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PMID: 32404038

DOI: 10.1161/STROKEAHA.120.029262

 研究背景

上皮表面的共生菌在宿主的生理、代谢和免疫中发挥着防御作用，这取决于微生物种类的相对丰度、组成和功能。肠道菌群的组成受下列因素的影响：环境因素包括饮食类型、锻炼和药物使用；不可改变的因素：如宿主基因、分娩方式和年龄。相反，微生物组的变化可能会影响宿主的体内平衡，影响健康和疾病。微生物组宏基因组测序的进展使得无法培养的细菌得以鉴定，并揭示了这个复杂的生态系统与多种疾病的密切联系。最近的研究表明，微生物组对脑部疾病，包括阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症、神经发育和精神疾病以及中风，都有显著的作用。

大脑和肠道之间的信号传递通过神经元途径，也通过微生物代谢物、激素和免疫系统进行。重要的是，绝大多数微生物存在于胃肠道中，严格地调节着免疫细胞的功能。研究证明，肠道微生物群通过调节免疫反应影响脑卒中的预后，此外，脑卒中本身诱发了微生物群落的变化，影响肠道运动和渗透性、应激反应和脑卒中后感染。

脑卒中后潜在的有益或有害的细菌种类，以及微生物群组成的改变是否对脑卒中预后有长期的影响有待解决。了解肠道微生物群落的改变如何影响脑卒中的预后，有助于开发新的治疗策略，以改善脑卒中的预后。Corinne Benakis等对缺血性脑卒中后微生物群的改变是否会影响急性期和远期预后进行了探索，研究结果《肠道独特的共生菌可以改善缺血性脑卒中的急性期和远期预后》作为封面文章发表于2020年6月的Stroke杂志。

研究方法

1、实验动物：雄性C57BL/6小鼠

2、实验模型：

（1）第一步：抗生素处理。在饮用水中加入单一或混合抗生素饲养，抗生素包括：氨苄西林(Ampicillin, A)、甲硝唑(Metronidazole, M)、硫酸新霉素(Neomycin sulfate, N)和万古霉素(Vancomycin, V)，以上四种抗生素缩写AMNV。

（2）第二步：建立短暂性大脑中动脉栓塞（Middle cerebral artery occlusion, MCAO）模型和天门冬氨酸（N-methyl-D-aspartate, NMDA）损伤模型（注射至顶叶皮质）。

3、主要指标

（1）定量病变体积和组织损伤：MCAO后第3天和第5 周；NMDA注射后1天。

（2）神经行为测试：MCAO后第1天和第3天感觉运动缺陷测试（Tape Test）；MCAO后第14天采用旷场实验评估自发活动。

（3）提取粪便DNA，16s RNA V2扩增。

（4）16s RNA V4基因扩增及多重平行测序、分析与可视化。

主要研究结果

相对于远期效果，联合抗生素饲养能够更有效的减轻急性期脑梗塞的体积。单一使用氨苄西林或万古霉素饲养，在缺血性脑卒中后第3天显著减少脑梗塞面积和改善运动感觉功能。这种神经保护作用与特定的微生物种群有关，而与细菌总密度无关。特别是，针对脑损伤的严重程度进行的随机森林分析显示拟杆菌门S24-7和芳香代谢途径可以区分大梗死和小梗死的大小。此外，氨苄西林饲养的小鼠可以减轻肠道炎症反应和获得更好的远期预后，该效应与短链脂肪酸和色氨酸途径的调控有关。

本研究通过联合或单一抗生素饲养实验动物，建立具有肠道特异性菌群的实验模型，进而研究不同肠道菌群及其代谢产物对脑卒中急性期和预期的影响。研究认为S24-7菌和芳香代谢途径与脑梗塞的体积相关。

据报道，脑卒中本身会改变肠道菌群的组成。在本研究中，建立脑卒中模型后肠道菌群可能再次发生了改变（相当于“二次选择”）。因此，抗生素与脑卒中预后的相关性可能是经过“二次选择”的结果，而不是单纯的抗生素的作用。

在临床实践中，颅内感染的患者常用万古霉素和美罗培南经验性治疗，部分患者出现腹痛、腹泻等不适，可能会影响患者营养的摄取，常给予此类患者益生菌治疗。

虽然临床实践中不能应用抗生素对肠道菌群进行筛选，但是本研究提供了一个新的治疗思路，即：可以通过调节肠道菌群的代谢产物而改善中枢神经系统疾病的转归和预后。