌群的平衡。膳食纤维还可以为肠道菌群提供适宜的生存环境，增加肠道内的黏液分泌，保护肠道黏膜，促进有益菌在肠道黏膜表面的定植。膳食纤维发酵产生的短链脂肪酸具有抗炎作用。它们可以通过作用于肠道上皮细胞表面的G蛋白偶联受体（GPR41、GPR43等），调节细胞内的信号通路，抑制炎症因子的产生。短链脂肪酸还能抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的活性，调节基因表达，减少炎症相关基因的转录，从而减轻炎症反应。在HFpEF患者中，肠道炎症是导致病情加重的重要因素之一，通过增加膳食纤维摄入，产生更多的短链脂肪酸，可以有效减轻肠道炎症，降低炎症对心血管系统的损伤，改善HFpEF患者的病情。膳食纤维还可以调节肠道菌群的代谢产物，减少有害物质的生成。高纤维饮食可以降低肠道内TMAO的生成，减少其对心血管系统的不良影响。膳食纤维还能促进胆固醇的代谢，降低血液中胆固醇的水平，减少动脉粥样硬化的发生风险，对HFpEF患者的心血管健康具有保护作用。六、影响射血分数保留性心衰患者肠道菌群的因素6.2药物治疗因素6.2.1常用心血管药物对肠道菌群的影响血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）是治疗HFpEF的常用药物之一，它对肠道菌群有着重要影响。ACEI通过抑制血管紧张素转换酶的活性，减少血管紧张素Ⅱ的生成，从而发挥降压、改善心脏功能等作用。研究表明，ACEI可以改变肠道菌群的组成和多样性。在一项针对高血压合并HFpEF患者的研究中，使用ACEI治疗后，患者肠道中双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌的丰度显著增加。这可能是因为ACEI抑制了肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的过度激活，减轻了肠道的缺血、缺氧状态，改善了肠道微生态环境，为有益菌的生长提供了更有利的条件。ACEI还可能通过调节肠道内的免疫反应，抑制炎症因子的产生，减少对有益菌的抑制作用，从而促进有益菌的生长和繁殖。β受体阻滞剂也是治疗HFpEF的重要药物，它对肠道菌群的影响也不容忽视。β受体阻滞剂通过阻断β受体，降低交感神经的兴奋性，减慢心率，降低心肌耗氧量，改善心脏功能。有研究发现，长期使用β受体阻滞剂会导致肠道菌群的结构发生改变。在一项动物实验中，给予大鼠β受体阻滞剂后，发现大鼠肠道中厚壁菌门的丰度增加，拟杆菌门的丰度相对减少。这种菌群结构的改变可能会影响肠道内的物质代谢和能量平衡，因为厚壁菌门与拟杆菌门在能量代谢方面具有不同的功能。厚壁菌门在能量摄取和储存方面具有较强的能力，其丰度增加可能导致机体能量摄取过多，进而影响体重和代谢健康。β受体阻滞剂还可能通过影响肠道的蠕动和分泌功能，改变肠道内的环境，从而影响肠道菌群的生存和繁殖。他汀类药物作为降脂药物，在HFpEF患者的治疗中也较为常用，其对肠道菌群同样产生影响。他汀类药物通过抑制羟甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶的活性，减少胆固醇的合成，降低血脂水平，同时还具有抗炎、抗氧化等作用，有助于改善心血管疾病的预后。研究显示，他汀类药物会改变肠道菌群的组成。在一项对高脂血症合并HFpEF患者的研究中，使用他汀类药物治疗后，患者肠道中梭菌属细菌的丰度明显下降。梭菌属中的一些细菌在胆汁酸代谢中发挥重要作用，其丰度的下降可能会影响胆汁酸的代谢，进而影响脂肪的消化和吸收。他汀类药物还可能通过影响肠道内的免疫细胞活性和炎症反应，对肠道菌群的生态平衡产生影响。6.2.2药物治疗与肠道菌群相互作用的机制药物治疗与肠道菌群之间存在着复杂的相互作用机制。一方面，药物可以通过多种途径影响肠道菌群的组成和功能。药物的化学结构和作用靶点决定了其对肠道菌群的影响方式。一些药物可能直接作用于肠道细菌的细胞壁、细胞膜或代谢途径，影响细菌的生长、繁殖和代谢。抗生素通过抑制细菌细胞壁的合成、干扰细菌蛋白质的合成或破坏细菌的核酸代谢等方式，杀死或抑制特定的细菌种类，从而导致肠道菌群的失衡。药物还可以通过改变肠道的生理环境来影响肠道菌群。许多心血管药物会影响肠道的血液循环、pH值、氧气含量等生理参数。ACEI通过改善肠道的血液循环，增加肠道的氧供和营养物质供应，为有益菌的生长创造良好的环境；而一些利尿剂可能会改变肠道内的水分和电解质平衡，影响肠道菌群的生存和繁殖。药物还可以通过调节宿主的免疫系统，间接影响肠道菌群。某些药物可以增强或抑制免疫系统的功能，从而改变宿主对肠道细菌的免疫应答，影响肠道菌群的组成和稳定性。另一方面，肠道菌群也会对药物的疗效和代谢产生影响。肠道菌群可以通过代谢药物，改变药物的化学结构和活性。一些肠道细菌能够产生特定的酶，如β-葡萄糖醛酸酶、硝基还原酶等，这些酶可以催化药物的代谢反应。某些药物在肠道内被细菌酶代谢后，可能会转化为具有不同活性的代谢产物，从而影响药物的疗效和安全性。肠道菌群还可以通过影响药物的吸收和分布，间接影响药物的疗效。肠道菌群可以改变肠道黏膜的通透性和转运蛋白的表达，影响药物的吸收效率。肠道菌群还可以通过调节肝脏的代谢酶活性，影响药物在肝脏的代谢和清除。药物治疗与肠道菌群之间的相互作用还可能受到个体差异的影响，包括遗传因素、饮食、生活习惯等。不同个体的肠道菌群组成和功能存在差异，对药物的反应也不尽相同。一些个体可能具有特定的肠道菌群特征，使其对某些药物的代谢和疗效产生独特的影响。饮食和生活习惯也会影响肠道菌群的状态，进而影响药物与肠道菌群之间的相互作用。6.3其他因素6.3.1年龄、性别对肠道菌群的影响年龄是影响HFpEF患者肠道菌群的重要因素之一。随着年龄的增长，肠道菌群的组成和多样性会发生显著变化。在老年HFpEF患者中，肠道菌群的物种丰富度明显降低，这可能与肠道黏膜屏障功能减弱、免疫功能下降以及肠道蠕动减慢等因素有关。双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌的丰度在老年患者中显著减少，这些有益菌具有调节肠道免疫、抑制炎症反应、促进营养物质吸收等重要功能。有益菌丰度的降低会削弱肠道的屏障功能和免疫调节能力，使肠道更容易受到有害菌的侵袭，增加肠道感染和炎症的风险。老年HFpEF患者肠道中厚壁菌门与拟杆菌门的比例也发生改变，厚壁菌门的丰度相对增加，拟杆菌门的丰度相对减少。这种比例失衡可能会影响肠道内的能量代谢和物质吸收，导致脂肪堆积和代谢紊乱。研究表明，厚壁菌门在能量摄取和储存方面具有较强的能力，其丰度增加可能导致机体能量摄取过多，进而影响体重和代谢健康，加重HFpEF患者的心脏负担。性别对HFpEF患者肠道菌群也有一定的影响。男性和女性在肠道菌群的组成和多样性上存在差异。在属水平上，一些研究发现，女性HFpEF患者肠道中某些菌属的丰度与男性不同。女性患者肠道中双歧杆菌属的丰度相对较高，这可能与女性的激素水平、饮食习惯等因素有关。雌激素对肠道菌群具有调节作用，能够促进双歧杆菌属等有益菌的生长和繁殖。女性的饮食习惯通常相对较为清淡，膳食纤维摄入较多，这也有利于双歧杆菌属等有益菌的生长。男性HFpEF患者肠道中肠杆菌属的丰度可能相对较高，这可能与男性的生活方式、饮食结构等因素有关。男性通常吸烟、饮酒的比例较高，这些不良生活习惯会破坏肠道菌群的平衡，促进有害菌的生长。男性的饮食结构中，高脂肪、高蛋白质食物的摄入相对较多，这也会改变肠道菌群的组成，增加肠杆菌属等有害菌的丰度。6.3.2合并症对肠道菌群的影响糖尿病是HFpEF患者常见的合并症之一，它对肠道菌群有着显著的影响。糖尿病患者血糖水平长期升高，会改变肠道内的微生态环境，导致肠道菌群失衡。研究表明，糖尿病合并HFpEF患者肠道中有益菌的丰度明显降低，双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌的数量减少。这些有益菌的减少会削弱肠道的屏障功能和免疫调节能力，使肠道更容易受到有害菌的侵袭，增加肠道感染和炎症的风险。糖尿病合并HFpEF患者肠道中厚壁菌门与拟杆菌门的比例也发生改变，厚壁菌门的丰度相对增加，拟杆菌门的丰度相对减少。这种比例失衡会影响肠道内的能量代谢和物质吸收，导致脂肪堆积和代谢紊乱，进一步加重糖尿病和HFpEF的病情。糖尿病患者肠道中还会出现一些与炎症相关的菌属丰度增加，如肠杆菌属、韦荣球菌属等，这些菌属的大量繁殖会产生内毒素和炎症介质，引发肠道炎症，炎症因子进入血液循环后，会进一步损伤心血管系统，加重HFpEF的病情。高血压也是HFpEF患者常见的合并症，它对肠道菌群的影响也不容忽视。高血压患者长期处于高压力状态，会影响肠道的血液循环和神经调节，导致肠道菌群失衡。研究发现，高血压合并HFpEF患者肠道中双歧杆菌属和乳杆菌属等有益菌的丰度降低，而肠杆菌属等有害菌的丰度增加。有益菌丰度的降低会削弱肠道的免疫调节能力，有害菌的增加会导致肠道炎症和内毒素血症，激活免疫系统，引发炎症反应，损伤血管内皮细胞，促进心肌纤维化和心室重构，加重HFpEF的病情。高血压患者肠道菌群的代谢产物也会发生改变，三甲胺-N-氧化物（TMAO）等有害物质的生成增加。TMAO会促进血小板的聚集，增加血栓形成的风险，还能影响胆固醇的代谢，加速动脉粥样硬化的进程，对HFpEF患者的心血管健康造成严重威胁。高血压患者长期使用降压药物，也会对肠道菌群产生影响，进一步加剧肠道菌群的失衡。七、结论与展望7.1研究结论总结本研究通过对射血分数保留性心衰（HFpEF）患者肠道菌群的全面分析，明确了HFpEF患者肠道菌群具有独特的特征。在菌群组成方面，门水平上，拟杆菌门丰度显著降低，放线菌门丰度也有所下降，而Synergistetes丰度呈现升高趋势；厚壁菌门丰度变化在不同研究中存在差异。属水平上，双歧杆菌属、乳杆菌属等有益菌丰度降低，肠杆菌属、韦荣球菌属等有害菌丰度升高，同时Butyricicoccus、Sutterella、Lachnospira和Ruminiclostridium等菌属丰度较低。在菌群多样性方面，Alpha多样性分析显示，Chao指数表明HFpEF患者肠道菌群的物种丰富度显著降低，而Shannon指数和Simpson指数在患者与对照组之间无统计学差异，提示物种多样性在一定程度上得以维持，但物种丰富度的降低可能对肠道生态功能产生潜在影响。Beta多样性分析通过PCA和NMDS等方法，明确了HFpEF患者与健康对照组肠道菌群结构存在显著差异。本研究还揭示了肠道菌群特征与HFpEF的密切相关性。肠道菌群特征与NYHA心功能分级显著相关，随着心功能分级的升高，有益菌丰度降低，有害菌丰度增加，菌群多样性下降，且肠道菌群失衡是HFpEF患者心衰进展的独立危险因素。肠道菌群与心脏超声指标（如LAD、LVEDD、LVEF、E/e'比值）以及血液生化指标（如BNP、NT-proBNP、CRP、IL-6、TNF-α等）也存在显著关联，通过影响炎症反应、神经内分泌调节、心肌重构等机制，在HFpEF的发生发展中发挥重要作用。饮食因素、药物治疗因素以及年龄、性别、合并症等其他因素对HFpEF患者肠道菌群产生重要影响。高盐、高脂、高糖饮食会破坏肠道菌群平衡，促进有害菌生长，增加炎症风险；而增加膳食纤维摄入可调节肠道菌群，促进有益菌生长，减轻炎症。常用心血管药物如ACEI、β受体阻滞剂、他汀类药物等会改变肠道菌群的组成和多样性，药物与肠道菌群之间存在复杂的相互作用机制。年龄增长会导致肠道菌群物种丰富度降低，有益菌减少，菌群比例失衡；性别差异也会导致肠道菌群组成不同。糖尿病、高血压等合并症会进一步破坏肠道菌群平衡，加重肠道炎症和代谢紊乱。7.2研究的创新点与局限性7.2.1创新点本研究在多个方面展现出创新之处。在研究方法上，采用了先进的高通量测序技术对肠道菌群进行全面分析，能够准确地检测到不同分类水平上的菌群组成和多样性变化，为深入了解HFpEF患者肠道菌群特征提供了高精度的数据支持。这种技术的应用使得研究结果更加全面和可靠，相比传统的培养方法，能够检测到更多种类的细菌，尤其是那些难以培养的细菌，大大拓展了对肠道菌群的认识。在研究内容方面，本研究不仅关注了肠道菌群的组成和多样性，还深入探究了肠道菌群与HFpEF疾病进程、严重程度及相关临床指标之间的相关性。通过对NYHA心功能分级