gastro-jРоссийский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологииRussian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology1382-43762658-6673«Gastro» LLC10.22416/1382-4376-2020-30-2-35-44gastro-j-440Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL ARTICLESКишечная микробиота у больных хронической сердечной недостаточностью с систолической дисфункциейIntestinal Microbiota in Patients with Chronic Heart Failure and Systolic Dysfunctionhttps://orcid.org/0000-0002-5467-2625ФадееваМ. В.FadeevaM. V.

Фадеева Мария Вадимовна — врач отделения кардиологии Клиники пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии им. В.Х. Василенко

119435, г. Москва, ул. Погодинская, д. 1, стр. 1.

Maria V. Fadeeva — Cardiologist, Cardiology Department, V.Kh. Vasilenko Clinic of Internal Disease Propaedeutics, Gastroenterology and Hepatology

119435, Moscow, Pogodinskaya str., 1, building 1.

maria.fad@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3722-8207КудрявцеваА. В.KudryavtsevaA. V.

Кудрявцева Анна Викторовна — кандидат биологических наук, заведующая лабораторией постгеномных исследований ФГБУ «Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта» Российской академии наук; научный сотрудник патологоанатомического отделения ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации

119991, г. Москва, ул. Вавилова, д. 32.

Anna V. Kudryavtseva — Cand. Sci. (Biol.), Laboratory Head, Postgenomic Research Laboratory, Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences; Researcher, Pathology Department, National Medical Research Centre for Radiology

119991, Moscow, Vavilova str., 32.

risamoeba@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6493-8378КрасновГ. С.KrasnovG. S.

Краснов Георгий Сергеевич — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник 

119991, г. Москва, ул. Вавилова, д. 32.

Georgy S. Krasnov — Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher

119991, Moscow, Vavilova str., 32.

gskrasnov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6946-7771СхиртладзеМ. Р.SkhirtladzeM. R.

Схиртладзе Манана Ревазовна — кандидат медицинских наук, заведующая отделением кардиологии Клиники пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии им. В.Х. Василенко 

119435, г. Москва, ул. Погодинская, д. 1, стр. 1.

Manana R. Skhirtladze — Cand. Sci. (Med.), Departmental Head, Cardiology Department, V.Kh. Vasilenko Clinic of Internal Disease Propaedeutics, Gastroenterology and Hepatology

119435, Moscow, Pogodinskaya str., 1, building 1.

manana.sh@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6815-6015ИвашкинВ. Т.IvashkinV. T.

Ивашкин Владимир Трофимович — доктор медицинских наук, академик РАН, профессор, заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней; главный специалист-гастроэнтеролог Министерства здравоохранения Российской Федерации

119435, г. Москва, ул. Погодинская, д. 1, стр. 1.

Vladimir T. Ivashkin — RAS Academician, Dr. Sci. (Med.), Prof., Departmental Head, Department of Internal Disease Propaedeutics; Chief Gastroenterologist of the Ministry of Health of the Russian Federation

119435, Moscow, Pogodinskaya str., 1, building 1.

kont07@yandex.ruФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» (Сеченовский университет) Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияI.M. Sechenov First Moscow State Medical UniversityRussian FederationФГБУ «Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта» Российской академии наукРоссияEngelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of SciencesRussian Federation2020300320203023544Copyright © Фадеева М.В., Кудрявцева А.В., Краснов Г.С., Схиртладзе М.Р., Ивашкин В.Т., 20202020Фадеева М.В., Кудрявцева А.В., Краснов Г.С., Схиртладзе М.Р., Ивашкин В.Т.Fadeeva M.V., Kudryavtseva A.V., Krasnov G.S., Skhirtladze M.R., Ivashkin V.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gastro-j.ru/jour/article/view/440Цель исследования

Цель исследования: изучение состава кишечной микробиоты у пациентов с хронической сердечной недостаточностью (ХСН), а также выявление взаимосвязи между особенностями клинического течения ХСН и изменениями микробного состава толстой кишки.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование были включены 60 пациентов с ХСН с наличием систолической дисфункции по данным эхокардиографического исследования. В группу контроля вошли 20 пациентов, сопоставимых с основной группой по полу, возрасту и основным заболеваниям при отсутствии ХСН. У всех больных оценена выраженность симптомов ХСН по шкале оценки клинического состояния, исследован уровнь N-терминального фрагмента мозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP), С-реактивного белка (СРБ), выполнены эхокардиографическое исследование, при наличии показаний — мониторирование ЭКГ по Холтеру. Исследование микробиоценоза кишечника в образцах кала было выполнено с помощью секвенирования генов 16S рибосомальной РНК.

Результаты

Результаты. У пациентов с ХСН, в сравнении с лицами из группы контроля, на уровне бактериальных типов выявлено снижение относительного содержания Tenericutes (p = 0,02 по тесту Манна — Уитни), повышение доли Euryarchaeota (p = 0,02), Firmicutes (p = 0,03). На уровне семейств отмечено повышение доли Methanobacteriaceae (p = 0,03), уменьшение доли Pseudomonadaceae (p = 0,01), Moraxellaceae (p = 0,01). Не выявлено зависимости состава микрофлоры кишечника от функционального класса ХСН, однако отмечена корреляционная связь между относительной численностью ряда бактериальных семейств и выраженностью нарушения сократительной функции, уровнем воспалительного маркера и биохимического маркера сердечной недостаточности.

Выводы

Выводы. Полученные данные свидетельствуют о различии в составе кишечной микробиоты у пациентов с ХСН и без нее, а также об ассоциации численности ряда бактериальных семейств с различными показателями лабораторно-инструментальных исследований при ХСН. Дальнейшее изучение влияния микробиоты кишки на течение ХСН может быть перспективным для улучшения методов лечения.

Aim

Aim. To study the composition of the intestinal microbiota in patients with chronic heart failure (CHF), as well as a relationship between the features of the CHF clinical course and changes in the microbial composition of the colon.

Materials and methods

Materials and methods. The study included 60 heart failure patients with systolic dysfunction diagnosed according to the results of echocardiographic examination. The control group consisted of 20 patients comparable to the main group by gender, age and underlying diseases in the absence of CHF. In all patients, the severity of CHF symptoms was assessed using a clinical assessment scale. The levels of the N-terminal fragment of the cerebral natriuretic peptide (NT-proBNP) and C-reactive protein (CRP) were determined. Echocardiographic examination and, if indicated, Holter ECG monitoring were performed. The intestinal microbiota in stool samples was studied by sequencing the 16S gene of ribosomal RNA (rRNA).

Results

Results. In comparison with the control group, CHF patients showed a decrease in the relative content of Tenericutes (p = 0.02, Mann—Whitney test) and an increase in the proportion of Euryarchaeota (p = 0.02) and Firmicutes (p = 0.03). At the family level, an increase in the proportion of Methanobacteriaceae (p = 0.03) and a decrease in the proportion of Pseudomonadaceae (p = 0.01) and Moraxellaceae (p = 0.01) were noted. No dependence of the intestinal microflora composition on the functional class of heart failure was observed. However, a correlation was revealed between the relative number of certain bacterial families and the severity of impaired contractile function, the level of the inflammatory marker and the biochemical marker of heart failure.

Conclusions

Conclusions. The obtained data indicate differences in the intestinal microbiota composition in patients with and without heart failure. A correlation between the number of some bacterial families and various laboratory and instrumental indicators assessed in heart failure patients was revealed. Further research into the effect of intestinal microbiota on the course of heart failure appears to be promising for improving treatment methods.

кишечная микробиотасеквенирование генов 16S рРНКсердечная недостаточностьintestinal microbiota16S rRNA gene sequencingheart failureReferencesMoore L., Moore E., Murray R., Stackebrandt E., Starr M. Report of the ad hoc committee on reconciliation of approaches to bacterial systematics. Int J Syst Bacteriol. 1987; 37:463–4.Moore L., Moore E., Murray R., Stackebrandt E., Starr M. Report of the ad hoc committee on reconciliation of approaches to bacterial systematics. Int J Syst Bacteriol. 1987; 37:463–4.Wayne L.G., Brenner D.J., Colwell R., Grimont P., Krichevsky M., Moore L.H., et al. Int J Syst Bacteriol. 1987;37:463–4. DOI: 10.1099/00207713-37-4-463Wayne L.G., Brenner D.J., Colwell R., Grimont P., Krichevsky M., Moore L.H., et al. Int J Syst Bacteriol. 1987;37:463–4. DOI: 10.1099/00207713-37-4-463Tap J., Mondot S., Levenez F., Pelletier E., Caron C., Furet J., et al. Towards the human intestinal microbiota phylogenetic core. Environ Microbiol. 2009;11(10):2574–84. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2009.01982.xTap J., Mondot S., Levenez F., Pelletier E., Caron C., Furet J., et al. Towards the human intestinal microbiota phylogenetic core. Environ Microbiol. 2009;11(10):2574–84. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2009.01982.xWalker A.W., Ince J., Duncan S.H., Webster L.M., Holtrop G., Ze X., et al. Dominant and diet-responsive groups of bacteria within the human colonic microbiota. ISME J 2010;5(2):220–30. DOI: 10.1038/ismej.2010.118Walker A.W., Ince J., Duncan S.H., Webster L.M., Holtrop G., Ze X., et al. Dominant and diet-responsive groups of bacteria within the human colonic microbiota. ISME J 2010;5(2):220–30. DOI: 10.1038/ismej.2010.118Purchiaroni F., Tortora A., Gabrielli M., Bertucci F., Gigante G., Ianiro G., et al. The role of intestinal microbiota and the immune system. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2013;17:323–33.Purchiaroni F., Tortora A., Gabrielli M., Bertucci F., Gigante G., Ianiro G., et al. The role of intestinal microbiota and the immune system. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2013;17:323–33.Rajilic-Stojanovic M. Function of the microbiota. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2013;27(1):5–16. DOI: 10.1016/j.bpg.2013.03.006Rajilic-Stojanovic M. Function of the microbiota. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2013;27(1):5–16. DOI: 10.1016/j.bpg.2013.03.006Sekirov I., Russell S.L., Antunes L.C., Finlay B.B. Gut microbiota in health and disease. Physiol Rev 2010;90(3):859–904. DOI: 10.1152/physrev.00045.2009Sekirov I., Russell S.L., Antunes L.C., Finlay B.B. Gut microbiota in health and disease. Physiol Rev 2010;90(3):859–904. DOI: 10.1152/physrev.00045.2009Koeth R.A., Wang Z., Levison B.S., Buffa J.A., Org E., Sheehy B.T., et al. Intestinal microbiota metabolism of l-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013;19:576–85.Koeth R.A., Wang Z., Levison B.S., Buffa J.A., Org E., Sheehy B.T., et al. Intestinal microbiota metabolism of l-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013;19:576–85.Wang Z., Klipfell E., Bennett B.J., Koeth R., Levison B.S., Dugar B., et al. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature. 2011;472(7341):57–63. DOI: 10.1038/nature09922Wang Z., Klipfell E., Bennett B.J., Koeth R., Levison B.S., Dugar B., et al. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature. 2011;472(7341):57–63. DOI: 10.1038/nature09922Yang T., Santisteban M.M., Rodriguez V., Li E., Ahmari N., Carvajal J.M., et al. Gut dysbiosis is linked to hypertension. Hypertension. 2015;65(6):1331–40. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05315Yang T., Santisteban M.M., Rodriguez V., Li E., Ahmari N., Carvajal J.M., et al. Gut dysbiosis is linked to hypertension. Hypertension. 2015;65(6):1331–40. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05315Luedde M., Winkler T., Heinsen F.A., Rühlemann M.C., Spehlmann M.E., Bajrovic A., et al. Heart failure is associated with depletion of core intestinal microbiota. ESC Heart Fail. 2017;4(3):282–90. DOI: 10.1002/ehf2.12155Luedde M., Winkler T., Heinsen F.A., Rühlemann M.C., Spehlmann M.E., Bajrovic A., et al. Heart failure is associated with depletion of core intestinal microbiota. ESC Heart Fail. 2017;4(3):282–90. DOI: 10.1002/ehf2.12155Katsimichas T., Ohtani T., Motooka D., Tsukamoto Y., Kioka H., Nakamoto K., et al. Non-Ischemic Heart Failure With Reduced Ejection Fraction Is Associated With Altered Intestinal Microbiota. Circ J. 2018;82(6):1640–50. DOI: 10.1253/circj.CJ-17-1285Katsimichas T., Ohtani T., Motooka D., Tsukamoto Y., Kioka H., Nakamoto K., et al. Non-Ischemic Heart Failure With Reduced Ejection Fraction Is Associated With Altered Intestinal Microbiota. Circ J. 2018;82(6):1640–50. DOI: 10.1253/circj.CJ-17-1285Kummen M., Mayerhofer C.C.K., Vestad B., Broch K., Awoyemi A., Storm-Larsen C., et al. Gut Microbiota Signature in Heart Failure Defined from Profiling of 2 Independent Cohorts. J Am Coll Cardiol. 2018;71(10):1184–6. DOI: 10.1016/j.jacc.2017.12.057Kummen M., Mayerhofer C.C.K., Vestad B., Broch K., Awoyemi A., Storm-Larsen C., et al. Gut Microbiota Signature in Heart Failure Defined from Profiling of 2 Independent Cohorts. J Am Coll Cardiol. 2018;71(10):1184–6. DOI: 10.1016/j.jacc.2017.12.057Pasini E., Aquilani R., Testa C., Baiardi P., Angioletti S., Boschi F., et al. Pathogenic gut flora in patients with chronic heart failure. J Am Coll Cardiol H F. 2016;4(3):220–7. DOI: 10.1016/j.jchf.2015.10.009Pasini E., Aquilani R., Testa C., Baiardi P., Angioletti S., Boschi F., et al. Pathogenic gut flora in patients with chronic heart failure. J Am Coll Cardiol H F. 2016;4(3):220–7. DOI: 10.1016/j.jchf.2015.10.009Мареев В.Ю., Фомин И.В., Агеев Ф.Т., Арутюнов Г.П., Беграмбекова Ю.Л., Беленков Ю.Н. и др. Клинические рекомендации. Хроническая сердечная недостаточность (ХСН). Журнал Сердечная Недостаточность. 2017;18(1):3–40. DOI: 10.18087/rhfj.2017.1.2346Mareev V.Yu., Fomin I.V., Ageev F.T., Arutyunov G.P., Begrambekova Yu.L., Belenkov Yu.N. et al. Clinical recommendations. Chronic heart failure (CHF). J Serdechnaya nedostatochnost’. 2017;18(1):3–40. DOI: 10.18087/rhfj.2017.1.2346 (In Russ.)Herlemann D.P., Labrenz M., Jürgens K., Bertilsson S., Waniek J.J., Andersson A.F. Transitions in bacterial communities along the 2000 km salinity gradient of the Baltic Sea. ISME J. 2011;5(10):1571–9. DOI: 10.1038/ismej.2011.41Herlemann D.P., Labrenz M., Jürgens K., Bertilsson S., Waniek J.J., Andersson A.F. Transitions in bacterial communities along the 2000 km salinity gradient of the Baltic Sea. ISME J. 2011;5(10):1571–9. DOI: 10.1038/ismej.2011.41Karabulut A., Kaplan A., Aslan C., Iltumur K., Toprak G., Toprak N. The association between NT-proBNP levels, functional capacity and stage in patients with heart failure. Acta Cardiol. 2005;60(6):631–8.Karabulut A., Kaplan A., Aslan C., Iltumur K., Toprak G., Toprak N. The association between NT-proBNP levels, functional capacity and stage in patients with heart failure. Acta Cardiol. 2005;60(6):631–8.Barac A., Wang H., Shara N.M., de Simone G., Carter E.A., Umans J.G., et al. Markers of inflammation, metabolic risk factors, and incident heart failure in American Indians: the Strong Heart Study. J Clin Hypertens (Greenwich). 2012;14(1):13–9. DOI: 10.1111/j.1751-7176.2011.00560.xBarac A., Wang H., Shara N.M., de Simone G., Carter E.A., Umans J.G., et al. Markers of inflammation, metabolic risk factors, and incident heart failure in American Indians: the Strong Heart Study. J Clin Hypertens (Greenwich). 2012;14(1):13–9. DOI: 10.1111/j.1751-7176.2011.00560.xSokol H., Seksik P., Furet J.P., Firmesse O., Nion-Larmurier I., Beaugerie L., et al. Low counts of Faecalibacterium prausnitzii in colitis microbiota. Infl amm Bowel Dis. 2009;15(8):1183–9. DOI: 10.1002/ibd.20903Sokol H., Seksik P., Furet J.P., Firmesse O., Nion-Larmurier I., Beaugerie L., et al. Low counts of Faecalibacterium prausnitzii in colitis microbiota. Infl amm Bowel Dis. 2009;15(8):1183–9. DOI: 10.1002/ibd.20903Miquel S., Martin R., Rossi O., Bermudez-Humaran L.G., Chatel J.M., Sokol H., et al. Faecalibacterium prausnitzii and human intestinal health. Curr Opin Microbiol. 2013;16(3):255–61. DOI: 10.1016/j.mib.2013.06.003Miquel S., Martin R., Rossi O., Bermudez-Humaran L.G., Chatel J.M., Sokol H., et al. Faecalibacterium prausnitzii and human intestinal health. Curr Opin Microbiol. 2013;16(3):255–61. DOI: 10.1016/j.mib.2013.06.003Vital M., Penton C.R., Wang Q., Young V.B., Antonopoulos D.A., Sogin M.L., et al. A gene-targeted approach to investigate the intestinal butyrate producing bacterial community. Microbiome. 2013;1(1):8. DOI: 10.1186/2049-2618-1-8Vital M., Penton C.R., Wang Q., Young V.B., Antonopoulos D.A., Sogin M.L., et al. A gene-targeted approach to investigate the intestinal butyrate producing bacterial community. Microbiome. 2013;1(1):8. DOI: 10.1186/2049-2618-1-8Bui T.P., de Vos W.M., Plugge C.M. Anaerostipes rhamnosivorans sp. nov., a human intestinal, butyrate forming bacterium. Int J Syst Evol Microbiol. 2014;64(3):787–93. DOI: 10.1099/ijs.0.055061-0. Epub 2013 Nov 11.Bui T.P., de Vos W.M., Plugge C.M. Anaerostipes rhamnosivorans sp. nov., a human intestinal, butyrate forming bacterium. Int J Syst Evol Microbiol. 2014;64(3):787–93. DOI: 10.1099/ijs.0.055061-0. Epub 2013 Nov 11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.