Assessment of gut microbiota in patients with coronary atherosclerosis

Abstract

Введение. Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из ведущих причин заболеваемости и смертности во всем мире. Изучение факторов риска, патогенетических механизмов сердечно-сосудистых заболеваний, а также поиск новых методов их лечения и профилактики остаётся актуальной задачей современной медицины. Исследования последних десятилетий позволяют утверждать, что состав кишечной микробиоты может быть новым, независимым фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе ишемической болезни сердца. Несмотря на выявленные очевидные ассоциации между составом кишечной микробиоты и кардиоваскулярными заболеваниями, необходимо продолжение исследований для окончательного определения того, являются ли эти ассоциации каузальными, корреляционными или косвенными. Цель: изучение и анализ нарушений кишечной микробиоты у пациентов с ишемической болезнью сердца для формирования новых терапевтических стратегий, направленных на снижение и предупреждение развития и прогрессирования коронарного атеросклероза. Задачи: 1. Провести исследование пристеночной и просветной микробиоты в фекалиях у обследуемых пациентов с помощью бактериологического метода и полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ). 2. Определить распространённость атеросклеротического поражения коронарных артерий (КА) в зависимости от состава КМ, нарушений углеводного, липидного обменов и активности воспалительного процесса. 3. Оценить уровни маркеров воспаления (С-реактивный белок, СРБ) у обследуемых пациентов и уточнить их связь с нарушениями состава КМ. 4. Изучить особенности метаболического профиля обследуемых пациентов. Уточнить связь нарушений углеводного, липидного обменов с изменением состава КМ и активностью воспалительного процесса. Материалы и методы. Для работы были отобраны 33 человека, госпитализированных в Санкт-Петербургскую клиническую больницу Российской академии наук. Первую группу (n=23) составили пациенты с доказанным коронарным атеросклерозом, которым по показаниям выполнялась коронароангиография. Вторую группу составили пациенты (n=10) без коронарного атеросклероза. Всем пациентам проводилось клинико-лабораторное обследование, определялся индекс массы тела, бактериологическое исследование кала на дисбактериоз. Тяжесть коронарного атеросклероза оценивалась по шкале SYNTAX I. Результаты. Мы обнаружили достоверное снижение количества Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Escherichia coli с нормальной ферментативной активностью, Bacteroides thetaiotaomicron и повышение количества Parvimonas micra и патогенных штаммов Escherihia coli у пациентов с доказанным коронарным атеросклерозом. При проведении корреляционного анализа по критерию Спирмена были найдены корреляционные связи между количеством баллов по шкале SYNTAX I, показателями метаболического профиля и количеством различных штаммов микроорганизмов, выявленных с помощью исследования микробиоценоза кишечника бактериологическим методом и ПЦР кала в режиме реального времени. Заключение. Полученные результаты подтверждают независимую связь КМ с возникновением хронических нарушений метаболизма, которые являются факторами риска развития и прогрессирования ИБС. Однако необходимо дальнейшее проведение исследований с включением большего числа пациентов, что позволит уточнить значимость влияния нарушений микробиоты кишечника на возникновение сердечно-сосудистых заболеваний.

Introduction. Cardiovascular diseases are one of the leading cause of incidence rate and mortality in the world. Studying risk factors and pathogenetic mechanisms as well as searching for the new ways of treatment and prevention of cardiovascular diseases are actual problems of modern medicine. The last decade research allows asserting that the composition of the gut microbiota can be a new independent risk factor of the cardiovascular disease, including coronary heart disease. In spite of the link between the structure of the gut microbiota and cardiovascular diseases, a continuation of the research is necessary to determine whether this relationship is causal, connected or indirect.

Aim: studying and analyzing the intestinal dysbiosis in patients with coronary heart disease for a new therapeutic strategies formation, directed on the decreasing and preventing development and progress of the coronary atherosclerosis.

Tasks: 1. To study the gut microbiota in patients using the bacteriological analysis and real-time polymerase chain reaction of feces. 2. To determine the severity of the coronary atherosclerosis and its correlation with the intestinal dysbiosis and disorders of lipid and carbohydrate metabolism. 3. To estimate the levels of C-reactive protein in patients and specify their connection with the intestinal dysbiosis. 4. To study the particular aspects of metabolic profile in patients and specify the link between the gut microbiota and disorders of lipid and carbohydrate metabolism.

Materials and methods. There were 33 men hospitalized to the St. Petersburg clinical hospital of the Russian Academy of Sciences selected for the research. The first group (n=23) was consisted of patients with the proved coronary atherosclerosis according to the coronarography results.. The second group included 10 patients without any traces of the coronary atherosclerosis. All the patients went through the clinical and laboratory examinations, the measuring of body mass index, the bacteriological analysis and real-time polymerase chain reaction of feces. The severity of the coronary atherosclerosis was estimated by SYNTAX I scale. Statistic analysis was done with the usage of Microsoft Excel and SPSSStatistics.

Results. We found out the reliable decrease in the quantity of Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Escherichia coli with normal enzyme activity, Bacteroides thetaiotaomicron and increase in the quantity of Parvimonas micra and pathogenic strains of Escherichia coli in patients with proved coronary atherosclerosis. The correlations between SYNTAX Score I, the metabolic profile and the number of different strains of microorganisms were detected during the Spearman’s correlation analysis.

Conclusion. The received results show the independent connection between gut microbiota and the beginning of the chronic disorders of metabolic processes which are the risk factors of coronary heart disease. However, further research is required among a larger number of patients to specify the importance of the influence of the intestinal dysbiosis on the contraction of cardiovascular diseases.