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Gut Microbiota-Derived Short-Chain Fatty Acids Promote Post-Stroke Recovery in Aged Mice 肠道微生物源性短链脂肪酸改善老年小鼠脑卒中预后 原文地址 PMID: 32354259 DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.119.316448 研究背景 研究发现，微生物、肠道和大脑之间存在双向通讯，称为微生物-肠-脑（MGB）轴，为预防和治疗中枢神经系统疾病提供了新的途径。老年人在脑卒中后会发生剧烈的全身反应，这导致更高的死亡率和更严重的长期残疾。脑卒中通过MGB轴从大脑到肠道的通信(自上而下的信号)可能通过交感神经和副交感神经传出纤维发生，这些纤维通过肠神经系统直接或间接地支配肠道，导致肠道菌群的失调和肠道屏障的破坏。肠道菌群的代谢产物进一步加剧了脑卒中的病情。肠道中短链脂肪酸（SCFA）是菌群发酵膳食纤维的终末产物，其中乙酸、丙酸和丁酸含量最高，在调节宿主代谢、免疫系统和细胞增殖方面具有关键作用。 美国得克萨斯大学休斯敦医学中心研究团队的研究成果：肠道菌群产生的短链脂肪酸改善老年小鼠脑卒中预后，发表于2020年5月Circulation Research（IF=14.467）。 研究方法 （1）动物模型：老龄雄性小鼠（18-20月龄），通过大脑中动脉闭塞（MCAO）构建缺血性脑卒中模型。 （2）粪菌移植供体：年轻小鼠(2-3月龄)或老龄小鼠(18-20月龄)。 （3）样本：小鼠的肠道内容物、大脑、血浆等。 （4）主要技术方法：流式细胞术、免疫组织化学、靶向短链脂肪酸测定和16S rRNA高通量测序等。 主要研究结果 1、16s rRNA测序分析 16s rRNA测序分析，发现与老龄小鼠相比，年轻小鼠肠道菌群富含双歧杆菌科和梭状芽胞杆菌科细菌。进一步发现，粪菌移植后脑卒中小鼠肠道菌群组成与供体小鼠趋于一致。 2、粪菌移植（FTG）改善卒中小鼠行为障碍 移植年轻小鼠粪便的脑卒中小鼠在移植14天后体重恢复至脑卒中前水平，且行为学障碍明显减少。 3、粪菌移植减轻脑卒中小鼠肠道屏障损伤和炎症反应 移植年轻小鼠粪便后，脑卒中小鼠小肠CD4+Foxp3+T细胞（调节性T细胞）数量增多和肠道屏障损伤减轻（杯状细胞增加、肠道通透性降低、黏液分泌增加和抗菌肽增多）。 4、粪菌移植减轻脑卒中小鼠脑部炎症反应 移植年轻小鼠粪便后，卒中小鼠脑部炎症明显减少（Treg细胞增加，IL-17+γδT细胞减少）。 5、代谢组学揭示SCFA是改善卒中表型的关键代谢分子 研究进一步通过代谢组学检测小鼠粪便中短链脂肪酸的含量，明确粪菌移植后产SCFA细菌的增加是改善脑卒中小鼠预后的因素。作者进一步选取了产SCFA的细菌给予脑卒中小鼠灌胃，联合益生元菊粉进行干预。研究证实，联合治疗可显著改善脑卒中后小鼠的行为障碍。 阅读体会 SCFA在调节宿主代谢、免疫系统和细胞增殖方面具有关键作用。该研究发现年轻小鼠肠道菌群富含产SCFA的细菌，进一步证实产SCFA细菌是年轻小鼠粪菌移植改善老年小鼠脑卒中预后的关键细菌，为粪菌移植改善脑卒中患者预后提供了直接的实验证据。 我们的研究发现重型颅脑创伤（sTBI）后肠道菌群明显失调，其中产SCFA细菌显著降低，且与肠道屏障损伤具有线性相关（数据未发表）。 肠道菌群的代谢产物对宿主的影响是sTBI和脑卒中的研究重点之一，可能为改善sTBI和脑卒中患者的预后提供证据支持，为临床转化提供依据。
