顱腦損傷、腦出血、腦梗死病人腸道菌群失調與降鈣素原的關系

劉引蓮，王萍芝， 王曉成，呂紅艷，趙 靜

腦部疾病是由于腦神經功能缺失，從而導致腦部發生病變，遺傳、外傷、腦血管以及腦細胞退化等原因，可以引發腦部疾病，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是發病機制尚不明確的一種腸道疾病，是腦卒中及顱腦損傷導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-內臟-交感神經軸(腦-腸軸)進行交流[1]。腦-腸軸(themicrobiota-gut-brainaxis，MGBA)是大腦通過中樞神經系統(CNS)、腸神經系統(ENS)、下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)等與腸道進行雙向聯系的神經-內分泌-免疫網絡，在調節胃腸運動功能、內臟敏感性、機體應激反應及認知等方面發揮重要的作用[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，并與腦損傷的嚴重程度呈正相關[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，也是機體受到應激反應后出現多臟器功能衰竭的始動器官[6]。機體在受到應激打擊后出現腸道黏膜的通透性改變，使腸道屏障的功能受到損傷，從而引起細菌的移位和/或內毒素血癥，出現腸源性感染，引起全身炎性反應綜合征(SIRS)，嚴重時導致多臟器功能障礙(MODS)[7]，影響病人的預后及生活質量。傳統腸道菌群失調的干預通常為益生菌的藥物治療，隨著康復醫學的發展，腦部疾病可根據腦-腸軸機制，經過對腦部病灶的干預，進一步改變腸道菌群失調癥狀。低頻重復經顱磁刺激(rTMS)是一種非侵入性且相對安全的腦刺激技術，該技術使用短暫的強脈沖電流，該脈沖被傳遞到放置在病人頭部的線圈上，以通過電磁感應在大腦中產生電場，誘導的電場調節神經跨膜電位，從而調節神經活動[8-9]。進一步通過中樞神經系統、腸神經系統、下丘腦-垂體-腎上腺軸等與腸道進行調節。研究表明，目前腦部疾病責任病灶的rTMS治療為康復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蛋白，在炎癥早期較C反應蛋白(CRP)出現早或同步出現[10]。研究證實，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性腹瀉及判斷預后的較靈敏的指標[11]。早期篩查腦部疾病病人腸道菌群及了解其特點并針對性地干預，對改善病人生存質量具有重要意義。本研究探討腦部疾病病人腸道菌群失調特點，比較經rTMS治療后菌群失調改善情況。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2021年1月—2022年5月山西白求恩醫院康復醫學科腦部疾病病人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、基礎康復治療、抗生素使用以及益生菌使用等一般資料比較差異均無統計學意義(P>0.05)，顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組發病至康復治療時間比較差異有統計學意義(P<0.05)，顱腦損傷組開始康復治療時間較晚。詳見表1。

表1 4組一般資料比較

1.2 納入標準 ①年齡≥18歲；②發病14 d至10個月內入院康復治療；③無意識障礙的病人入院時無消化系統的并發癥；④意識障礙需鼻飼飲食，腸內營養的時間大于10 d；⑤在使用抗生素后進行標本采集，使用的抗生素為治療肺部或泌尿系感染的頭孢類藥物；⑥病人或其授權委托人同意加入本研究，并配合保存樣本；⑦無特殊飲食習慣。

1.3 排除標準 ①有腫瘤性疾病；②有腸道炎癥、消化道大出血、肝腎功能嚴重異常、心臟衰竭及呼吸衰竭；③合并感染，需應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采取標本前應用其他抗生素；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顱骨修補術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 常規治療 首先降低病人的顱壓，運用營養神經藥物、擴張血管、腦保護、清除氧自由基等常規治療方法，并根據病情進行早期針對性康復訓練。常規康復治療包括平衡功能和肌力訓練、作業治療、吞咽和言語治療等，訓練強度應循序漸進，遵從由弱到強、由易到難的原則。訓練強度均以病人的承受能力為依據，每次30 min，每周5次，連續治療4周(20次)。在訓練過程中通過視覺、聽覺提示等方式對病人表現進行及時反饋，給予病人肯定，提高病人的訓練積極性和自信心。

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：右側前額葉背外側區。具體參數：峰值刺激強度6T，頻率0.5 Hz，脈沖時限340 μs+20 μs。1個序列30次，每天進行1個序列刺激，連續10 d為1個療程，休息2 d后繼續下一個療程，連續治療2個療程(20次)。

1.5 觀察指標

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次進行固定，革蘭染色，油鏡下觀察。先查看全片的細菌數量是否減少，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]，判定標準參照《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3 000 r/min，離心10 min，離心后取上層血清，采用酶促化學發光法上機檢測血清降鈣素原。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胞或血紅蛋白，用于判斷是否有消化道出血，結果分為陰性、弱陽性和陽性。

2 結 果

2.1 腦部疾病病人菌群特點 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計學意義(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計學意義(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、降鈣素原的相關性 經秩相關分析顯示，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系數分別為0.348，0.280，0.327，說明菌群失調越嚴重，便潛血越容易出現陽性表達；顱腦損傷組、腦出血組、腦梗死組便球桿比與降鈣素原相關系數分別為0.452，0.399，0.354，說明菌群失調越嚴重，降鈣素原表達越高。

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

表4 腦部疾病病人治療前后菌群失調變化情況 單位：%

3 討 論

腦卒中及顱腦損傷腸道菌群失調病人是現代社會影響人類健康的重要疾病。正常情況下，自身的菌群與機體和諧相處，當這一平衡遭到破壞，正常的優勢菌群被抑制，未被抑制的細菌則過度繁殖，從而引起菌群失調，其正常生理組合被破壞，產生病理性組合(桿菌和球菌比例倒置、細菌計數減少、真菌感染等)而引起臨床癥狀，稱為腸道菌群失調癥[13-15]。本病主要表現為腹瀉、腹痛、腹脹、便秘等，有時會出現發熱、惡心、嘔吐等不良反應癥狀。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生和預后。

鑒于糞便標本基本代表下消化道(主要是結腸菌群)菌群狀態，臨床腸道菌群失調檢測可以通過觀察糞便標本得出結論，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(16sRNA、宏基因等檢測技術)的興起推動了腦卒中及創傷性腦損傷(TBI)與腸道菌群變化關系的研究進展，腸道菌群的變化有可能成為一種生物標志物，可以幫助醫師判斷腦卒中及創傷性腦損傷病人的康復和預后情況，改善臨床癥狀。但是，菌群失調病人最早表現為糞便球桿比失衡，糞便球桿比能夠第一時間判斷菌群比例，同時有設備簡單、操作容易、耗時短等優點，被臨床廣泛應用。

本研究發現，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，說明存在菌群失調現象。可能原因是，腦卒后及顱腦損傷后由于應激等因素導致腸道屏障功能受損，腸道內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，機體出現嚴重腸道菌群失調甚至菌群紊亂，腸道內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病人的特征表述、治療尚無統一的治療方案，而對于腦部疾病腸道菌群失調的及時了解及治愈、預后、治療策略的選擇有重要影響。

本研究顯示，經rTMS治療后，顱腦損傷、腦出血以及腦梗死病人腸道菌群失調較治療前明顯改善，表明隨著疾病康復干預，腦損傷后神經細胞修復，腸道微生物群的組成發生了變化，有助于疾病康復。基于前期研究基礎證實，rTMS 傾向于直接激活近端軸突水平的細胞，通過皮質脊髓神經元的跨突觸興奮產生去極化，去極化達到一定水平，Mg2+從通道移出，通道開放，繼而導致皮質運動神經元突觸中谷氨酸(Glu)的釋放，從而導致突觸后細胞膜的去極化。通過腦-腸軸影響腸道菌群變化。本研究結果與前期大鼠實驗結果相一致。

腸道菌群失調與腦卒中及顱腦損傷疾病有關，且與機體炎性(非細菌性)反應有關，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病人病情判斷及治療有指導意義。本研究也發現，在腦部疾病中，隨著疾病嚴重程度的增加，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規律[16]。既往研究證實，腸道菌群失調可引起腸道細菌易位，促進內毒素進入腸道，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[16]，說明血清降鈣素原可作為反映腸道菌群失調情況的指標。本研究表明，菌群失調越嚴重，便潛血越容易出現陽性表達。

綜上所述，本研究通過對3類腦部疾病腸道菌群失調病人發現均存在一定程度的菌群失調，應關注腦部疾病病人菌群失調帶來的影響。同時定期監測菌群恢復情況及相關炎性因子恢復情況，病人經過 rTMS 治療后腸道菌群進一步改善，提示腦部疾病病人應盡早開展康復治療，通過腸腦軸的雙向調節作用，治療腦部疾病促進腸道微生態的修復，并根據病人腸道菌群變化情況及時調整治療，為有效治療腦部疾病提供參考。