顱腦損傷、腦出血、腦梗死病人腸道菌群失調(diào)與降鈣素原的關(guān)系

劉引蓮，王萍芝， 王曉成，呂紅艷，趙 靜

腦部疾病是由于腦神經(jīng)功能缺失，從而導(dǎo)致腦部發(fā)生病變，遺傳、外傷、腦血管以及腦細(xì)胞退化等原因，可以引發(fā)腦部疾病，臨床上通常指腦卒中、顱腦損傷、腦腫瘤、脫髓鞘性疾病、神經(jīng)退行性疾病等。隨著疾病譜的改變，腦血管疾病和顱腦損傷的發(fā)病率越來越高，年齡也越來越年輕化，是死亡率和致殘率最高的腦部疾病。腦卒中及顱腦損傷后腸道菌群失調(diào)是發(fā)病機(jī)制尚不明確的一種腸道疾病，是腦卒中及顱腦損傷導(dǎo)致腹瀉或便秘的常見原因之一。大腦和腸道微生物群之間通過腦-內(nèi)臟-交感神經(jīng)軸(腦-腸軸)進(jìn)行交流[1]。腦-腸軸(themicrobiota-gut-brainaxis，MGBA)是大腦通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)、腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)、下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)等與腸道進(jìn)行雙向聯(lián)系的神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)，在調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動功能、內(nèi)臟敏感性、機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)及認(rèn)知等方面發(fā)揮重要的作用[2-4]。腦部疾病可影響腸道微生物群的組成，如腦卒中引起的腦損傷被證明會改變小鼠盲腸菌群的組成，表現(xiàn)為普雷沃菌科明顯降低，腸球菌科比例升高，并與腦損傷的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[5]。研究證明，腸道菌群能夠通過腦腸軸影響大腦的功能信號，同時腦信號也能夠影響微生物活動和胃腸道生理。腸道是人體儲菌的最大器官，也是機(jī)體受到應(yīng)激反應(yīng)后出現(xiàn)多臟器功能衰竭的始動器官[6]。機(jī)體在受到應(yīng)激打擊后出現(xiàn)腸道黏膜的通透性改變，使腸道屏障的功能受到損傷，從而引起細(xì)菌的移位和/或內(nèi)毒素血癥，出現(xiàn)腸源性感染，引起全身炎性反應(yīng)綜合征(SIRS)，嚴(yán)重時導(dǎo)致多臟器功能障礙(MODS)[7]，影響病人的預(yù)后及生活質(zhì)量。傳統(tǒng)腸道菌群失調(diào)的干預(yù)通常為益生菌的藥物治療，隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，腦部疾病可根據(jù)腦-腸軸機(jī)制，經(jīng)過對腦部病灶的干預(yù)，進(jìn)一步改變腸道菌群失調(diào)癥狀。低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)是一種非侵入性且相對安全的腦刺激技術(shù)，該技術(shù)使用短暫的強(qiáng)脈沖電流，該脈沖被傳遞到放置在病人頭部的線圈上，以通過電磁感應(yīng)在大腦中產(chǎn)生電場，誘導(dǎo)的電場調(diào)節(jié)神經(jīng)跨膜電位，從而調(diào)節(jié)神經(jīng)活動[8-9]。進(jìn)一步通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腸神經(jīng)系統(tǒng)、下丘腦-垂體-腎上腺軸等與腸道進(jìn)行調(diào)節(jié)。研究表明，目前腦部疾病責(zé)任病灶的rTMS治療為康復(fù)科最有效的治療方案之一。血清降鈣素原(PCT)是一種急性時相反應(yīng)蛋白，在炎癥早期較C反應(yīng)蛋白(CRP)出現(xiàn)早或同步出現(xiàn)[10]。研究證實(shí)，對血清降鈣素原的檢測可作為診斷或輔助診斷和治療抗生素致腸道菌群失調(diào)性腹瀉及判斷預(yù)后的較靈敏的指標(biāo)[11]。早期篩查腦部疾病病人腸道菌群及了解其特點(diǎn)并針對性地干預(yù)，對改善病人生存質(zhì)量具有重要意義。本研究探討腦部疾病病人腸道菌群失調(diào)特點(diǎn)，比較經(jīng)rTMS治療后菌群失調(diào)改善情況。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2021年1月—2022年5月山西白求恩醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科腦部疾病病人166例，其中顱腦損傷57例，腦出血54例，腦梗死55例。同期從體檢中心選取25名無腦部疾病正常體檢者作為對照組。4組性別、年齡、受教育程度、腦部病變部位、基礎(chǔ)康復(fù)治療、抗生素使用以及益生菌使用等一般資料比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組發(fā)病至康復(fù)治療時間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，顱腦損傷組開始康復(fù)治療時間較晚。詳見表1。

表1 4組一般資料比較

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) ①年齡≥18歲；②發(fā)病14 d至10個月內(nèi)入院康復(fù)治療；③無意識障礙的病人入院時無消化系統(tǒng)的并發(fā)癥；④意識障礙需鼻飼飲食，腸內(nèi)營養(yǎng)的時間大于10 d；⑤在使用抗生素后進(jìn)行標(biāo)本采集，使用的抗生素為治療肺部或泌尿系感染的頭孢類藥物；⑥病人或其授權(quán)委托人同意加入本研究，并配合保存樣本；⑦無特殊飲食習(xí)慣。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) ①有腫瘤性疾?。虎谟心c道炎癥、消化道大出血、肝腎功能嚴(yán)重異常、心臟衰竭及呼吸衰竭；③合并感染，需應(yīng)用除頭孢類藥物抗生素；④簽署知情同意書后拒絕提供研究所需糞便樣本；⑤采取標(biāo)本前應(yīng)用其他抗生素；⑥血壓>160/100mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，體溫>38.5 ℃，心率<50次/min；⑦頻發(fā)癲癇；⑧既往有顱腦外傷史、腦炎史等；⑨精神病史或吸毒、長期嗜酒史；⑩顱骨修補(bǔ)術(shù)后或帶有金屬心臟起搏器、瓣膜的病人。

1.4 治療方法

1.4.1 常規(guī)治療 首先降低病人的顱壓，運(yùn)用營養(yǎng)神經(jīng)藥物、擴(kuò)張血管、腦保護(hù)、清除氧自由基等常規(guī)治療方法，并根據(jù)病情進(jìn)行早期針對性康復(fù)訓(xùn)練。常規(guī)康復(fù)治療包括平衡功能和肌力訓(xùn)練、作業(yè)治療、吞咽和言語治療等，訓(xùn)練強(qiáng)度應(yīng)循序漸進(jìn)，遵從由弱到強(qiáng)、由易到難的原則。訓(xùn)練強(qiáng)度均以病人的承受能力為依據(jù)，每次30 min，每周5次，連續(xù)治療4周(20次)。在訓(xùn)練過程中通過視覺、聽覺提示等方式對病人表現(xiàn)進(jìn)行及時反饋，給予病人肯定，提高病人的訓(xùn)練積極性和自信心。

1.4.2 rTMS治療 30例顱腦損傷病人、25例腦出血病人以及22例腦梗死病人采用rTMS治療。治療儀器為武漢奧賽福醫(yī)療科技有限公司OSF-6/T磁刺激儀。治療體位：自然平躺于治療床上或輪椅坐位。刺激部位：右側(cè)前額葉背外側(cè)區(qū)。具體參數(shù)：峰值刺激強(qiáng)度6T，頻率0.5 Hz，脈沖時限340 μs+20 μs。1個序列30次，每天進(jìn)行1個序列刺激，連續(xù)10 d為1個療程，休息2 d后繼續(xù)下一個療程，連續(xù)治療2個療程(20次)。

1.5 觀察指標(biāo)

1.5.1 糞便球桿比 用無菌棉棒挑取新鮮糞便涂抹于載玻片上，制成薄片，自然干燥后通過酒精燈火焰3次進(jìn)行固定，革蘭染色，油鏡下觀察。先查看全片的細(xì)菌數(shù)量是否減少，再查看鏡下革蘭陽性球菌與革蘭陰性桿菌的比例，有無難辨梭菌、酵母樣真菌等[12]，判定標(biāo)準(zhǔn)參照《腸道菌群糞便涂片檢查圖譜》。糞便球桿比 1∶10為正常，(1∶8)～(1∶10)為改變，小于1∶8為明顯改變。

1.5.2 血清降鈣素原 病人清晨空腹采集外周靜脈血3～4 mL，以惰性分離膠和促凝劑促凝，普通離心機(jī)3 000 r/min，離心10 min，離心后取上層血清，采用酶促化學(xué)發(fā)光法上機(jī)檢測血清降鈣素原。正常人血清降鈣素原為<0.5 ng/mL。

1.5.3 便潛血 采集病人糞便，檢查糞便中隱藏的紅細(xì)胞或血紅蛋白，用于判斷是否有消化道出血，結(jié)果分為陰性、弱陽性和陽性。

2 結(jié) 果

2.1 腦部疾病病人菌群特點(diǎn) 顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組治療前糞便球桿比改變情況比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(H=0.199，P=0.905)，但較對照組存在明顯改變。詳見表2。

表2 4組糞便球桿比變化情況 單位：例(%)

2.2 顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組便潛血、降鈣素原比較 3組便潛血和降鈣素原比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。詳見表3。

表3 3組病人便潛血、降鈣素原比較

2.3 腦部疾病病人糞便球桿比與便潛血、降鈣素原的相關(guān)性 經(jīng)秩相關(guān)分析顯示，顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組病人糞便球桿比與便潛血、降鈣素原均存在一定的相關(guān)性，顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組糞便球桿比與便潛血相關(guān)系數(shù)分別為0.348，0.280，0.327，說明菌群失調(diào)越嚴(yán)重，便潛血越容易出現(xiàn)陽性表達(dá)；顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組便球桿比與降鈣素原相關(guān)系數(shù)分別為0.452，0.399，0.354，說明菌群失調(diào)越嚴(yán)重，降鈣素原表達(dá)越高。

2.4 腦部疾病病人治療前后菌群失調(diào)變化情況 顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組病人經(jīng)rTMS治療后菌群均有不同程度的好轉(zhuǎn)，與治療前比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；常規(guī)治療病人在治療前后菌群改變差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明rTMS治療能改善腦部疾病病人的菌群失調(diào)情況。詳見表4。

表4 腦部疾病病人治療前后菌群失調(diào)變化情況 單位：%

3 討 論

腦卒中及顱腦損傷腸道菌群失調(diào)病人是現(xiàn)代社會影響人類健康的重要疾病。正常情況下，自身的菌群與機(jī)體和諧相處，當(dāng)這一平衡遭到破壞，正常的優(yōu)勢菌群被抑制，未被抑制的細(xì)菌則過度繁殖，從而引起菌群失調(diào)，其正常生理組合被破壞，產(chǎn)生病理性組合(桿菌和球菌比例倒置、細(xì)菌計數(shù)減少、真菌感染等)而引起臨床癥狀，稱為腸道菌群失調(diào)癥[13-15]。本病主要表現(xiàn)為腹瀉、腹痛、腹脹、便秘等，有時會出現(xiàn)發(fā)熱、惡心、嘔吐等不良反應(yīng)癥狀。腦卒中及腦外傷病人腸黏膜屏障受損，在一定程度上也會影響腦卒中的發(fā)生和預(yù)后。

鑒于糞便標(biāo)本基本代表下消化道(主要是結(jié)腸菌群)菌群狀態(tài)，臨床腸道菌群失調(diào)檢測可以通過觀察糞便標(biāo)本得出結(jié)論，這是觀察腸道菌群變化最簡捷的方法。近年來，高通量測序技術(shù)(16sRNA、宏基因等檢測技術(shù))的興起推動了腦卒中及創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)與腸道菌群變化關(guān)系的研究進(jìn)展，腸道菌群的變化有可能成為一種生物標(biāo)志物，可以幫助醫(yī)師判斷腦卒中及創(chuàng)傷性腦損傷病人的康復(fù)和預(yù)后情況，改善臨床癥狀。但是，菌群失調(diào)病人最早表現(xiàn)為糞便球桿比失衡，糞便球桿比能夠第一時間判斷菌群比例，同時有設(shè)備簡單、操作容易、耗時短等優(yōu)點(diǎn)，被臨床廣泛應(yīng)用。

本研究發(fā)現(xiàn)，顱腦損傷、腦出血以及腦梗死病人均存在一定程度的糞便球桿比失衡，說明存在菌群失調(diào)現(xiàn)象?？赡茉蚴牵X卒后及顱腦損傷后由于應(yīng)激等因素導(dǎo)致腸道屏障功能受損，腸道內(nèi)有益于宿主的原籍菌(如雙歧桿菌等厭氧菌)減少，外籍條件致病菌(如屎腸球菌)增多，機(jī)體出現(xiàn)嚴(yán)重腸道菌群失調(diào)甚至菌群紊亂，腸道內(nèi)有益菌抑制其他有害微生物作用減弱，對腸道的免疫刺激降低，繼而可出現(xiàn)腸源性感染。目前，臨床上對顱腦損傷、腦出血及腦梗死等腦部疾病腸道菌群失調(diào)病人的特征表述、治療尚無統(tǒng)一的治療方案，而對于腦部疾病腸道菌群失調(diào)的及時了解及治愈、預(yù)后、治療策略的選擇有重要影響。

本研究顯示，經(jīng)rTMS治療后，顱腦損傷、腦出血以及腦梗死病人腸道菌群失調(diào)較治療前明顯改善，表明隨著疾病康復(fù)干預(yù)，腦損傷后神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)，腸道微生物群的組成發(fā)生了變化，有助于疾病康復(fù)?；谇捌谘芯炕A(chǔ)證實(shí)，rTMS 傾向于直接激活近端軸突水平的細(xì)胞，通過皮質(zhì)脊髓神經(jīng)元的跨突觸興奮產(chǎn)生去極化，去極化達(dá)到一定水平，Mg2+從通道移出，通道開放，繼而導(dǎo)致皮質(zhì)運(yùn)動神經(jīng)元突觸中谷氨酸(Glu)的釋放，從而導(dǎo)致突觸后細(xì)胞膜的去極化。通過腦-腸軸影響腸道菌群變化。本研究結(jié)果與前期大鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

腸道菌群失調(diào)與腦卒中及顱腦損傷疾病有關(guān)，且與機(jī)體炎性(非細(xì)菌性)反應(yīng)有關(guān)，通過檢測糞便球桿比、炎性因子，對腦卒中及顱腦損傷腸道菌群失調(diào)病人病情判斷及治療有指導(dǎo)意義。本研究也發(fā)現(xiàn)，在腦部疾病中，隨著疾病嚴(yán)重程度的增加，降鈣素原濃度呈降低趨勢，這符合降鈣素原在非炎癥性感染過程中保持低水平表達(dá)規(guī)律[16]。既往研究證實(shí)，腸道菌群失調(diào)可引起腸道細(xì)菌易位，促進(jìn)內(nèi)毒素進(jìn)入腸道，從而破壞腸道黏膜，降鈣素原水平與厭氧/需氧比值呈正相關(guān)[16]，說明血清降鈣素原可作為反映腸道菌群失調(diào)情況的指標(biāo)。本研究表明，菌群失調(diào)越嚴(yán)重，便潛血越容易出現(xiàn)陽性表達(dá)。

綜上所述，本研究通過對3類腦部疾病腸道菌群失調(diào)病人發(fā)現(xiàn)均存在一定程度的菌群失調(diào)，應(yīng)關(guān)注腦部疾病病人菌群失調(diào)帶來的影響。同時定期監(jiān)測菌群恢復(fù)情況及相關(guān)炎性因子恢復(fù)情況，病人經(jīng)過 rTMS 治療后腸道菌群進(jìn)一步改善，提示腦部疾病病人應(yīng)盡早開展康復(fù)治療，通過腸腦軸的雙向調(diào)節(jié)作用，治療腦部疾病促進(jìn)腸道微生態(tài)的修復(fù)，并根據(jù)病人腸道菌群變化情況及時調(diào)整治療，為有效治療腦部疾病提供參考。