評估急性腦卒中病情及預后的腸源性指標

羅思宇綜述， 祝慧鳳， 萬 東審校

腦卒中是全球第二大致死性疾病，2018年我國腦卒中死亡人數達157萬，占居民死因的第三位。我國腦卒中的年發病率為345.1/10萬，患病率為1596/10萬，2017年因腦卒中所致傷殘調整壽命年達2010/10萬人，躍居中國全年齡組傷殘調整壽命年主要原因。腦卒中具有發病率高、患病率高、死亡率高、致殘率高的流行病學特點，疾病負擔重[1～3]。對腦卒中患者神經功能、病情嚴重程度及預后進行及時、動態、準確地評估，并調整治療策略，可以有效降低腦卒中患者的病死率，改善其生活質量。胃腸道是卒中后第三大受累器官，多項研究表明胃腸道癥狀、腸道菌群以及相關代謝產物與卒中預后相關，這為從胃腸道角度預測和評估腦卒中患者病情嚴重程度提供了證據。筆者基于腦卒中患者的臨床結局和相關文獻及研究進展，從胃腸道癥狀、腸道菌群及其代謝產物、腸屏障分子標志物幾個方面總結評估腦卒中患者病情和預后的腸源性指標，為臨床改善卒中患者預后，減輕醫療負擔提供可行的思路。

1 腦-腸軸以及腸屏障的結構和功能

腦與腸之間有緊密的聯系，許多神經和精神性疾病均表現出不同程度的胃腸道癥狀，且這種外周病變也反過來惡化神經系統的結局，這種調節作用和相關機制被稱為腦-腸軸。腦可以通過自主神經系統直接調控胃腸道蠕動、分泌、免疫等功能；而胃腸道同樣可以通過直接(如迷走神經、腸神經、脊神經)和間接途徑(如微生物代謝產物、神經活性物質、細胞因子等)影響中樞神經系統的發育和功能，腸屏障在其中起重要作用[4,5]。目前認為腸屏障有4個功能層：微生物屏障、化學屏障、機械屏障和免疫屏障。腸道內正常菌群可減少外源性致病菌的黏附定植，分泌抑菌殺菌物質，對腸道微生態穩定有直接的保護作用。化學屏障的是一種由蛋白質、脂質和水組成的凝膠狀的混合粘液，不斷更新，并混合有免疫細胞分泌的抑菌和殺菌物質。機械屏障主要由緊密連接、黏附連接和橋粒組成，統稱細胞間連接復合體，細胞間連接的孔隙，以及電荷構成了腸屏障的分子和電荷選擇透過性。腸上皮細胞分泌的抗菌肽、免疫蛋白、特化的腸上皮細胞M細胞，以及B細胞和T細胞等構成了腸上皮的免疫屏障，它貫穿腸屏障全層，起調節免疫穩態的作用[6,7]。

2 腸源性指標

2.1 急性胃腸損傷分級可以提示卒中后死亡風險 腦卒中胃腸道并發癥的發生率較高，約為50%，且癥狀多樣。卒中后吞咽困難和便秘最為常見，發生率分別為30%～70%和30%～55%，胃腸道出血的發生率最低，約為1.4%～7.8%。胃腸道并發癥的出現常伴隨更高的美國國立衛生研究院卒中量表(NIH Stroke Scale,NIHSS)評分和死亡率，有報道稱，腦卒中發生后1 y內因消化道疾病死亡的人數是普通對照組的兩倍。但不同的胃腸道癥狀所提示的預后不同，比如合并吞咽困難的腦卒中患者肺炎發生的風險較高；胃腸道出血的發生率雖然較低，卻能使死亡風險增加10.98倍[8～10]。具體與死亡率的相關性可以用急性胃腸損傷分級來表示。根據2012年歐洲重癥醫學會的定義，急性胃腸損傷(acute gastrointestinal injury，AGI)是指由疾病本身所引起的胃腸道損傷，根據客觀的胃腸道癥狀將AGI分為四級，第一級和第二級的胃腸道癥狀包括惡心嘔吐、胃腸道出血、腹瀉、便秘、胃潴留等一系列具有自限性和可逆性的癥狀，稱為胃腸道功能障礙；第三級和第四級被稱為胃腸道功能衰竭，該階段的患者表現為胃腸道麻痹、腹腔內高壓、腸壞死、引起失血性休克的胃腸道出血等[11]。胃腸道功能衰竭與胃腸道功能障礙的死亡風險在薈萃分析中存在顯著差異，根據Bangchuan等人的研究，有胃腸道功能衰竭的患者和對照組相比生存率明顯下降，具體死亡率的差別在入住ICU后3 d就開始出現[12]。

2.2 腸道菌群失調水平反映腦卒中嚴重程度 健康成年人腸道微生物的組成中，擬桿菌、放線菌和變形桿菌占主導地位。腦卒中患者急性期腸道內菌群組成與正常健康成人有差異，且這種變化與原發疾病的嚴重程度相關。在一項研究中，留取患者48 h的糞便標本進行聚類分析后顯示，腦卒中組的患者與對照組相比主要表現為機會致病菌,如腸桿菌屬等微生物的豐度增加。亞組分析進一步顯示，重度腦卒中患者與輕度腦卒中患者相比，腸桿菌、變形菌門等機會致病菌增加，而擬桿菌、普氏菌和糞桿菌等益生菌則相對減少[13]。卒中后48 h內，變形桿菌水平的升高程度，擬桿菌、普式菌水平的降低程度可以一定程度上反映疾病的嚴重程度和預后。盡管急性腦卒中并不需要從腸道微生物來進行診斷,但這些腸道共生體的變化會通過腦-腸軸的反饋影響神經系統，并可能進一步影響卒中的進程和預后；因此關注腸道菌群失調水平有助于判斷卒中的嚴重程度和預后。

2.3 微生物代謝產物與卒中后認知功能

2.3.1 血清脂多糖和脂多糖結合蛋白水平與卒中后譫妄、認知功能損害相關 對脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)的研究已有約50 y的歷史，它首次引起注意是因為發現它在膿毒性休克中過度激活免疫反應，在動物模型中證實其能夠對內皮細胞和上皮細胞造成損害。在動物實驗中，經過LPS預處理的小鼠腦梗死面積擴大，認為LPS誘導的炎癥反應可能是引起腦卒中惡化的因素。而在臨床試驗中，急性缺血性腦卒中發生后的24 h內就可以在患者血漿中檢測到LPS水平的升高，且在發病的第6天檢測到該水平達到峰值，這種升高程度與對照組相比有顯著差異。Klimiec等人發現，血清中LPS水平達到0.6 EU/ml，腦卒中后譫妄患者顯著增多，提示血清LPS水平可以作為卒中后譫妄發生的預測因子[14]。此外，與LPS相結合的脂多糖結合蛋白(lipopolysaccharide binding protein,LBP)的水平同樣能夠預測卒中后相關并發癥的發生。利用改良Rankin量表評分和IQCODE評分對卒中3個月后的患者進行評價發現，卒中后24 h內血清LBP水平達17.3 μg/ml的患者預后更差，表現為改良Rankin量表評為3～6級，IQCODE評分≥3.3[15]。

2.3.2 短鏈脂肪酸水平降低可能提示卒中后認知功能的減退 短鏈脂肪酸(short fatty chain acids，SFCAs)主要指乙酸、丁酸和丙酸鹽，是腸道菌群的消化產物。SCFAs的作用是調節腸道和血腦屏障的通透性，并對許多心腦血管疾病如高血壓、糖尿病、腦卒中、多發性硬化、情感性和認知功能障礙起到調節和改善作用。多項研究觀察到，急性腦卒中患者腸道內F/B比值增大，即厚壁菌門的細菌增多，產SCFAs的毛桿菌、擬桿菌、糞桿菌減少。在此研究基礎上，有研究者分析了卒中患者糞便中總體SCFAs水平，結果顯示卒中患者SCFAs水平較對照組明顯下降，且重度腦卒中患者降低程度較輕中度卒中有明顯差異[16]。SCFAs水平的降低常被認為是認知功能減退的一個重要腸源性誘因，這可能與SCFAs結合腸上皮表達的游離脂肪酸受體，對腸道炎癥進行調節相關。其他學者研究也證實卒中后認知障礙的患者中SCFAs明顯降低[17,18]，表明卒中后SCFAs水平對認知功能的損害程度具有提示作用。

2.4 其他與卒中預后相關的腸屏障相關分子標志物 “腸漏”學說認為，腸屏障的破壞常是許多腦-腸相關疾病進展和惡化的誘因，卒中后有腸屏障通透性的增加，這種腸屏障破壞的程度與卒中的嚴重程度相關，并提示預后不良。通過銀染法可以直接觀察到患者腸上皮結構的紊亂和破壞；免疫組化分析可見腸道緊密連接相關的標志物如閉合蛋白和咬合蛋白較對照組減少。但直接觀察在臨床中存在標本不易獲取的問題，血清中瓜氨酸、腸型脂肪酸結合蛋白和連蛋白可以作為間接反映腸屏障破壞的指標。瓜氨酸由谷氨酰胺經小腸細胞的線粒體合成，特異度高(100%)，但敏感性較低(39%)，血漿中瓜氨酸濃度低于20 mnol/L是腸上皮細胞質量降低的功能標志物；腸型脂肪酸結合蛋白是特異存在于小腸上皮細胞胞漿內的蛋白，對腸粘膜缺血的敏感性較高，在腦卒中發生后8 h內即可出現升高，該蛋白血漿中水平大于100 pg/ml提示有腸上皮細胞的破壞；連蛋白作為目前已知的唯一調節腸道通透性的分泌蛋白，其升高水平與獲得性腦傷后的腸道炎癥顯著相關[19,20]。由于標本不易取得，目前有關腸屏障標志物的臨床研究均為一些小樣本量研究和動物實驗。

3 結論與展望

盡管學術界已經明確了腦、腸之間存在緊密聯系，但其相互影響的具體機制還不清楚。腸道作為“第二大腦”，在中樞神經系統疾病的進展和預后中扮演了重要角色，腦卒中作為在我國發病率和患病率均較高的中樞神經系統疾病，與胃腸道之間的相互作用越來越受到關注。卒中后便秘、嘔吐、腹瀉、胃腸道出血不再只能簡單地看作并發癥處理，出現上述癥狀之后更應警惕卒中相關肺炎甚至死亡的發生。隨著AGI概念的提出，胃腸道癥狀與原發疾病死亡率之間的關系愈發明朗，這意味著及重視胃腸道癥狀的出現，及時處理將可能提高腦卒中患者的生存率，改善預后。早期篩查和動態監測腸源性標志物的變化，則能更好預測卒中后遠期并發癥如認知障礙的發生，以及更方便快捷地評估卒中患者疾病進展的程度。總體而言，胃腸道并發癥及其相關標志物對腦卒中病情的評估和預后判斷的重要性已經得到越來越多證據，但由于我們對腦腸相互影響的認知仍處于起步階段，亟待更多大樣本量的臨床試驗的檢驗。