周澈 鄒偉 王穆 張平

就整個(gè)人體系統(tǒng)來看，腸道菌群毫無疑問是個(gè)龐大的體系，從近幾年國內(nèi)外研究熱點(diǎn)不難看出，無論對于哪個(gè)學(xué)科，腸道菌群的研究都是個(gè)熱門話題。眾所周知，缺血性腦卒中（Ischemic stroke，IS）的治療方法有限，仍是一個(gè)世界性的難題。隨著“微生物-腸-腦軸”概念的提出，臨床研究有了新的方向，目前腸道菌群相關(guān)干預(yù)措施對缺血性腦卒中的治療處于初級階段，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)正在開展，臨床研究也在逐步進(jìn)行中?，F(xiàn)綜述腸道菌群相關(guān)干預(yù)措施對缺血性腦卒中的治療作用，探索缺血性腦卒中的新療法。

1 腸道微生物群與IS

腸道微生物群是一組在人體腸道中定植的微生物群，由細(xì)菌、古菌、病毒和單細(xì)胞真核生物等組成[1]，細(xì)菌作為腸道微生物群落之一，其在人類身體中的作用已被廣泛研究，據(jù)統(tǒng)計(jì)，胃腸道中的細(xì)菌細(xì)胞數(shù)量大約為3.8×1013，近似于人體內(nèi)的總細(xì)胞數(shù)目；健康個(gè)體的腸道微生物群總量僅占總體重的0.3%[2]，宏基因組研究發(fā)現(xiàn)，胃腸道中存在著約900萬個(gè)獨(dú)特的基因，是人體全基因組的450 倍[3，4]，人類胃腸道很可能存在一個(gè)巨大的微生物生態(tài)系統(tǒng)。IS 作為目前世界上第二大死亡和第三大致殘?jiān)虻募膊5]，它的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群有著密切聯(lián)系，腸道與大腦之間存在雙向溝通途徑，這種途徑被稱作“微生物-腸-腦軸”[6]，它包括了兩條信號傳導(dǎo)通路，即自上而下的信號傳導(dǎo)通路（腦→腸道）和自下而上的信號傳導(dǎo)通路（腸道→腦）。

1.1 自上而下的信號傳導(dǎo)腸道通過腸壁上分布豐富的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)纖維直接接收信息，或者大腦在刺激腸道神經(jīng)系統(tǒng)后由腸道間接接收信息；腸道神經(jīng)系統(tǒng)是一個(gè)高度發(fā)達(dá)的神經(jīng)元連接系統(tǒng)，位于腸粘膜下層和髓鞘叢，這些神經(jīng)元的信息輸入影響著微生物群組成、腸道運(yùn)動(dòng)、腸道通透性和常駐免疫細(xì)胞的激活；除了直接的神經(jīng)元輸入信息外，下丘腦-垂體-腎上腺軸作為一種通信途徑在應(yīng)激反應(yīng)中也扮演著重要角色[7]。

1.2 自下而上的信號傳導(dǎo)它由幾種不同的機(jī)制產(chǎn)生，可通過神經(jīng)元和非神經(jīng)元傳導(dǎo)機(jī)制來完成。首先，迷走神經(jīng)由80%的傳入纖維和20%的傳出纖維組成，在腸道和大腦雙向傳遞信息方面起著關(guān)鍵作用。這些傳入纖維被微生物代謝物和腸內(nèi)分泌神經(jīng)肽所刺激，進(jìn)而傳遞促進(jìn)垂體分泌的下丘腦神經(jīng)元[8]；其次，來自微生物群的免疫原性內(nèi)毒素，例如脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS），它主要是通過激活可遷移到大腦的外周免疫細(xì)胞，如小膠質(zhì)細(xì)胞來誘導(dǎo)加劇神經(jīng)炎癥[9，10]；再者，微生物群可以產(chǎn)生或刺激許多代謝物釋放，例如神經(jīng)遞質(zhì)、短鏈脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFA）、吲哚和膽汁酸，研究表明，這些代謝物能進(jìn)入全身血液循環(huán)并進(jìn)入大腦，以此來調(diào)節(jié)神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和血腦屏障[11，12]。

微生物群不僅能夠產(chǎn)生影響宿主的神經(jīng)遞質(zhì)，而且這些神經(jīng)遞質(zhì)在細(xì)菌上的結(jié)合位點(diǎn)也被揭示，這些位點(diǎn)可以影響細(xì)菌的毒力、增殖和代謝[7]。通過以上發(fā)現(xiàn)，IS 可能會(huì)導(dǎo)致腸道微生物群的組成及功能發(fā)生變化，致使腸道微環(huán)境發(fā)生改變，腸道微生物群也能導(dǎo)致缺血性腦卒中并發(fā)癥的產(chǎn)生[13]。

2 腸道菌群干預(yù)與IS

據(jù)研究，消化道是免疫反應(yīng)的主要器官，含有豐富的免疫細(xì)胞，負(fù)責(zé)整個(gè)免疫系統(tǒng)活性的70%以上[14]；腸道炎癥與免疫反應(yīng)在腦卒中的病理與生理學(xué)中起著重要作用，這可能成為日后IS 的重要治療靶點(diǎn)[15]。目前腸道菌群在IS 的治療方面包括：抗生素療法、益生菌制劑、腸道菌群移植、飲食療法等。

2.1 抗生素療法與ISIS 是一種高致殘、高致死的疾病，目前治療選擇有限[16]。炎癥是腦缺血病理生理學(xué)的關(guān)鍵組成部分[15]，Benakis 等[10]發(fā)現(xiàn)在誘導(dǎo)大腦缺血性損傷之前的實(shí)驗(yàn)小鼠使用阿莫西林/克拉維酸和萬古霉素治療可使小鼠體內(nèi)的腸道微生物群發(fā)生改變，可使大腦中動(dòng)脈閉塞（Middle cerebral artery occlusion，MCAO）的梗死體積減少60%±6%，且抗生素敏感型小鼠比抗生素耐藥型小鼠的感覺運(yùn)動(dòng)功能得到更好的保留；接著研究人員進(jìn)一步對抗生素治療小鼠體內(nèi)的糞便進(jìn)行移植，也得到了同樣結(jié)果。證明抗生素誘導(dǎo)的腸道菌群改變減輕了小鼠的缺血性腦損傷，這也是糞便移植傳播的一種效應(yīng)。

糖尿病是動(dòng)脈粥樣硬化的重要危險(xiǎn)因素。瘦素受體缺乏的小鼠表現(xiàn)出2 型糖尿病的特征[17]。Kurita 等[18]發(fā)現(xiàn)瘦素受體缺乏的小鼠在IS 中表現(xiàn)出梗死體積和LPS—革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜增加，刺激Toll 樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR-4）和炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)水平較高，以及更嚴(yán)重的神經(jīng)損傷和MCAO 后存活率降低；而口服不可吸收的抗生素多粘菌素B 調(diào)節(jié)了腸道微生物群，改善了瘦素受體缺乏小鼠的代謝內(nèi)毒素血癥和IS 結(jié)局；這些影響與缺血性大腦中LPS 水平的降低和神經(jīng)炎癥有關(guān)。

盡管有研究證明了抗生素治療在IS 中的可行性，但更多研究表明抗生素的施用會(huì)促進(jìn)腸道生態(tài)失調(diào)[19]，長期使用抗生素已被證明對正常生理學(xué)和生物群落的組成具有負(fù)面影響[20]。目前，益生菌和糞便微生物群移植（Fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）的使用是新興療法，可能成為解決抗生素誘導(dǎo)的腸道生態(tài)失調(diào)的有害影響的潛在干預(yù)措施[21]。

2.2 益生菌制劑與IS2014年國際益生菌和益生元科學(xué)協(xié)會(huì)（International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics，ISAPP）將益生菌定義為“嚴(yán)格挑選的微生物的活菌株，當(dāng)使用足夠量時(shí)，會(huì)給宿主帶來健康益處”[22]，目前最常用的益生菌是乳酸桿菌和雙歧桿菌[23]。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，口服短雙歧桿菌、干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌和嗜酸乳桿菌可減少小鼠實(shí)驗(yàn)性卒中后的缺血性損傷[24]。此外，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)通過降低丙二醛和TLR-4 水平，增加超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性，可以減少腦梗死體積和神經(jīng)細(xì)胞凋亡，由此揭示滅活乳酸菌對大鼠腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用[25]。

一項(xiàng)Meta 分析顯示益生菌聯(lián)合腸內(nèi)營養(yǎng)（Enteral nutrition，EN）縮短了IS 患者的住院時(shí)間和臥床時(shí)間，改善了患者的營養(yǎng)狀況，增加了白蛋白、血清總蛋白、前白蛋白以及血紅蛋白的生物活性；雖然并未降低IS 患者美國國立衛(wèi)生研究院中風(fēng)量表（The national institutes of health stroke scale，NIHSS）評分，但能緩解炎癥，腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白介素6（Interleukin-6，IL-6）和白介素10（Interleukin-10，IL-10）顯著降低；在減少IS 并發(fā)癥方面，益生菌聯(lián)合EN 可降低肺、胃腸道和尿路感染的發(fā)生率，同時(shí)降低患者死亡率和腸道菌群失衡率[26]。

2.3 腸道糞菌移植（Fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）與ISFMT 是將健康供體糞便中的功能性細(xì)菌移植到患者的胃腸道中，以求恢復(fù)腸道菌群的平衡，從而達(dá)到治療與腸道微生物相關(guān)疾病的目的[27]。腸道菌群在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理生理學(xué)中起到的重要作用已經(jīng)被多項(xiàng)研究證明，這表明腸道菌群的改變可成為一種治療策略。FMT 是目前最有效的腸道菌群干預(yù)措施，也是治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染的公認(rèn)方法[28]。

微生物多樣性隨著年齡的增長而減少，衰老本身會(huì)改變腸道微生物群，導(dǎo)致“生態(tài)失調(diào)”[29]；急性損傷后老年人恢復(fù)更差以及許多與年齡有關(guān)的疾病患病率日益增加可能與機(jī)體生態(tài)失調(diào)有關(guān)。IS主要是一種與衰老相關(guān)的疾病，通過多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與年輕小鼠相比，實(shí)驗(yàn)性卒中后導(dǎo)致的結(jié)果在老年小鼠中往往表現(xiàn)更差[30]；老年人群與年輕人相比，在腸道菌群組成方面也存在差異[31]，年輕健康成年人的腸道菌群主要由厚壁菌門和擬桿菌門組成[32，33]，研究顯示老年人的菌群組成厚壁菌門增多，擬桿菌門減少[34，35]。Feng 等[36]研究表明，老年卒中小鼠通過移植青年小鼠的腸道菌群導(dǎo)致老年小鼠糞菌構(gòu)成中擬桿菌門增加，厚壁菌門減少；而且通過糞菌移植，老年小鼠腦缺血后神經(jīng)功能得到了顯著改善，腦梗死體積也明顯縮小；說明腸道微生物群及短鏈脂肪酸（SCFA）代謝物在IS 中起著重要的保護(hù)作用。

而IS 會(huì)引發(fā)腸道菌群失調(diào)，增加腸道通透性。Chen 等[37]的實(shí)驗(yàn)證明，通過移植富含SCFA 的糞便細(xì)菌并補(bǔ)充腸道代謝物丁酸來干擾腸道微生物群是治療IS 的有效方法；Wang 等[38]的實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)，研究人員發(fā)現(xiàn)通過腸道菌群移植補(bǔ)充丁酸鹽對實(shí)驗(yàn)小鼠的卒中損傷產(chǎn)生了有利影響。

2.4 飲食療法與IS不同的飲食偏差導(dǎo)致每個(gè)人腸道菌群的組成存在差異，飲食習(xí)慣也可能影響著疾病的發(fā)生和發(fā)展，例如多酚以其有益的健康作用而聞名，它存在于許多藥用或食用植物中，研究表明，腸道微生物群可以調(diào)節(jié)對卒中具有潛在保護(hù)作用的多酚的活性[39]，補(bǔ)充水果多酚已被證明可以改善缺血性卒中患者的認(rèn)知和神經(jīng)功能恢復(fù)[40]。盡管目前關(guān)于含有特定多酚類或分離的多酚化合物抗卒中作用的科學(xué)證據(jù)還不多，但是現(xiàn)有的研究結(jié)果仍然可以證明這一點(diǎn)。如食用富含槲皮素的食物與血栓性卒中風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)，槲皮素代謝物4-甲基兒茶酚在人血中顯示出相關(guān)的抗血小板活性，表明它可以預(yù)防血栓性卒中[41]。

限制熱量攝入（Calorie restriction，CR）可以調(diào)節(jié)腸道微生物群，預(yù)防包括IS 在內(nèi)的許多疾病，Huang 等[42]通過對小鼠進(jìn)行限制熱量攝入實(shí)驗(yàn)，首先發(fā)現(xiàn)CR 對卒中小鼠的長期康復(fù)更加有優(yōu)勢；接著將接受了CR 治療的小鼠的腸道微生物群移植到另一批卒中小鼠后，得到了同樣的結(jié)果；進(jìn)一步通過16S 核糖體RNA 測序鑒定發(fā)現(xiàn)了限制熱量攝入的小鼠體內(nèi)出現(xiàn)了雙歧桿菌的富集；最后給卒中小鼠注射雙歧桿菌，發(fā)現(xiàn)通過雙歧桿菌治療可以改善腦缺血小鼠的長期康復(fù)。此外，通過代謝組學(xué)分析也揭示了一組代謝產(chǎn)物的上升趨勢，這表明CR 極大地改變了腸道微生物群的組成和代謝。由此可見，CR 對IS 長期康復(fù)的新作用以及腸道微生物群的潛在作用，為臨床IS 的康復(fù)提供了新思路。

3 結(jié)語

缺血性腦卒中的治療一直是神經(jīng)科學(xué)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，傳統(tǒng)的治療方法包括藥物、溶栓和血管內(nèi)治療等都一定程度上存在一些局限。“微生物-腸-腦軸”的研究是一個(gè)全新的領(lǐng)域，可能是比傳統(tǒng)治療手段更為安全和經(jīng)濟(jì)有效的方法，腸道菌群非常龐大，目前針對它的研究十分有限。縱觀近幾年國內(nèi)外相關(guān)研究，針對IS 相關(guān)腸道菌群的靶向治療，熱點(diǎn)非常多，但亮點(diǎn)卻比較少；目前相關(guān)研究仍處于量變到質(zhì)變的積累階段，需要我們與時(shí)俱進(jìn)，多學(xué)科協(xié)作，一旦有重大突破，將會(huì)對IS 的治療與康復(fù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。