对AVS患者肠道微生物群的分析及潜在生物标志物的识别：一项横断面研究

《Microbiology Spectrum》：Analysis of gut microbiota in patients with AVS and identification of potential biomarkers: a cross-sectional study

本研究纳入30例主动脉瓣狭窄（AVS）患者及30例健康对照，通过16S rRNA测序分析发现AVS患者肠道菌群β多样性显著降低，F/B比值降低（P=0.031），SCFAs产生菌如Lachnospiraceae、Prevotellaceae及Enterococcus相对丰度减少。随机森林模型识别出24个潜在生物标志物，AUC达0.94，决策曲线分析证实其临床预测价值。菌群特征与炎症标志物及瓣膜面积正相关，提示肠道菌群异常可能通过炎症和代谢途径促进AVS进展。

　　本研究通过分析患有主动脉瓣狭窄（AVS）患者的肠道微生物（GM）特征，揭示了其与健康对照组（HC）在微生物组成上的差异。研究纳入了30名确诊为AVS的患者和30名健康对照者，所有参与者在年龄、性别、体重指数（BMI）以及地理区域方面进行了匹配。通过高通量16S rDNA测序技术，研究人员对粪便样本进行了分析，评估了微生物多样性，并利用随机森林模型识别了潜在的生物标志物。研究结果表明，AVS患者的肠道微生物组成与健康人群存在显著差异，尤其是在短链脂肪酸（SCFAs）生成菌的相对丰度上。这些发现不仅有助于理解AVS的发病机制，还可能为疾病的早期诊断和治疗提供新的思路。

主动脉瓣狭窄是一种随着年龄增长而发病率上升的心血管疾病，尤其在老年人群中较为常见。据估计，全球约有12.4%的人口受到影响，预计到2040年，其患病率将增加2.4倍。对于严重AVS患者而言，若不及时治疗，中位生存期仅为1.8年，且在两年内死亡率高达50%。此外，有四分之三的患者在五年内会发展为心力衰竭或死亡，这表明该病对公共健康构成了重大威胁。目前，手术仍是改善严重AVS患者生存率的主要治疗手段，尽管近年来在介入治疗方面取得了进展，但AVS的发病率和死亡率依然居高不下。因此，本研究旨在探索早期生物标志物和潜在的干预靶点，为开发新的AVS治疗策略奠定基础。

肠道微生物群的失调已被认为是多种心血管疾病的重要诱因之一。然而，关于AVS患者肠道微生物群变化的研究仍然有限。已有研究表明，AVS和动脉粥样硬化（AS）在临床风险因素方面存在共性，但关于肠道微生物群在AS患者中的差异性研究结果却存在争议。一些研究显示，AS患者的α-和β-多样性在肠道微生物群中存在显著差异，而另一些研究则发现α-多样性未见明显变化，但β-多样性显示出与炎症相关微生物类群富集的趋势。此外，还有研究发现，患有钙化主动脉瓣疾病的患者中，某些肠道微生物的组成并未重叠，但研究中未明确指出这些差异是否与AVS相关。本研究的创新之处在于，首次将AVS患者与健康对照组在年龄、性别、BMI和地理区域方面进行匹配，系统分析了AVS患者的肠道微生物特征，揭示了其与健康人群的显著差异。

研究采用高通量16S rDNA测序技术对患者的粪便样本进行了分析，以评估其微生物多样性。在α-多样性分析中，研究发现两组在微生物多样性和丰富度方面没有显著差异。然而，β-多样性分析表明，AVS患者的肠道微生物群结构与健康对照组存在显著差异。在门水平上，F/B（厚壁菌门/拟杆菌门）比值在AVS组中显著降低（P=0.031，Wilcoxon检验），这表明AVS患者的肠道微生物群可能呈现出一种偏向炎症反应的特征。在属水平上，SCFAs生成菌的相对丰度显著减少，包括Lachnospiraceae、Prevotellaceae和Enterococcus等。这些发现提示，AVS患者的肠道微生物群可能在炎症调节和代谢功能方面存在异常，进而影响疾病的进展。

为了进一步验证这些差异是否具有临床预测价值，研究团队利用随机森林模型对24个潜在的生物标志物进行了分析。该模型在交叉验证中表现出86.67%的准确率，并且其曲线下面积（AUC）达到了0.94（95% CI=0.79–1.00），显示出较强的分类能力。决策曲线分析（DCA）的结果进一步表明，该模型在临床实践中具有较高的实用价值。此外，研究还发现，AVS患者的某些肠道微生物群与临床指标之间存在显著相关性，例如，Lachnospiraceae的丰度与白细胞（WBC）和单核细胞水平呈负相关，同时与主动脉瓣开口面积（AVOA）呈正相关。这些结果提示，肠道微生物群的改变可能与AVS的炎症反应和疾病严重程度密切相关。

研究进一步探讨了肠道微生物群的功能变化。通过KEGG数据库的分析，发现AVS患者的肠道微生物群在某些代谢途径上表现出显著变化。例如，与糖酵解/糖异生相关的功能基因丰度显著下降，而与卟啉和叶绿素代谢、组氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、氧化磷酸化、能量代谢、伴侣蛋白和折叠催化剂、以及生物素代谢相关的功能基因则有所增强。这些发现表明，AVS患者的肠道微生物群可能在调节葡萄糖代谢和能量代谢方面存在异常，进而影响疾病的进展。此外，研究还发现，某些炎症相关微生物的丰度在AVS患者中增加，如Megamonas、Flavonifractor和Faecalibacterium等。这些微生物可能在促进炎症反应和疾病恶化方面发挥重要作用。

在临床特征方面，研究发现AVS患者的某些肠道微生物群与炎症标志物（如WBC和单核细胞）之间存在显著相关性。这表明，肠道微生物群的变化可能通过调节免疫反应，影响AVS患者的炎症状态。此外，Lachnospiraceae的丰度与AVOA之间也存在显著的负相关关系，提示该菌群可能在维持主动脉瓣功能方面发挥重要作用。这些结果不仅为理解AVS的发病机制提供了新的视角，还可能为疾病的早期诊断和干预策略提供依据。

尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。首先，虽然研究对饮食模式进行了匹配，但缺乏详细的饮食记录（如食物频率问卷），这可能影响对饮食与微生物群相互作用的深入分析。因此，未来的研究应结合宏基因组测序和标准化的饮食评估方法，以更全面地揭示饮食、微生物群与疾病之间的复杂关系。其次，基于16S rDNA数据的功能预测存在一定的局限性，未来应采用宏基因组测序和代谢组学技术，以更准确地推断微生物群的功能变化。最后，尽管研究通过嵌套交叉验证对模型进行了内部验证，但仍需在独立的前瞻性队列中进行外部验证，以确保其在不同人群中的普适性。此外，纵向研究设计和连续采样分析将有助于进一步阐明肠道微生物群与心脏之间的因果关系和时间动态变化。

综上所述，本研究首次揭示了AVS患者肠道微生物群的独特特征，表明其与健康人群存在显著差异，尤其是在SCFAs生成菌的丰度方面。这些差异不仅具有较高的临床预测价值，还可能与疾病的恶化和炎症反应密切相关。未来的研究应进一步探索这些微生物群的功能变化及其对心血管疾病的具体影响机制，以期为AVS的预防和治疗提供新的思路和方法。此外，研究还强调了在更大样本量和更长随访时间下进行纵向研究的重要性，以便更全面地评估肠道微生物群在疾病进展和治疗中的作用。通过这些努力，科学家们有望在肠道微生物群与心血管疾病之间建立更清晰的联系，为开发基于微生物群的干预策略提供理论支持。