趙麗莉,吳林納,孫一鳴,李桂平

(1. 天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心,天津 300193;2. 成都市第八人民醫(yī)院,四川 成都 610036;3. 成都醫(yī)學(xué)院附屬老年醫(yī)院,四川 成都 610036)

缺血性卒中(ischemic stroke,IS)主要由大腦動(dòng)脈局灶性閉塞或動(dòng)脈狹窄引起,導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域腦實(shí)質(zhì)受損,伴隨相應(yīng)神經(jīng)炎癥和免疫反應(yīng)出現(xiàn)。IS引起的腦損傷是一系列復(fù)雜神經(jīng)病理生理和神經(jīng)病理事件的結(jié)果,導(dǎo)致永久性神經(jīng)損傷、癡呆或死亡[1]。正常穩(wěn)定的腸道菌群在大腦發(fā)育和維持功能等方面起關(guān)鍵作用。腸道菌群及代謝物通過神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫三大通路與中樞神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)綜合性生理網(wǎng)絡(luò)[2]。菌群失調(diào)會改變腸道通透性,降低腸道防御功能,影響腸神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng),增加發(fā)生腦血管事件的風(fēng)險(xiǎn)。而IS發(fā)生后會破壞腸上皮屏障完整性,誘發(fā)腸缺血,進(jìn)一步加劇菌群失調(diào)[3]。針灸能改善腸道微生物的豐度、比例、均勻度等,提高有益菌數(shù)量,減少有害菌數(shù)量,恢復(fù)腸道微生態(tài),對于維持腸道功能穩(wěn)定、提高神經(jīng)功能恢復(fù)有積極意義[4-6]。同時(shí)能阻止腦血管內(nèi)皮功能受損、延緩內(nèi)皮細(xì)胞凋亡以預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化來降低IS危險(xiǎn)因素,改善預(yù)后[7]。本文基于腸道菌群對IS的影響及通過針灸調(diào)節(jié)腸道菌群治療IS的相關(guān)研究應(yīng)用概述如下。

1 腸道菌群的種類和功能

腸道菌群是指人體胃腸道中的所有微生物,約15 000～36 000個(gè)菌種,主要由擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門、放線菌門組成[8-9]。按照與宿主的關(guān)系,腸道菌群可分為共生菌、條件致病菌和致病菌。有益腸道菌群及其代謝產(chǎn)物構(gòu)成的腸道微生態(tài)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)宿主代謝活動(dòng),增強(qiáng)腸道免疫和修復(fù)生物屏障的能力[10],對維持宿主的健康起著重要作用[11]。然而,腸道微生態(tài)只有處于平衡狀態(tài)時(shí)才能產(chǎn)生對人體有益的反應(yīng)鏈,一旦失調(diào),條件致病菌和致病菌過度繁殖就會產(chǎn)生各種疾病,甚至累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)[12-13]。

2 腸道菌群與IS

多項(xiàng)研究證明,90%的卒中患者發(fā)病與行為因素相關(guān),如高脂高糖不合理飲食結(jié)構(gòu)、缺乏運(yùn)動(dòng)、吸煙和飲酒等不良嗜好。冠心病、高血壓、糖尿病等與IS相關(guān)的基礎(chǔ)代謝病同樣對腸道菌群的組成和代謝起重要作用[14-15]。IS導(dǎo)致腸道微生物群被破壞、腸道黏膜屏障的滲透性增加,進(jìn)而腸道動(dòng)力障礙。而紊亂的菌群引起腦腸肽等代謝產(chǎn)物失調(diào),代謝產(chǎn)物又通過不同途徑影響IS的發(fā)展和預(yù)后。

最近研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群的生態(tài)變化與IS疾病密切相關(guān),具體表現(xiàn)為腸道微生物的多樣性和豐度發(fā)生顯著變化[16]。觀察卒中和短暫性腦缺血發(fā)作患者腸道菌群變化的臨床試驗(yàn)顯示[17],兩者腸道微生態(tài)失調(diào)伴有機(jī)會性病原體增多,如腸桿菌屬、巨球菌屬、脫硫弧菌屬,而有益菌屬(包括擬桿菌屬、普雷沃菌屬和糞桿菌屬)減少。另有研究發(fā)現(xiàn),與健康人相比,IS患者腸道菌群顯著不平衡,乳螺旋體科、擬桿菌、糞桿菌等豐度降低,而乳酸桿菌科、阿克曼菌科、腸桿菌科等豐度增加[18]。由此可見,腸道菌群與IS之間存在相關(guān)性。由于研究人群、分析技術(shù)、測序方法存在差異,未來還需大規(guī)模的臨床研究來明確健康人群和IS患者腸道菌群核心差異,以尋找腸道微生態(tài)的可靠標(biāo)志物,對監(jiān)測疾病進(jìn)展以及確立治療的靶點(diǎn)菌群均具有重要意義。

2.1腸道菌群參與IS發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

2.1.1IS由腸道菌群及其代謝產(chǎn)物誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化引起 腸道微生物在腦血管疾病發(fā)病機(jī)制中有重要作用,腸道菌群及代謝物與動(dòng)脈粥樣硬化等導(dǎo)致IS的危險(xiǎn)因素緊密相關(guān)。主要通過以下三種方式影響動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。①腸道微生物通過產(chǎn)生甲胺N-氧化物(Trimethylamine N-oxide,TMAO)介導(dǎo)血小板高反應(yīng)性促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。食物中的膽堿左旋肉堿經(jīng)腸道微生物分解成三甲胺,經(jīng)肝腸循環(huán)后氧化生成TMAO[19]。TMAO通過血小板激活劑依賴性方式促進(jìn)鈣離子向細(xì)胞外釋放,從而提高血小板高活性,增加血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)[20-21]。TMAO被認(rèn)為是腸道菌群影響動(dòng)脈粥樣硬化的最直接通路。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,在腸道微生物群完整的條件下,喂養(yǎng)富含膽堿的飲食物,小鼠血漿中TMAO水平升高,泡沫細(xì)胞數(shù)量增多,動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成[22]。相比之下,對照組使用抗生素短期抑制腸道菌群,TMAO的生成較少,動(dòng)脈粥樣硬化負(fù)擔(dān)減輕[23]。此外,關(guān)于TMAO的臨床研究也表明,其血栓形成相關(guān)作用可能是血管細(xì)胞黏附分子的表達(dá)介導(dǎo)的[24]。②腸道菌群通過代謝膽固醇和脂肪影響動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。腸道菌群代謝膽固醇和脂肪產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs),包括較高水平的乙酸、丙酸和丁酸鹽,以及較低水平的甲酸、戊酸鹽和己酸[25]。SCFAs通常被結(jié)腸吸收后進(jìn)入血液循環(huán),并通過與單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(MCT)結(jié)合或直接透過血腦屏障,能改善受損大腦認(rèn)知功能[26]。研究表明,使用益生菌混合物VSL#3喂養(yǎng)能顯著減少小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,分析其結(jié)腸微生物譜后,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組小鼠腸道菌群組成與對照組明顯不同,腸道多樣性增加[27]。③腸道菌群紊亂后激活的免疫系統(tǒng)加速動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。IS后誘發(fā)腸道生態(tài)失調(diào)的三大改變?yōu)槲锓N多樣性減少、門優(yōu)勢失衡和代謝物改變。在IS腦損傷的過程中,紊亂菌群過度繁殖,促使腸道和腦組織免疫細(xì)胞發(fā)生極化,向促炎癥表型轉(zhuǎn)變。例如T淋巴細(xì)胞合成下降,腸淋巴細(xì)胞從腸道遷移到缺血腦組織,從而破壞免疫系統(tǒng)的平衡性和穩(wěn)定性[28]。同時(shí)菌群失調(diào)后巨噬細(xì)胞TLR受體表達(dá)增強(qiáng),加速促炎細(xì)胞因子和趨化因子釋放入血,從而推動(dòng)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)程,導(dǎo)致脆弱斑塊形成,并且部分炎性因子由血腦屏障入腦,加劇腦損傷[29]。

2.1.2IS后腦組織的修復(fù)受腸道菌群變化影響腸道菌群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間通過腦-腸-菌軸構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)[30],腸道菌群豐度和結(jié)構(gòu)的變化對卒中的預(yù)后有重要影響。Zhou等[31]研究發(fā)現(xiàn),向MCAO小鼠鼻內(nèi)補(bǔ)充脂肪酸可有效改善小鼠腦缺血預(yù)后情況,其中作用最顯著的是丁酸鈉,能在一定程度上減輕腦損傷,改善神經(jīng)功能。多項(xiàng)研究表明,丁酸可以通過抑制組蛋白脫乙酰酶(HDAC)來減少神經(jīng)毒性及神經(jīng)炎癥導(dǎo)致的行為異常,對多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病均有積極治療作用。此外,丁酸通過激活過氧化物酶體增殖物-激活受體(PPAR)、減少核因子-κB(NF-κB)介導(dǎo)的NLRP3信號傳導(dǎo)、避免病原體增殖和影響免疫功能,減少炎癥發(fā)生[32]。補(bǔ)充可生產(chǎn)丁酸的腸道微生物能縮小腦梗死體積,緩解腦水腫情況,恢復(fù)神經(jīng)元正常的生理功能,在治療中發(fā)揮有益作用[33]。

相關(guān)研究表明,菌群失調(diào)是卒中患者預(yù)后不良的原因之一。腦缺血后進(jìn)一步誘發(fā)腸缺血,腸道微生物組偏離正常狀態(tài),產(chǎn)生過量的硝酸鹽,菌群紊亂導(dǎo)致腸桿菌科富集,進(jìn)而增強(qiáng)全身炎癥反應(yīng)加重病情。若使用超氧化物歧化酶可減少硝酸鹽的產(chǎn)生,抑制腸桿菌科細(xì)菌繁殖,減輕炎癥反應(yīng),緩解腦梗死進(jìn)展[34]。Zheng等[35]使用16S rRNA測序隱源性卒中患者體內(nèi)腸道菌群,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常組相比,菌群α多樣性增加,并且隨著克雷伯菌豐度增加,患者卒中嚴(yán)重程度、腦梗死體積和血漿中炎癥標(biāo)志物的水平也顯著增加。

2.1.3IS的發(fā)展及預(yù)后與腸黏膜通透性的改變有關(guān) IS發(fā)生后,機(jī)體處于高應(yīng)激狀態(tài)下,可引發(fā)一系列神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和外周免疫應(yīng)答。同時(shí),腸道血管收縮痙攣,腸黏膜透性增加,腸道屏障完整性被破壞,腸免疫穩(wěn)態(tài)失衡,大量有毒物質(zhì)入血加劇腦梗死。IS患者腸道屏障功能受損與以下因素有關(guān)。①IS后腸道緊密連接蛋白Occludin和ZO-1表達(dá)受到抑制,腸道上皮結(jié)構(gòu)和功能的完整性不復(fù)存在,腸黏膜通透性增加,細(xì)菌、內(nèi)毒素及大分子物質(zhì)即進(jìn)入體循環(huán)[36]。項(xiàng)舒雅等[37]發(fā)現(xiàn)卒中患者存在較高腸道炎癥反應(yīng),腸黏膜浸潤較多炎性細(xì)胞,腸組織緊密連接蛋白表達(dá)水平降低,這可能與菌群紊亂引起腸黏膜中ZO-1及Occludin表達(dá)的改變,導(dǎo)致腸上皮屏障受損,腸道通透性增加有關(guān)?；謴?fù)Occludin與ZO-1蛋白表達(dá)水平或有助于中風(fēng)后腦組織損傷的修復(fù)和神經(jīng)功能的恢復(fù)。②卒中后腸道菌群失調(diào)產(chǎn)生炎性物質(zhì)作用于腸黏膜上皮。脂多糖(LPS)是革蘭陰性菌外膜的主要成分,卒中后革蘭陰性腸桿菌的豐度增加,循環(huán)中LPS水平升高,活性氧(ROS)的分泌量上調(diào),過量ROS會引起全身炎癥反應(yīng),同時(shí)產(chǎn)生白細(xì)胞介素(IL)-1β和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎癥因子,損傷腦血管內(nèi)皮細(xì)胞和血腦屏障[40]。大量ROS或促炎細(xì)胞因子可導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞緊密連接降解和血腦屏障破壞,進(jìn)一步加重腦組織損傷[41]。當(dāng)菌群失衡時(shí),腸道屏障功能破壞,LPS進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng),導(dǎo)致內(nèi)毒血癥,并激活促炎反應(yīng)。此外,LPS通過介導(dǎo)TLR-4激活先天免疫產(chǎn)生炎癥刺激反應(yīng),損傷神經(jīng)系統(tǒng),而TLR4的基因缺失可顯著減少梗死體積[42]。由此可知,TLR-4是IS過程中的關(guān)鍵靶點(diǎn),能通過激活促炎因子,改變腸黏膜受體蛋白表達(dá),減弱腸道屏障保護(hù)作用[43]。同時(shí),LPS誘發(fā)炎癥反應(yīng),進(jìn)而加重卒中嚴(yán)重程度。上述研究均表明IS和腸道菌群的改變具有交互作用。

3 針灸調(diào)節(jié)腸道菌群

3.1中醫(yī)理論下的腦腸相通

3.1.1經(jīng)絡(luò)相通 從經(jīng)絡(luò)循行上,手足陽明經(jīng)皆循頭絡(luò)腦。人中穴是督脈與手陽明大腸經(jīng)、足陽明胃經(jīng)交會之會穴?！岸矫}者,起于下極之輸,并于脊里,上至風(fēng)府,入屬于腦?！倍矫}督領(lǐng)人體諸經(jīng)陽經(jīng),是聯(lián)絡(luò)人體下部器官和腦的關(guān)鍵通道。醒神開竅治療中風(fēng)的主穴操作之一即采用雀啄法針刺人中穴,可調(diào)神導(dǎo)氣、宣導(dǎo)腦腸氣血[44]?？梢婈柮鹘?jīng)與腦在經(jīng)絡(luò)位置上密切相關(guān)。

3.1.2氣血相關(guān) 從臟腑氣血上,針灸刺激胃經(jīng)、大腸經(jīng)循行穴位,調(diào)節(jié)臟腑功能,腦與神功能活動(dòng)與此密不可分?！鹅`樞》云:“五臟六腑之精氣,皆上注于目……上屬于腦?！憋嬍橙胛?胃腑腐熟受納水谷,精微物質(zhì)化生氣血,大腸傳變糟粕濁氣,氣血充沛運(yùn)行通暢,清竅得以濡養(yǎng)。若二者功能失司,氣血津液虧虛,則腦神失養(yǎng)。

3.1.3病理互聯(lián) 《內(nèi)經(jīng)·素問》云:“陽明與太陰俱病,則腹?jié)M,身熱,不欲食,譫言?！薄秱摗酚涊d“陽明病,胃中燥,大便必硬,硬則譫語”。胃腸燥熱導(dǎo)致大便秘結(jié),腑氣不暢則神志失常。張仲景對于此類疾病的治療多采用以三承氣湯為代表的通下之法,一來通腑瀉下,通降陽明之氣,腸腑氣機(jī)通暢,神明自安;二來予邪熱出路、引導(dǎo)瘀熱下行,最終達(dá)到通腑安腦的目的[45]。

綜上可見古代醫(yī)家已經(jīng)意識到腦功能與胃腸具有相關(guān)性?；谀X腸相通理論,可通過針灸調(diào)腸治腦?，F(xiàn)代研究也證實(shí),針灸可以調(diào)節(jié)腸道菌群,達(dá)到恢復(fù)菌群多樣性,維持腸道健康生態(tài),促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)的作用。“腦腸同調(diào)”能有效改善胃腸道黏膜屏障,清除有害物質(zhì),從而改善腦部微循環(huán),修復(fù)受損腦功能[46]。

3.2針灸基于“腦-腸-菌”軸治療IS 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為,針灸刺激相關(guān)穴位可達(dá)到調(diào)節(jié)臟腑、調(diào)和陰陽及運(yùn)行氣血的作用。臨床試驗(yàn)證實(shí),通過針灸調(diào)節(jié)腸道菌群的機(jī)制復(fù)雜,如腦腸菌軸、腦腸肽、免疫炎性反應(yīng)等途徑,最終達(dá)到優(yōu)化菌群結(jié)構(gòu)、改善神經(jīng)系統(tǒng)代謝的效果,作為針灸防治IS的新靶點(diǎn)。

趙一點(diǎn)等[47]通過于氏頭針配合頭針胃腸區(qū)取穴,對IS患者行針刺干預(yù),觀察到腸道樣本中乳酸桿菌、雙歧桿菌有益菌水平較前上調(diào),而腸球菌、小梭菌致病菌數(shù)量減少。且血清中炎癥因子TNF-α、IL-18的含量降低。提示針刺通過優(yōu)化腸道菌群豐度產(chǎn)生積極抗炎效應(yīng),從而用于腦卒中的治療。趙紅霞等[48]發(fā)現(xiàn),針刺腹部腧穴可有效改善腦梗死患者體內(nèi)腸道菌群紊亂現(xiàn)象,恢復(fù)其腸道黏膜屏障,激發(fā)腦腸軸雙向通路調(diào)節(jié)功能,最終同時(shí)優(yōu)化腦腸功能,進(jìn)而影響神經(jīng)系統(tǒng)。王葉青等[49]研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用薄氏腹針治療非急性期腦梗死患者,其腸道D-乳酸、細(xì)菌毒素及二胺氧化酶等指標(biāo)有效改善。說明針刺對腸道菌群及代謝產(chǎn)生良性干預(yù),有改善患者生活質(zhì)量、降低感染風(fēng)險(xiǎn)的作用。王慧等[50]發(fā)現(xiàn),采用“腦腸同調(diào)”針刺法可有效改善IS患者神經(jīng)功能狀態(tài),程度優(yōu)于常規(guī)針刺組。推測通過針刺調(diào)腸治腦的作用機(jī)制與調(diào)節(jié)腸道菌群代謝及炎癥因子水平有關(guān)。王杰[51]發(fā)現(xiàn)選用上巨虛、天樞穴能有效改善IS患者臨床癥狀,究其原因與腸道菌群中雙歧桿菌和腸球菌的平衡有一定關(guān)聯(lián),針刺使雙歧桿菌比例上升、腸球菌比例下降,菌群的優(yōu)化減緩了中風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。

一些醫(yī)家也使用針?biāo)幝?lián)用的手段調(diào)節(jié)腸道菌群治療IS。黃壑霏等[52]研究發(fā)現(xiàn),針刺聯(lián)合大柴胡湯治療能有效恢復(fù)急性重癥腦卒中患者腸道黏膜屏障功能,減輕腸道黏膜損傷。針?biāo)幉⒂媚芤种颇X腸肽激素水平并減輕全身炎性反應(yīng),對減少并發(fā)癥發(fā)生、預(yù)防腦損傷加重有重要意義,其機(jī)制與腦腸肽失調(diào)密切相關(guān)。唐祎周等[53]運(yùn)用培元通腑針法聯(lián)合湯藥辨證施治痰熱腑實(shí)型中風(fēng)患者,結(jié)果表明雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌豐度增加,血清MTL、GAS、SP等菌群代謝物水平較前逆轉(zhuǎn)。提示治療作用可能是通過干預(yù)腦-腸軸雙向調(diào)節(jié)功能,糾正機(jī)體腦腸肽分泌紊亂和改善腸道菌群豐度實(shí)現(xiàn)的。袁偉渠[54]認(rèn)為“調(diào)任通督”針刺法能上調(diào)腸道疣微菌門、艾克曼菌屬,表明通過“調(diào)任通督”針刺法調(diào)節(jié)腸道菌群組成和豐度,有益菌通過降低炎癥反應(yīng)、降解聚糖、脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等作用機(jī)制緩解腦梗死進(jìn)展,有利于患者往良好預(yù)后方向發(fā)展。

4 小結(jié)與展望

腸道菌群結(jié)構(gòu)復(fù)雜,種類豐富,其功能和代謝產(chǎn)物與動(dòng)脈粥樣硬化、腸黏膜通透性改變、腸道穩(wěn)態(tài)失調(diào)等病理過程密切相關(guān),是影響IS發(fā)生發(fā)展以及腦組織修復(fù)結(jié)局的重要因素。近年來多項(xiàng)研究彰顯出針灸調(diào)控腸道菌群的獨(dú)特性。但目前針灸對腸道菌群的研究還處在初級階段,有待不斷挖掘其潛在價(jià)值。菌群失調(diào)變化對腦缺血損傷的影響是多靶點(diǎn)、多途徑的。通過腸道菌群變化調(diào)控代謝影響IS后腦組織修復(fù)的原理十分復(fù)雜,如何有效運(yùn)用其治療IS的具體機(jī)制仍是未來研究的重點(diǎn),這不僅依賴于高通量測序等技術(shù)的創(chuàng)新,更需分子生物學(xué)等多學(xué)科綜合分析?？傊?相信隨著上述生物信息技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新,未來通過針灸調(diào)節(jié)腸道菌群防治IS將為臨床提供新的研究思路。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。