cardiovascularКардиоваскулярная терапия и профилактикаCardiovascular Therapy and Prevention1728-88002619-0125«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.15829/1728-8800-2023-3751EFBDEPcardiovascular-3751Research ArticleСЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬHEART FAILUREКишечная микробиота на различных стадиях сердечно-сосудистого континуумаGut microbiota at different stages of cardiovascular disease continuumhttps://orcid.org/0000-0003-3002-1067ЯфароваА. А.YafarovaA. A.

м.н.с. лаборатории по изучению кишечной микробиоты человека отдела фундаментальных и прикладных аспектов ожирения.

Москва

Moscow

yafarova-adel@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0850-5391ДементьеваЕ. В.DementyevaE. D.

Лаборант-исследователь.

Москва

Moscow

alen9108@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9068-6768ЗлобовскаяО. А.ZlobovskayaO. A.

к.б.н., с.н.с.

Москва

Moscow

OZlobovskaya@cspfmba.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3967-3950КиселевА. Р.KiselevA. R.

д.м.н., доцент, зам. директора по научно-техническому развитию.

Москва

Moscow

antonkis@list.tuhttps://orcid.org/0000-0001-7230-0780ШептулинаА. Ф.SheptulinaA. F.

к.м.н., с.н.с.

Москва

Moscow

ASheptulina@gnicpm.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4140-0652АшниевГ. А.AshnievG. A.

Аналитик.

Москва

Moscow

gashniev@cspfmba.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2349-9791ЖамаловЛ. М.ZhamalovL. M.

зам. начальника отдела организационно-методического управления и анализа оказания медицинской помощи.

Москва

Moscow

l.m.zhamalov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9495-0266МакаровВ. В.MakarovV. V.

к.б.н., начальник отдела анализа и прогнозирования медико-биологических рисков здоровью.

Москва

Moscow

Makarov@cspfmba.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7942-8004ЮдинС. М.YudinS. M.

д.м.н., профессор, генеральный директор.

Москва

Moscow

Yudin@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4453-8430ДрапкинаО. М.DrapkinaO. M.

д.м.н., профессор, академик РАН, директор.

Москва

Moscow

Yudin@cspmz.ruФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Минздрава РоссииNational Medical Research Center for Therapy and PreventiveФГБУ "Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью" ФМБА РоссииCenter for Strategic Planning and Management of Medical and Biological Health RisksCenter for Strategic Planning and Management of Medical and Biological Health RisksRussian Federation202302012024221237513751Copyright © Яфарова А.А., Дементьева Е.В., Злобовская О.А., Киселев А.Р., Шептулина А.Ф., Ашниев Г.А., Жамалов Л.М., Макаров В.В., Юдин С.М., Драпкина О.М., 20232023Яфарова А.А., Дементьева Е.В., Злобовская О.А., Киселев А.Р., Шептулина А.Ф., Ашниев Г.А., Жамалов Л.М., Макаров В.В., Юдин С.М., Драпкина О.М.Yafarova A.A., Dementyeva E.D., Zlobovskaya O.A., Kiselev A.R., Sheptulina A.F., Ashniev G.A., Zhamalov L.M., Makarov V.V., Yudin S.M., Drapkina O.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cardiovascular.elpub.ru/jour/article/view/3751Цель

Цель. Изучить связь между составом кишечной микробиоты (КМ), клинико-лабораторными и инструментальными параметрами у пациентов с коронарной болезнью сердца (КБС) и сердечной недостаточностью со сниженной фракцией выброса (СНнФВ).

Материал и методы

Материал и методы. В исследование были включены 64 пациента (71,9% мужчин) с КБС, 33 (87,9% мужчин) с СНнФВ и 38 (63,2% мужчин) с различными сердечно-сосудистыми факторами риска (контрольная группа). Состав КМ оценивали с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени и секвенирования нового поколения. Для выявления корреляций между составом КМ и клиническими, лабораторными и инструментальными параметрами вычисляли ранговый коэффициент корреляции Спирмена (ρ). Для сопоставления групп по филотипам использовали обобщенные линейные модели (Квази-Пуассон, сверхдисперсия) с ковариатами (возраст, индекс массы тела).

Результаты

Результаты. Относительное содержание филотипов Bacillota существенно выше у пациентов с КБС и СНнФВ по сравнению с контролем (p<0,001). Показатель дисбиоза Bacillota/Bacteroidota также был существенно выше у пациентов с КБС и СНнФВ, чем в контрольной группе (p<0,001). По данным корреляционного анализа, относительная представленность метан-продуцирующих семейств архей Methanomassiliicoccaceae, Methanomethylophilaceae (ρ=0,49, p<0,0003) прямо коррелировала с желудочковыми нарушениями ритма у пациентов со СНнФВ.

Заключение

Заключение. Пациенты с КБС и СНнФВ значительно отличаются от лиц контрольной группы по составу КМ на уровне филотипов. В исследуемых группах показатель дисбиоза (Bacillota/ Bacteroidota) также был существенно выше по сравнению лицами контрольной группы. Относительная представленность семейств архей Methanomassiliicoccaceae, Methanomethylophilaceae ассоциирована с эпизодами желудочковой тахикардии/фибрилляции желудочков.

Aim

Aim. To study the relationship of gut microbiota (GM) composition with clinical and paraclinical characteristics of patients with coronary artery disease (CAD) and heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF).

Material and methods

Material and methods. The study included 64 patients (men, 71,9%) with CAD, 33 (men, 87,9%) with HFrEF and 38 (men, 63,2%) with various cardiovascular risk factors (control group). GM composition was assessed using real-time polymerase chain reaction and next- generation sequencing. To identify correlations of GM composition with clinical and paraclinical characteristics, the Spearman rank correlation coefficient (ρ) was calculated. Generalized linear models (QuasiPoisson, overdispersion) with covariates (age, body mass index) were used to compare groups by phylotype.

Results

Results. The relative abundance of Bacillota phylotypes is significantly higher in patients with CAD and HFrEF compared to controls (p<0,001). The Bacillota/Bacteroidota dysbiosis ratio was also significantly higher in patients with CAD and HFrEF than in the control group (p<0,001). According to correlation analysis, the relative representation of methanogenic archaea Methanomassiliicoccaceae, Methanomethylophilaceae (ρ=0,49, p<0,0003) directly correlated with ventricular arrhythmias in patients with HFrEF.

Conclusion

Conclusion. Patients with CAD and HFrEF differ significantly from the control group in GM composition at the phylotype level. In the study groups, Bacillota/Bacteroidota dysbiosis ratio was also significantly higher than in the control group. The relative abundance of the archaea Methanomassiliicoccaceae and Methanomethylophilaceae is associated with episodes of ventricular tachycardia/ventricular fibrillation.

сердечная недостаточностькишечная микробиотакоронарная болезнь сердцасеквенированиеполимеразная цепная реакция в режиме реального времениheart failuregut microbiotacoronary artery diseasesequencingreal-time polymerase chain reactionРабота была проведена в рамках договора между ФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Минздрава России и ФГБУ "Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью" Федерального медико-биологического агентстваThe work was carried out within the agreement between the National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine and the Center for Strategic Planning and Management of Biomedical Health RisksReferencesOren A, Garrity GM. Valid publication of the names of forty-two phyla of prokaryotes. Int J Syst Evol Microbiol. 2021;71(10): 005056. doi:10.1099/ijsem.0.005056.Oren A, Garrity GM. Valid publication of the names of forty-two phyla of prokaryotes. Int J Syst Evol Microbiol. 2021;71(10): 005056. doi:10.1099/ijsem.0.005056.Ситкин С. И., Вахитов Т. Я., Демьянова Е. В. Микробиом, дисбиоз толстой кишки и воспалительные заболевания кишечника: когда функция важнее таксономии. Альманах клинической медицины. 2018;46(5):396-425. doi:10.18786/2072-0505-2018-46-5396-425.Sitkin SI, Vakhitov TY, Demyanova EV. Microbiome, gut dysbiosis and inflammatory bowel disease: That moment when the function is more important than taxonomy. Almanac of Clinical Medicine. 2018;46(5):396-425. (In Russ.) doi:10.18786/2072-0505-2018-46-5396-425.Фадеева М. В., Кудрявцева А. В., Краснов Г. С. и др. Кишечная микробиота у больных хронической сердечной недостаточностью с систолической дисфункцией. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2020;30(2):35-44. doi:10.22416/1382-4376-2020-30-2-35-44.Fadeeva MV, Kudryavtseva AV, Krasnov GS, et al. Intestinal Microbiota in Patients with Chronic Heart Failure and Systolic Dysfunction. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2020;30(2):35-44. (In Russ.) doi:10.22416/1382-4376-2020-30-2-35-44.Власов А. А., Саликова С. П., Головкин Н. В. и др. Микробно-тканевой комплекс кишечника и хроническая сердечная недостаточность (часть 1): патогенез. Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2021;17(3):462-9. doi:10.20996/1819-6446-2021-06-12.Vlasov AA, Salikova SP, Golovkin NV, et al. Intestinal Microbialtissue Complex and Chronic Heart Failure (part 1): Pathogenesis. Rational Pharmacotherapy in Cardiology. 2021;17(3):462-9. (In Russ.) doi:10.20996/1819-6446-2021-06-12.Ивашкин В. Т., Медведев О. С., Полуэктова Е. А. и др. Прямые и косвенные методы изучения микробиоты человека. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2022;32(2):19-34. doi:10.22416/1382-4376-2022-32-2-19-34.Ivashkin VT, Medvedev OS, Poluektova EA, et al. Direct and Indirect Methods for Studying Human Gut Microbiota. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2022;32(2):19-34. (In Russ.) doi:10.22416/1382-4376-2022-32-2-19-34.Drapkina OM, Ashniev GA, Zlobovskaya OA, et al. Diversities in the Gut Microbial Patterns in Patients with Atherosclerotic Cardiovascular Diseases and Certain Heart Failure Phenotypes. Biomedicines. 2022;10(11):2762. doi:10.3390/biomedicines10112762.Drapkina OM, Ashniev GA, Zlobovskaya OA, et al. Diversities in the Gut Microbial Patterns in Patients with Atherosclerotic Cardiovascular Diseases and Certain Heart Failure Phenotypes. Biomedicines. 2022;10(11):2762. doi:10.3390/biomedicines10112762.Драпкина О. М., Жамалов Л. М. Микробиота кишечника — новый фактор риска атеросклероза? Профилактическая медицина. 2022;25(11):92-7. doi:10.17116/profmed20222511192.Drapkina OM, Zhamalov LM. Gut microbiota: a new risk factor for atherosclerosis? Profilakticheskaya Meditsina. 2022;25(11): 92-7. (In Russ.) doi:10.17116/profmed20222511192.Ларюшина И. Э. Основные механизмы "чувства кворума" и их реализация в мультимикробном сообщества (обзор). Животноводство и кормопроизводство. 2020;103(4):160-73. doi:10.33284/2658-3135-1034-160.Laryushina IE. The main mechanisms of "quorum sense" and their implementation in the multimicrobial community (review). Animal Husbandry and Fodder Production. 2020;103 (4):160-73. (In Russ.) doi:10.33284/2658-3135-1034-160.Choroszy M, Litwinowicz K, Bednarz R, et al. Human Gut Microbiota in Coronary Artery Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. Metabolites. 2022;12(12):1165. doi:10.3390/metabo12121165.Choroszy M, Litwinowicz K, Bednarz R, et al. Human Gut Microbiota in Coronary Artery Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. Metabolites. 2022;12(12):1165. doi:10.3390/metabo12121165.Jie Z, Zhu Q, Zou Y, et al. A consortium of three-bacteria isolated from human feces inhibits formation of atherosclerotic deposits and lowers lipid levels in a mouse model. iScience. 2023;26(6):106960. doi:10.1016/j.isci.2023.106960.Jie Z, Zhu Q, Zou Y, et al. A consortium of three-bacteria isolated from human feces inhibits formation of atherosclerotic deposits and lowers lipid levels in a mouse model. iScience. 2023;26(6):106960. doi:10.1016/j.isci.2023.106960.Zhang X, Gérard P. Diet-gut microbiota interactions on cardiovascular disease. Comput Struct Biotechnol J. 2022;20: 1528-40. doi:10.1016/j.csbj.2022.03.028.Zhang X, Gérard P. Diet-gut microbiota interactions on cardiovascular disease. Comput Struct Biotechnol J. 2022;20: 1528-40. doi:10.1016/j.csbj.2022.03.028.Хазова Е. В., Сафина Д. Д. Состояние кишечной микробиоты у пациентов с хронической сердечной недостаточностью. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2023;18(1):104-10. doi:10.14300/mnnc.2023.18024.Khazova EV, Safina DD. State of the gut microbiota in patients with chronic heart failure. Medical News of North Caucasus. 2023;18(1):104-10. (In Russ.) doi:10.14300/mnnc.2023.18024.Степанов М. С., Карпунина Н. С., Хлынова О. В. и др. Влияние кишечной микробиоты на патогенез кардиоваскулярных заболеваний. Пермский медицинский журнал. 2023;40(1):94-107. doi:10.17816/pmj40194-107.Stepanov MS, Karpunina NS, Khlynova OV, et al. Influence of intestinal microbiota on pathogenesis of cardiovacular diseases. Perm Medical Journal. 2023;40(1):94-107. (In Russ.) doi:10.17816/pmj40194-107.Challa AA, Lewandowski ED. Short-Chain Carbon Sources: Exploiting Pleiotropic Effects for Heart Failure Therapy. JACC Basic Transl Sci. 2022;7(7):730-42. doi:10.1016/j.jacbts.2021.12.010.Challa AA, Lewandowski ED. Short-Chain Carbon Sources: Exploiting Pleiotropic Effects for Heart Failure Therapy. JACC Basic Transl Sci. 2022;7(7):730-42. doi:10.1016/j.jacbts.2021.12.010.Драпкина О. М., Широбоких О. Е. Роль кишечной микробиоты в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний и метаболического синдрома. Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2018;14(4):567-74. doi:10.20996/1819-6446-2018-14-4-567-574.Drapkina OM, Shirobokikh OE. Role of Gut Microbiota in the Pathogenesis of Cardiovascular Diseases and Metabolic Syndrome. Rational Pharmacotherapy in Cardiology. 2018;14(4):567-74. (In Russ.) doi:10.20996/1819-6446-2018-14-4-567-574.Григорьева И. Н. Атеросклероз и триметиламин-N-оксид — потенциал кишечной микробиоты. Российский кардиологический журнал. 2022;27(9):5038. doi:10.15829/1560-4071-2022-5038.Grigorieva IN. Atherosclerosis and trimethylamine-N-oxide — the gut microbiota potential. Russian Journal of Cardiology. 2022;27(9):5038. (In Russ.) doi:10.15829/1560-4071-2022-5038.Cai YY, Huang FQ, Lao X, et al. Integrated metagenomics identifies a crucial role for trimethylamine-producing Lachnoclostridium in promoting atherosclerosis. NPJ Biofilms Microbiomes. 2022;8(1):11. doi:10.1038/s41522-022-00273-4.Cai YY, Huang FQ, Lao X, et al. Integrated metagenomics identifies a crucial role for trimethylamine-producing Lachnoclostridium in promoting atherosclerosis. NPJ Biofilms Microbiomes. 2022;8(1):11. doi:10.1038/s41522-022-00273-4.Romano KA, Vivas EI, Amador-Noguez D, et al. Intestinal microbiota composition modulates choline bioavailability from diet and accumulation of the proatherogenic metabolite trimethylamine-N-oxide. mBio. 2015;6(2):e02481. doi:10.1128/mBio.02481-14.Romano KA, Vivas EI, Amador-Noguez D, et al. Intestinal microbiota composition modulates choline bioavailability from diet and accumulation of the proatherogenic metabolite trimethylamine-N-oxide. mBio. 2015;6(2):e02481. doi:10.1128/mBio.02481-14.Qiu L, Yang D, Tao X, et al. Enterobacter aerogenes ZDY01 attenuates choline-induced trimethylamine N-oxide levels by remodeling gut microbiota in mice. J Microbiol Biotechnol. 2017;27: 1491-9. doi:10.4014/jmb.1703.03039.Qiu L, Yang D, Tao X, et al. Enterobacter aerogenes ZDY01 attenuates choline-induced trimethylamine N-oxide levels by remodeling gut microbiota in mice. J Microbiol Biotechnol. 2017;27: 1491-9. doi:10.4014/jmb.1703.03039.Yang Q, Lin SL, Kwok MK, et al. The Roles of 27 Genera of Human Gut Microbiota in Ischemic Heart Disease, Type 2 Diabetes Mellitus, and Their Risk Factors: A Mendelian Randomization Study. Am J Epidemiol. 2018;187(9):1916-22. doi:10.1093/aje/kwy096.Yang Q, Lin SL, Kwok MK, et al. The Roles of 27 Genera of Human Gut Microbiota in Ischemic Heart Disease, Type 2 Diabetes Mellitus, and Their Risk Factors: A Mendelian Randomization Study. Am J Epidemiol. 2018;187(9):1916-22. doi:10.1093/aje/kwy096.Chen L, He FJ, Dong Y, et al. Modest Sodium Reduction Increases Circulating Short-Chain Fatty Acids in Untreated Hypertensives: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial. Hypertension. 2020;76(1):73-9. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.14800.Chen L, He FJ, Dong Y, et al. Modest Sodium Reduction Increases Circulating Short-Chain Fatty Acids in Untreated Hypertensives: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial. Hypertension. 2020;76(1):73-9. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.14800.Zhong HJ, Zeng HL, Cai YL, et al. Washed Microbiota Transplantation Lowers Blood Pressure in Patients With Hypertension. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:679624. doi:10.3389/fcimb.2021.679624.Zhong HJ, Zeng HL, Cai YL, et al. Washed Microbiota Transplantation Lowers Blood Pressure in Patients With Hypertension. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:679624. doi:10.3389/fcimb.2021.679624.Maifeld A, Bartolomaeus H, Löber U, et al. Fasting alters the gut microbiome reducing blood pressure and body weight in metabolic syndrome patients. Nat Commun. 2021;12(1):1970. doi:10.1038/s41467-021-22097-0.Maifeld A, Bartolomaeus H, Löber U, et al. Fasting alters the gut microbiome reducing blood pressure and body weight in metabolic syndrome patients. Nat Commun. 2021;12(1):1970. doi:10.1038/s41467-021-22097-0.Palmu J, Salosensaari A, Havulinna AS, et al. Association Between the Gut Microbiota and Blood Pressure in a Population Cohort of 6953 Individuals. J Am Heart Assoc. 2020;9(15):e016641. doi:10.1161/JAHA.120.016641.Palmu J, Salosensaari A, Havulinna AS, et al. Association Between the Gut Microbiota and Blood Pressure in a Population Cohort of 6953 Individuals. J Am Heart Assoc. 2020;9(15):e016641. doi:10.1161/JAHA.120.016641.Verhaar BJH, Collard D, Prodan A, et al. Associations between gut microbiota, faecal short-chain fatty acids, and blood pressure across ethnic groups: The HELIUS study. Eur Heart J. 2020;41:4259-67. doi:10.1093/eurheartj/ehaa704.Verhaar BJH, Collard D, Prodan A, et al. Associations between gut microbiota, faecal short-chain fatty acids, and blood pressure across ethnic groups: The HELIUS study. Eur Heart J. 2020;41:4259-67. doi:10.1093/eurheartj/ehaa704.Frolova MS, Suvorova IA, Iablokov SN, et al. Genomic reconstruction of short-chain fatty acid production by the human gut microbiota. Front Mol Biosci. 2022;9:949563. doi:10.3389/fmolb.2022.949563.Frolova MS, Suvorova IA, Iablokov SN, et al. Genomic reconstruction of short-chain fatty acid production by the human gut microbiota. Front Mol Biosci. 2022;9:949563. doi:10.3389/fmolb.2022.949563.Тлюстангелова Р. К., Долинный С. В., Пшеничная Н. Ю. Роль короткоцепочечных жирных кислот в патогенезе острых кишечных инфекций и постинфекционных синдромов. РМЖ. 2019;27(10):31-35. EDN HECFJC.Tlyustangelova RK, Dolinnyy SV, Pshenichnaya NYu. The role of short-chain fatty acids in the pathogenesis of acute intestinal infections and post-infectious syndromes. RMJ. 2019;27(10): 31-5. (In Russ.) EDN HECFJC.Poll BG, Xu J, Jun S, et al. Acetate, a Short-Chain Fatty Acid, Acutely Lowers Heart Rate and Cardiac Contractility Along with Blood Pressure. J Pharmacol Exp Ther. 2021;377(1):39-50. doi:10.1124/jpet.120.000187.Poll BG, Xu J, Jun S, et al. Acetate, a Short-Chain Fatty Acid, Acutely Lowers Heart Rate and Cardiac Contractility Along with Blood Pressure. J Pharmacol Exp Ther. 2021;377(1):39-50. doi:10.1124/jpet.120.000187.Hoegenauer C, Hammer HF, Mahnert A, et al. Methanogenic archaea in the human gastrointestinal tract. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022;19(12):805-13. doi:10.1038/s41575-02200673-z.Hoegenauer C, Hammer HF, Mahnert A, et al. Methanogenic archaea in the human gastrointestinal tract. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022;19(12):805-13. doi:10.1038/s41575-02200673-z.Фадеева М. В., Схиртладзе М. Р., Ивашкин В. Т. Синдром избыточного бактериального роста в тонкой кишке как фактор риска развития желудочковой тахикардии при хронической сердечной недостаточности с систолической дисфункцией левого желудочка. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2019;29(3):38-48. doi:10.22416/1382-4376-2019-29-3-38-48.Fadeeva MV, Skhirtladze MR, Ivashkin VT. Small Intestinal Bacterial Overgrowth Syndrome as a Risk Factor for Ventricular Tachycardia in Chronic Heart Failure with Left Ventricular Systolic Dysfunction. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2019;29(3):38-48. (In Russ.) doi:10.22416/1382-4376-2019-29-3-38-48.Anachad O, Taouil A, Taha W, et al. The Implication of ShortChain Fatty Acids in Obesity and Diabetes. Microbiol Insights. 2023;16:11786361231162720. doi:10.1177/11786361231162720.Anachad O, Taouil A, Taha W, et al. The Implication of ShortChain Fatty Acids in Obesity and Diabetes. Microbiol Insights. 2023;16:11786361231162720. doi:10.1177/11786361231162720.

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