亞低溫對(duì)新生兒缺氧缺血性腦病腸道細(xì)菌移位影響的研究

項(xiàng)丹 楊子浩

亞低溫對(duì)新生兒缺氧缺血性腦病腸道細(xì)菌移位影響的研究

項(xiàng)丹 楊子浩

正常情況下，腸道菌群與人體和外部環(huán)境保持著平衡狀態(tài),對(duì)人體的健康起著重要作用。缺氧缺血性腦?。℉IE）是新生兒中好發(fā)疾病亦是病死率及致殘率較高的疾病，常伴胃腸功能損傷，亞低溫治療作為HIE的常規(guī)治療手段，不僅降低HIE病死率及致殘率，且改善胃腸功能。本文就正常胃腸道，腸道-微生物-腦軸，HIE伴發(fā)胃腸道功能損害，亞低溫對(duì)HIE胃腸道功能作用及菌群移位的影響等幾方面作一綜述。

缺氧缺血性腦病 低溫 胃腸道 菌群移位

新生兒缺氧缺血性腦?。℉IE）是指圍生期窒息導(dǎo)致的腦缺氧缺血性損傷。在引起腦損傷的同時(shí)，伴隨其他臟器的損傷，如胃腸功能損傷。研究發(fā)現(xiàn)，窒息新生兒胃腸功能損害發(fā)生率高達(dá)30%以上[1]。同時(shí)，胃腸道是多臟器功能障礙綜合征（MODS）的始發(fā)器官之一,可造成死亡[2]。早期應(yīng)用亞低溫治療HIE已被廣泛認(rèn)可，能顯著降低患兒病死率及致殘率，但對(duì)HIE胃腸道功能的作用仍在進(jìn)一步研究中，本文就正常胃腸道、腸道－微生物－腦軸、HIE伴發(fā)胃腸道功能損害、亞低溫對(duì)HIE胃腸道功能作用及菌群移位的影響等幾方面進(jìn)行綜述。

1 正常胃腸道

胃腸道是與外界接觸最廣的系統(tǒng)，其表面積約200～300m2，每天與成千上萬(wàn)的微生物及進(jìn)入腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相接觸，而防止這些細(xì)菌及產(chǎn)物透過(guò)腸壁進(jìn)入體內(nèi)及調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，這些過(guò)程需要一套復(fù)雜的防御系統(tǒng)，包括：高度復(fù)雜的口腔內(nèi)菌群經(jīng)胃酸破壞部分細(xì)菌，減小細(xì)菌對(duì)胃腸道影響；小腸作為過(guò)渡區(qū)，大流量腸液將細(xì)菌在繁殖前沖洗到遠(yuǎn)端回腸和結(jié)腸；回盲瓣具備防止盲腸內(nèi)容物逆流到回腸的作用；胰腺分泌的胰酶破壞細(xì)菌細(xì)胞壁；同時(shí)還包括胃腸道屏障：由外向內(nèi)分別為腸道微生物群，黏膜層，上皮細(xì)胞層，腸道相關(guān)淋巴組織形成的免疫屏障。一般情況下,腸道菌群與人體和外部環(huán)境保持著一個(gè)平衡狀態(tài),對(duì)人體的健康起著重要作用。在某些情況下,這種平衡被打破可引發(fā)疾病或加重病情，引起并發(fā)癥甚至發(fā)生MODS及死亡。

2 微生物-腸-腦軸

中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腸內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)及胃腸道菌群3者之間為相互作用的關(guān)系。胃腸道微生物及代謝產(chǎn)物參與胃腸功能的調(diào)節(jié)，影響腸道通透性、黏膜免疫功能、腸道蠕動(dòng)以及腸內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)。此外，臨床前研究發(fā)現(xiàn)，胃腸微生物及代謝產(chǎn)物可參與行為調(diào)節(jié)及大腦功能，如應(yīng)激反應(yīng)、情感行為、疼痛調(diào)節(jié)及大腦生物化學(xué)的形成[3]。同樣，中樞神經(jīng)系統(tǒng)經(jīng)交感神經(jīng)、腸神經(jīng)系統(tǒng)的副交感神經(jīng)支及下丘腦－垂體－腎上腺（HPA）軸調(diào)節(jié)胃腸道功能。研究發(fā)現(xiàn)，交感神經(jīng)釋放的神經(jīng)遞質(zhì)可影響腸道微生物構(gòu)成，腸道通透性及局部免疫；HPA軸調(diào)節(jié)腸道局部及全身免疫細(xì)胞，影響腸道的通透性、蠕動(dòng)、分泌、屏障功能以及腸內(nèi)菌群構(gòu)成[3－4]。腸神經(jīng)系統(tǒng)亦參與腸道功能的調(diào)節(jié)，如腸道局部動(dòng)力、酸的分泌、碳酸根及黏液的產(chǎn)生、上皮水層的維持、腸道通透性以及黏液免疫反應(yīng)。這種腸道微生物與腦之間的雙向關(guān)聯(lián)稱(chēng)為微生物－腸－腦軸[4－5]。

3 缺血缺氧性腦?。℉IE）

HIE是新生兒高發(fā)病率及病死率的疾病之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，圍生期時(shí)每1 000例足月存活新生兒就有1～3例HIE患兒，且這些患兒病死率達(dá)15%～20%，即使存活下來(lái)，仍有25%的患兒后期遺留嚴(yán)重及持續(xù)的神經(jīng)心理后遺癥，包括智力低下、視覺(jué)運(yùn)動(dòng)或視覺(jué)感知、功能障礙、多動(dòng)、腦性麻痹及癲癇，給患兒、社會(huì)及家庭帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)[6]，故探索及確定可靠的治療手段對(duì)減少HIE患兒的腦損傷至關(guān)重要。根據(jù)其不斷發(fā)展的病理過(guò)程，HIE可大致劃分為4個(gè)階段[7]：（1）原發(fā)性能量衰竭期（the“primary”phase）：高能量代謝物質(zhì)枯竭，導(dǎo)致細(xì)胞逐漸去極化，出現(xiàn)嚴(yán)重的細(xì)胞毒性水腫；由于膠質(zhì)細(xì)胞再攝取功能喪失及細(xì)胞的過(guò)度去極化導(dǎo)致興奮性氨基酸在細(xì)胞外蓄積，引起興奮性毒性反應(yīng)；（2）潛伏期（the“l(fā)atent”phase）（～6h）：N甲基－D－天氡氨酸（NMDA）受體高度興奮，促凋亡信號(hào)激活，縫隙鏈接開(kāi)放，通道半開(kāi)放，以及出現(xiàn)癲癇波。盡管一些神經(jīng)元可能壞死，絕大多數(shù)開(kāi)始恢復(fù)；（3）繼發(fā)性能量衰竭期（6～72h）：在整個(gè)疾病過(guò)程中最為關(guān)鍵,一旦該階段啟動(dòng),可引起線粒體崩解、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞水腫、細(xì)胞壞死等，最終可導(dǎo)致大腦神經(jīng)元的損傷加重甚至死亡。該期的嚴(yán)重程度與1～4歲患兒神經(jīng)發(fā)育結(jié)局密切相關(guān)；（4）修復(fù)及重組期（數(shù)天～數(shù)月）：部分細(xì)胞壞死仍存在，之前的突觸聯(lián)系受損，炎癥反應(yīng)持續(xù)存在，同時(shí)再生細(xì)胞發(fā)育，存活神經(jīng)元構(gòu)建新的突觸聯(lián)系。

4 HIE常合并胃腸功能不全

HIE常合并多臟器功能障礙，胃腸功能不全是HIE常見(jiàn)的并發(fā)癥之一。新生兒窒息程度越重，胃腸功能損害發(fā)生率越高，病死率越高。缺血缺氧后，“潛水反射”引起血流的再分配，以減少非重要臟器如小腸血流量為代價(jià)，而保持腦、心臟、腎臟的灌注。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[8]及新生兒窒息研究[9]發(fā)現(xiàn)，窒息后腸系膜上動(dòng)脈血流前3d明顯減少，盡管有暫時(shí)恢復(fù)，3d后才正?；蜷_(kāi)始增多，7d后明顯增多。胃腸道血流減少可導(dǎo)致黏膜損傷，損傷程度與窒息的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，對(duì)窒息后不久的新生兒行胃腸檢查，發(fā)現(xiàn)均存在程度不等的胃黏膜點(diǎn)狀糜爛或出血。腸系膜缺血再灌注與腸道屏障功能障礙相關(guān)，Rosero等[10]發(fā)現(xiàn)，腸系膜缺血促發(fā)全身炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激，炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激損傷腸道上皮細(xì)胞緊密鏈接，導(dǎo)致細(xì)胞間通透性增加，腸黏膜屏障完整性受損，且腸道缺血增加上皮細(xì)胞的凋亡，導(dǎo)致宿主及病原體相互作用增加，黏膜炎癥及微生物群組成改變。Stanley等[11]在腦缺血再灌注動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，休克激活交感神經(jīng)系統(tǒng)，促發(fā)一系列反應(yīng)，導(dǎo)致腸道通透性增加，同時(shí)削弱機(jī)體抗細(xì)菌的能力及腸道屏障功能，促發(fā)共生菌的移位及彌散，且研究發(fā)現(xiàn)，休克后肺炎病原體來(lái)源部位為小腸，70%的病原體為腸道共生菌。這種使原本寄居于腸道內(nèi)的正常菌群及其內(nèi)毒素，通過(guò)某種途徑穿過(guò)腸黏膜屏障，侵入正常情況下無(wú)菌的腸壁黏膜、腸系膜淋巴結(jié)、門(mén)靜脈及其他腸外組織器官，即腸道的細(xì)菌移位，引發(fā)腸源性感染，故胃腸道被認(rèn)為即是炎癥的始發(fā)部位，亦是全身炎癥反應(yīng)持續(xù)存在的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，導(dǎo)致多臟器功能衰竭，甚至死亡。Crapser等[12]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌后幼鼠對(duì)腸道屏障功能的修復(fù)及細(xì)菌移位的恢復(fù)快于成年大鼠，可能因成年大鼠先天性免疫和適應(yīng)性免疫的過(guò)度激活。

5 亞低溫治療是治療HIE重要手段

亞低溫治療具有良好的心腦保護(hù)作用已經(jīng)為臨床所證實(shí)，并廣泛應(yīng)用于各種危急重癥?！?010美國(guó)心臟協(xié)會(huì)心肺復(fù)蘇指南》及國(guó)內(nèi)《亞低溫治療新生兒缺血缺氧性腦病方案（2011）》均明確指出亞低溫療法對(duì)心肺復(fù)蘇后的成人及HIE兒童尤其是新生兒具有顯著的神經(jīng)保護(hù)作用，且提倡早期（出生6h內(nèi)）應(yīng)用亞低溫治療HIE患兒。研究發(fā)現(xiàn)[13]，更早期應(yīng)用（生后≤1h）較后期應(yīng)用（生后1～6h），其臨床電驚厥發(fā)生率更低，住院時(shí)間及呼吸機(jī)使用時(shí)間更短。其保護(hù)機(jī)制可能包括：降低缺血時(shí)興奮性氨基酸的釋放，減少自由基的產(chǎn)生，降低顱腦糖及氧的代謝率及降低高能量磷酸鹽丟失；改善繼發(fā)性能量衰竭，降低毒性一氧化碳的產(chǎn)生，減少神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡及抑制炎癥反應(yīng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)[14－15]，行局部亞低溫及全身亞低溫治療者住院病死率及住院時(shí)間并沒(méi)有差異，且兩者的不良反應(yīng)如低血壓、心動(dòng)過(guò)緩、血小板減少、凝血功能異常、腎功能不全、電解質(zhì)紊亂、肝酶增加及持續(xù)性肺動(dòng)脈高壓等均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但Allen等[16]認(rèn)為，選擇性亞低溫治療下腦MRI異常較全身亞低溫治療更嚴(yán)重；且選擇性頭部亞低溫治療其目標(biāo)溫度及復(fù)溫時(shí)溫度不穩(wěn)定，故全身亞低溫治療似乎更優(yōu)于選擇性頭部亞低溫治療。從近年來(lái)兩者使用比例上看，全身亞低溫治療應(yīng)用比例逐漸增加，而頭部亞低溫治療呈下降趨勢(shì)，其部分原因與頭部亞低溫治療不利于一些臨床檢查的操作有關(guān)[17]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，亞低溫治療在改善腦功能的同時(shí)對(duì)胃腸功能具有保護(hù)作用。

6 亞低溫治療改善窒息后出現(xiàn)的胃腸功能障礙

目前關(guān)于亞低溫治療HIE時(shí)對(duì)胃腸功能的影響鮮有報(bào)道，只有兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，亞低溫下HIE患兒胃腸道不良事件（如胃腸道黏膜脫落、直腸出血、壞死性小腸結(jié)腸炎）發(fā)生率分別為＜1%（1/163）、3.6%（4/110）[18－19]，且亞低溫治療并不能減少胃腸道不良事件。Shankaran等[20]發(fā)現(xiàn)，亞低溫治療下HIE組與對(duì)照組相比，其出院時(shí)灌喂率（11%vs7%）及出院時(shí)帶胃管率（7%vs17%）差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但Thornton等[21]發(fā)現(xiàn)全身亞低溫治療的患兒病死率更低，達(dá)到全胃腸道喂養(yǎng)及全經(jīng)口喂養(yǎng)先于對(duì)照組，且因未開(kāi)奶、未能全胃腸喂養(yǎng)、未經(jīng)口喂養(yǎng)而死亡的患兒少于對(duì)照組，置胃管、出院需灌喂比例及病死率低于對(duì)照組，提示亞低溫治療能改善中重度HIE患兒的喂養(yǎng)不耐受。曾有研究顯示，在心源性休克、心搏驟停等急危重癥時(shí)，低溫能改善循環(huán)和組織灌注狀態(tài)，亞低溫治療改善缺血缺氧時(shí)胃黏膜表面的血氧飽和度。Childs等[22]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，出血性休克大鼠腸黏膜微血管通透性增加，而在亞低溫狀態(tài)下，微血管滲出減少，通透性降低。對(duì)其保護(hù)機(jī)制進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，心臟驟停模型中，低溫可減輕線粒體形態(tài)改變，增加Na+－K+和Ca2+ATP酶活性，減輕胃腸絨毛的損害，從而改善胃腸功能的損傷[23]。同時(shí)Hassoun等[24]亦發(fā)現(xiàn)缺血期局部低溫（15～20℃）降低轉(zhuǎn)錄因子－κB（NF－κB）活性及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）水平，減少小腸通透性。Stefanutti等[25－26]亦發(fā)現(xiàn)，腸系膜動(dòng)脈缺血30min后在再灌注期間予局部中度低溫（30～32℃）可減少中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)，降低氧化應(yīng)激水平，減輕小腸的損傷。因此，亞低溫治療利于腸黏膜屏障功能保護(hù)。

7 亞低溫治療降低腸道菌群移位

腸道細(xì)菌移位是指腸道內(nèi)的細(xì)菌穿過(guò)腸黏膜屏障對(duì)正常無(wú)菌組織和器官侵襲的過(guò)程。腸道菌群移位的發(fā)生受免疫功能破壞，腸道菌群失調(diào)，腸屏障功能受損等因素的影響。綜上所述，腸道缺氧缺血導(dǎo)致腸道屏障功能受損，亞低溫治療改善胃腸功能障礙，降低腸道菌群移位。Ulger等[27]發(fā)現(xiàn)，在鈍性胸部創(chuàng)傷聯(lián)合失血性休克雙重打擊模型中，輕度及中度低溫均能降低腸道菌群移位,但輕度低溫組菌群移位陽(yáng)性率相對(duì)中度低溫低。Deniz等[28]亦發(fā)現(xiàn)，在出血性休克及經(jīng)氣管感染銅綠假單胞菌雙重打擊模型中，低溫（34℃）糾正血流改變，降低細(xì)菌移位的發(fā)生。但也有研究指出，在出血性休克模型中[29]，32℃及28℃的低溫雖然能改善血壓，提高生存率及改善神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后，并不能降低細(xì)菌移位的發(fā)生率?；谝陨辖Y(jié)果，輕度亞低溫治療可能較深度亞低溫治療更利于抑制腸道細(xì)菌移位。

HIE新生兒常合并急性胃腸功能損傷，亞低溫治療作為HIE患兒的常規(guī)治療手段，改善胃腸道血流，降低炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、凋亡等，從而顯著改善胃腸功能，降低腸道菌群移位，但機(jī)制仍需進(jìn)一步研究，為應(yīng)用于臨床提供理論依據(jù)。

[1] 解左平,金社紅,王敏,等.彩色多普勒超聲在檢測(cè)新生兒窒息多臟器血流動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用[J].臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志,2001,4:201-203.

[2] Klingensmith N J,Coopersmith C M.The Gut as the Motor of Multiple Organ Dysfunction in Critical Illness[J].Critical Care Clinics,2016,32(2):203-212.

[3] Mayer E A,Tillisch K,Gupta A.Gut/brain axis and the microbiota [J].Journalof ClinicalInvestigation,2015,125(3):926-938.

[4] Carabotti M,Scirocco A,Maselli M A,et al.The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota,central and enteric nervous systems[J].Ann Gastroenterol,2015,28(2):203-209.

[5] Petra A I,Panagiotidou S,Hatziagelaki E,et al.Gut-Microbiota-Brain Axis and Its Effect on Neuropsychiatric Disorders With Suspected Immune Dysregulation[J].Clinical Therapeutics,2015, 37(5):984-995.

[6] Eunson P.The long-term health,social,and financial burden of hypoxic-ischaemic encephalopathy[J].Dev Med Child Neurol, 2015,57Suppl3:48-50.

[7] Davidson J O,Wassink G,van den Heuij L G,et al.Therapeutic Hypothermia for Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy-Where to from Here?[J].Front Neurol,2015,6:198.

[8] Bennet L,Quaedackers J S,Gunn A J,et al.The effect of asphyxia on superior mesenteric artery blood flow in the premature sheep fetus[J].J Pediatr Surg,2000,35(1):34-40.

[9] 劉敬,曹海英,何純義,等.新生兒窒息多臟器血流動(dòng)力學(xué)研究[J].中華兒科雜志,1998,36(2):5-9.

[10] Rosero O,Onody P,Kovacs T,et al.Impaired intestinal mucosal barrier upon ischemia-reperfusion:"patching holes in the shield with a simple surgical method"[J].Biomed Res Int,2014, 210901.

[11] Stanley D,Mason L J,Mackin K E,et al.Translocation and dissemination of commensal bacteria in post-stroke infection[J]. Nature Medicine,2016,22(11):1277-1284.

[12] Crapser J,Ritzel R,Verma R,et al.Ischemic stroke induces gut permeability and enhances bacterial translocation leading to sepsis in aged mice[J].Aging(Albany NY),2016,8(5):1049-1063.

[13] Youn YA,Kim J H,Yum S K,et al.The hospital outcomes compared between the early and late hypothermia-treated groups in neonates[J].J Matern FetalNeonatalMed,2016,29(14):2288-2292.

[14] Celik Y,Atici A,Gulasi S,et al.Comparison of selective head cooling versus whole-body cooling[J].Pediatr Int,2016,58(1): 27-33.

[15] Atici A,Celik Y,Gulasi S,et al.Comparison of selective head cooling therapy and whole body cooling therapy in newborns with hypoxic ischemic encephalopathy:Short term results[J]. Türk PediatriArsivi,2015,50(1):27-36.

[16] Allen KA.Moderate Hypothermia[J].Advances in Neonatal Care, 2014,14(2):113-118.

[17] Tsuda K,Mukai T,Iwata S,et al.Therapeutic hypothermia for neonatal encephalopathy:a report from the first 3 years of the Baby Cooling Registry of Japan[J].SciRep,2017,7:39508.

[18] Azzopardi D V,Strohm B,Edwards A D,et al.Moderate hypothermia to treat perinatalasphyxialencephalopathy[J].N EnglJ Med,2009,361(14):1349-1358.

[19] Jacobs S E,Morley C J,Inder T E,et al.Whole-body hypothermia for term and near-term newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy:a randomized controlled trial[J].Arch Pediatr Adolesc Med,2011,165(8):692-700.

[20] Shankaran S,Laptook A R,Ehrenkranz R A,et al.Whole-body hypothermia for neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy[J].N EnglJ Med,2005,353(15):1574-1584.

[21] Thornton K M,DaiH,Septer S,et al.Effects of whole body therapeutic hypothermia on gastrointestinal morbidity and feeding tolerance in infants with hypoxic ischemic encephalopathy[J]. Int J Pediatr,2014:643689.

[22] Childs E W,Udobi K F,Hunter F A.Hypothermia Reduces Microvascular Permeability and Reactive Oxygen Species Expression after Hemorrhagic Shock[J].The Journal of Trauma: Injury,Infection,and CriticalCare,2005,58(2):271-277.

[23] Lu Yi W S A L.Hypothermia ameliorates gastrointestinal ischemic injury sustained in a porcine cardiac arrest model[J]. Chin Med J,2012,24(125):4406-4411.

[24] Hassoun H T,Kozar R A,Kone B C,et al.Intraischemic hypothermia differentially modulates oxidative stress proteins during mesenteric ischemia/reperfusion[J].Surgery,2002,132(2): 369-376.

[25] Stefanutti G,Pierro A,Vinardi S,et al.Moderate hypothermia protects against systemic oxidative stress in a rat model of intestinal ischemia and reperfusion injury[J].Shock,2005,24(2): 159-164.

[26] Stefanutti G,Pierro A,Parkinson E J,et al.Moderate hypothermia as a rescue therapy against intestinal ischemia and reperfusion injury in the rat[J].Critical Care Medicine,2008,36(5): 1564-1572.

[27] Ulger H,Deniz T,Comu F,et al.Protective Effect of Hypothermia in a Blunt Thoracic Trauma and Hemorrhagic Shock Model[J]. The Thoracic and CardiovascularSurgeon,2014,62(8):716-721. [28] Deniz T,Agalar C,Agalar F,et al.The effect of hypothermia on splanchnic flows and lung in a two-hit hemorrhagic shock model[J].J Surg Res,2010,158(1):121-126.

[29] Deniz T,Agalar C,Ozdogan M,et al.Mild hypothermia improves survival during hemorrhagic shock without affecting bacterial translocation[J].J Invest Surg,2009,22(1):22-28.

2017-02-11）

（本文編輯：馬雯娜）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.9.2017-255

浙江省衛(wèi)生與計(jì)劃生育委員會(huì)科研項(xiàng)目（2014KYA259）

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