摘要：心力衰竭是各种心血管疾病的最终归宿，死亡率高，目前临床手段仅能控制症状、延缓进展，缺乏根治性疗法。因此，探索心衰的新发病机制迫在眉睫。近年来，肠道菌群作为人体的“隐形器官”，在心血管疾病中扮演重要角色。菌群代谢产生的短链脂肪酸对心脏有保护作用，但具体是哪些关键

心力衰竭是各种心血管疾病的最终归宿，死亡率高，目前临床手段仅能控制症状、延缓进展，缺乏根治性疗法。因此，探索心衰的新发病机制迫在眉睫。近年来，肠道菌群作为人体的“隐形器官”，在心血管疾病中扮演重要角色。菌群代谢产生的短链脂肪酸对心脏有保护作用，但具体是哪些关键菌株、通过何种机制发挥作用，尚不完全清楚。

近日，北大屠鹏飞/逯颖媛团队联合安贞团队在Journal of Advanced Research（IF=13）在线发表了题为“Bacteroides vulgatus alleviates heart failure via butyric acid-TGF-β1/MAPK pathway”的文章。本研究从“肠-心轴”这一全新视角，揭示了特定益生菌——普通拟杆菌及其代谢产物丁酸，通过调节心肌TGF-β1/MAPK信号通路改善心功能的全新机制，为心衰治疗带来了新的希望。

迈维代谢为本研究提供了靶向代谢组检测服务。

1. 心力衰竭患者与模型小鼠肠道菌群结构发生显著改变，Bacteroides vulgatus 丰度明显下降

通过对60名心衰患者和30名健康对照的粪便样本进行16S rRNA测序，研究发现心衰患者的肠道菌群α多样性和β多样性均发生显著改变，具体表现为Bacteroidetes 门水平下降，Proteobacteria 门水平上升。在菌属水平上，Bacteroides、Prevotellaceae、Roseburia等有益菌显著减少，而Pseudomonas、Enterobacteriaceae等潜在致病菌增多。进一步在Bacteroides 物种水平分析发现，B. vulgatus 的丰度下降最为显著，这一现象在小鼠心衰模型中也得到验证。此外，菌群失调与心功能指标（如LVEF、FS）恶化密切相关，提示B. vulgatus 的减少可能与心衰的发生发展有关。

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图1.心衰患者肠道菌群结构变化

2. 肠道菌群紊乱直接导致心功能损伤

为了验证肠道菌群是否直接参与心衰的发病机制，研究通过抗生素清除小鼠肠道菌群后，分别移植心衰小鼠（FHF-FMT）和健康小鼠（FC-FMT）的粪便菌群。结果显示，接受FHF-FMT的小鼠心功能显著恶化，表现为射血分数（EF）和短轴缩短率（FS）下降，心室容积增大，血浆BNP和NT-proBNP水平升高。组织学分析进一步显示，FHF-FMT组小鼠心肌细胞排列紊乱、纤维化程度加重，小肠绒毛结构也出现破损。这些结果明确表明，肠道菌群失调不仅是心衰的结果，更是导致心功能恶化的重要原因。

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图2.粪菌移植诱导小鼠心功能损伤

3. 补充Bacteroides vulgatus 可显著改善心衰小鼠的心功能与肠道结构

研究人员对心衰小鼠进行为期4周的B. vulgatus 灌胃干预，发现其心功能指标（EF、FS）明显恢复，血浆ANP和NT-proBNP水平下降。组织染色结果显示，B. vulgatus 治疗组心肌纤维化、炎症细胞浸润和细胞凋亡均显著减轻，心肌细胞肥大现象得到改善。此外，小肠绒毛结构的破损和脱落也有所修复，说明B. vulgatus 不仅对心脏有保护作用，还能改善肠道屏障功能。

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图3.B. vulgatus 对心衰小鼠的治疗效果

4. 关键“信使”——丁酸

研究采用短链脂肪酸靶向代谢组学分析，发现B. vulgatus 能显著提升体内短链脂肪酸，尤其是丁酸的水平。而心衰患者和小鼠体内的丁酸水平本就偏低。直接给心衰小鼠补充丁酸，同样能够有效改善其心功能，效果与补充活菌相当。

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图4.丁酸对心衰小鼠心肌结构的改善作用

5. B. vulgatus 通过调控TGF-β1/MAPK信号通路发挥抗心衰作用

转录组测序结果显示，B. vulgatus 干预能显著逆转心衰模型中多个基因的表达变化，KEGG富集分析提示MAPK通路是其主要作用靶点。Western blot验证发现，心衰小鼠心肌组织中TGF-β1、p-ERK、p-JNK、p-p38 MAPK蛋白表达显著升高，而B. vulgatus 或丁酸干预后这些蛋白的磷酸化水平均明显下降。这表明B. vulgatus 通过丁酸抑制TGF-β1/MAPK通路，减轻心肌纤维化和细胞凋亡，从而改善心功能。

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图5. B. vulgatus 通过TGF-β1/MAPK通路改善心衰

6. 临床预后价值

临床随访数据显示，血清丁酸水平较低的患者全因死亡率显著高于丁酸水平较高的患者。ROC曲线分析表明，丁酸水平对心衰患者终点事件具有良好的预测能力。此外，丁酸与糖化血红蛋白、HDL-C等代谢指标也呈显著相关，提示其可能通过多机制影响心衰进展。

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图6. 丁酸与心衰预后的相关性

本研究首次系统地阐明了普通拟杆菌—丁酸—TGF-β1/MAPK通路这一“肠-心轴”新机制，不仅深化了我们对心衰发病机理的理解，更重要的是，将普通拟杆菌和丁酸推向了作为潜在微生态制剂或新型药物用于心衰治疗的舞台，为攻克这一难题提供了全新的思路和靶点。

迈维代谢在探索肠道菌群与代谢性疾病的研究中，精心打造了一套全方位的研究解决方案，累积了丰富的多组学研究项目经验。研究成果，已发表于《Nature》、《Nature Genetics》、《Nature Communications》、《Nature Metabolism》、《Gut》、《Gastroenterology》、《Aggregate》、《Circulation Research》、《Cancer Communications》、《Microbiome》、《Advanced Science》、《Engineering》以及《PNAS》等国际顶尖学术期刊之上。

来源：富翔科学论