趙麗莉,吳林納,孫一鳴,李桂平

(1. 天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院,國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學研究中心,天津 300193;2. 成都市第八人民醫(yī)院,四川 成都 610036;3. 成都醫(yī)學院附屬老年醫(yī)院,四川 成都 610036)

缺血性卒中(ischemic stroke,IS)主要由大腦動脈局灶性閉塞或動脈狹窄引起,導致相應區(qū)域腦實質(zhì)受損,伴隨相應神經(jīng)炎癥和免疫反應出現(xiàn)。IS引起的腦損傷是一系列復雜神經(jīng)病理生理和神經(jīng)病理事件的結(jié)果,導致永久性神經(jīng)損傷、癡呆或死亡[1]。正常穩(wěn)定的腸道菌群在大腦發(fā)育和維持功能等方面起關(guān)鍵作用。腸道菌群及代謝物通過神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫三大通路與中樞神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成一個綜合性生理網(wǎng)絡[2]。菌群失調(diào)會改變腸道通透性,降低腸道防御功能,影響腸神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng),增加發(fā)生腦血管事件的風險。而IS發(fā)生后會破壞腸上皮屏障完整性,誘發(fā)腸缺血,進一步加劇菌群失調(diào)[3]。針灸能改善腸道微生物的豐度、比例、均勻度等,提高有益菌數(shù)量,減少有害菌數(shù)量,恢復腸道微生態(tài),對于維持腸道功能穩(wěn)定、提高神經(jīng)功能恢復有積極意義[4-6]。同時能阻止腦血管內(nèi)皮功能受損、延緩內(nèi)皮細胞凋亡以預防動脈粥樣硬化來降低IS危險因素,改善預后[7]。本文基于腸道菌群對IS的影響及通過針灸調(diào)節(jié)腸道菌群治療IS的相關(guān)研究應用概述如下。

1 腸道菌群的種類和功能

腸道菌群是指人體胃腸道中的所有微生物,約15 000～36 000個菌種,主要由擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門、放線菌門組成[8-9]。按照與宿主的關(guān)系,腸道菌群可分為共生菌、條件致病菌和致病菌。有益腸道菌群及其代謝產(chǎn)物構(gòu)成的腸道微生態(tài)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)宿主代謝活動,增強腸道免疫和修復生物屏障的能力[10],對維持宿主的健康起著重要作用[11]。然而,腸道微生態(tài)只有處于平衡狀態(tài)時才能產(chǎn)生對人體有益的反應鏈,一旦失調(diào),條件致病菌和致病菌過度繁殖就會產(chǎn)生各種疾病,甚至累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)[12-13]。

2 腸道菌群與IS

多項研究證明,90%的卒中患者發(fā)病與行為因素相關(guān),如高脂高糖不合理飲食結(jié)構(gòu)、缺乏運動、吸煙和飲酒等不良嗜好。冠心病、高血壓、糖尿病等與IS相關(guān)的基礎(chǔ)代謝病同樣對腸道菌群的組成和代謝起重要作用[14-15]。IS導致腸道微生物群被破壞、腸道黏膜屏障的滲透性增加,進而腸道動力障礙。而紊亂的菌群引起腦腸肽等代謝產(chǎn)物失調(diào),代謝產(chǎn)物又通過不同途徑影響IS的發(fā)展和預后。

最近研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群的生態(tài)變化與IS疾病密切相關(guān),具體表現(xiàn)為腸道微生物的多樣性和豐度發(fā)生顯著變化[16]。觀察卒中和短暫性腦缺血發(fā)作患者腸道菌群變化的臨床試驗顯示[17],兩者腸道微生態(tài)失調(diào)伴有機會性病原體增多,如腸桿菌屬、巨球菌屬、脫硫弧菌屬,而有益菌屬(包括擬桿菌屬、普雷沃菌屬和糞桿菌屬)減少。另有研究發(fā)現(xiàn),與健康人相比,IS患者腸道菌群顯著不平衡,乳螺旋體科、擬桿菌、糞桿菌等豐度降低,而乳酸桿菌科、阿克曼菌科、腸桿菌科等豐度增加[18]。由此可見,腸道菌群與IS之間存在相關(guān)性。由于研究人群、分析技術(shù)、測序方法存在差異,未來還需大規(guī)模的臨床研究來明確健康人群和IS患者腸道菌群核心差異,以尋找腸道微生態(tài)的可靠標志物,對監(jiān)測疾病進展以及確立治療的靶點菌群均具有重要意義。

2.1腸道菌群參與IS發(fā)生發(fā)展的機制

2.1.1IS由腸道菌群及其代謝產(chǎn)物誘發(fā)動脈粥樣硬化引起 腸道微生物在腦血管疾病發(fā)病機制中有重要作用,腸道菌群及代謝物與動脈粥樣硬化等導致IS的危險因素緊密相關(guān)。主要通過以下三種方式影響動脈粥樣硬化的發(fā)生。①腸道微生物通過產(chǎn)生甲胺N-氧化物(Trimethylamine N-oxide,TMAO)介導血小板高反應性促進動脈粥樣硬化斑塊的形成。食物中的膽堿左旋肉堿經(jīng)腸道微生物分解成三甲胺,經(jīng)肝腸循環(huán)后氧化生成TMAO[19]。TMAO通過血小板激活劑依賴性方式促進鈣離子向細胞外釋放,從而提高血小板高活性,增加血栓形成的風險[20-21]。TMAO被認為是腸道菌群影響動脈粥樣硬化的最直接通路。動物實驗顯示,在腸道微生物群完整的條件下,喂養(yǎng)富含膽堿的飲食物,小鼠血漿中TMAO水平升高,泡沫細胞數(shù)量增多,動脈粥樣硬化斑塊形成[22]。相比之下,對照組使用抗生素短期抑制腸道菌群,TMAO的生成較少,動脈粥樣硬化負擔減輕[23]。此外,關(guān)于TMAO的臨床研究也表明,其血栓形成相關(guān)作用可能是血管細胞黏附分子的表達介導的[24]。②腸道菌群通過代謝膽固醇和脂肪影響動脈粥樣硬化斑塊的形成。腸道菌群代謝膽固醇和脂肪產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs),包括較高水平的乙酸、丙酸和丁酸鹽,以及較低水平的甲酸、戊酸鹽和己酸[25]。SCFAs通常被結(jié)腸吸收后進入血液循環(huán),并通過與單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白(MCT)結(jié)合或直接透過血腦屏障,能改善受損大腦認知功能[26]。研究表明,使用益生菌混合物VSL#3喂養(yǎng)能顯著減少小鼠動脈粥樣硬化斑塊,分析其結(jié)腸微生物譜后,發(fā)現(xiàn)試驗組小鼠腸道菌群組成與對照組明顯不同,腸道多樣性增加[27]。③腸道菌群紊亂后激活的免疫系統(tǒng)加速動脈粥樣硬化斑塊的形成。IS后誘發(fā)腸道生態(tài)失調(diào)的三大改變?yōu)槲锓N多樣性減少、門優(yōu)勢失衡和代謝物改變。在IS腦損傷的過程中,紊亂菌群過度繁殖,促使腸道和腦組織免疫細胞發(fā)生極化,向促炎癥表型轉(zhuǎn)變。例如T淋巴細胞合成下降,腸淋巴細胞從腸道遷移到缺血腦組織,從而破壞免疫系統(tǒng)的平衡性和穩(wěn)定性[28]。同時菌群失調(diào)后巨噬細胞TLR受體表達增強,加速促炎細胞因子和趨化因子釋放入血,從而推動動脈粥樣硬化斑塊的進程,導致脆弱斑塊形成,并且部分炎性因子由血腦屏障入腦,加劇腦損傷[29]。

2.1.2IS后腦組織的修復受腸道菌群變化影響腸道菌群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間通過腦-腸-菌軸構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)[30],腸道菌群豐度和結(jié)構(gòu)的變化對卒中的預后有重要影響。Zhou等[31]研究發(fā)現(xiàn),向MCAO小鼠鼻內(nèi)補充脂肪酸可有效改善小鼠腦缺血預后情況,其中作用最顯著的是丁酸鈉,能在一定程度上減輕腦損傷,改善神經(jīng)功能。多項研究表明,丁酸可以通過抑制組蛋白脫乙酰酶(HDAC)來減少神經(jīng)毒性及神經(jīng)炎癥導致的行為異常,對多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病均有積極治療作用。此外,丁酸通過激活過氧化物酶體增殖物-激活受體(PPAR)、減少核因子-κB(NF-κB)介導的NLRP3信號傳導、避免病原體增殖和影響免疫功能,減少炎癥發(fā)生[32]。補充可生產(chǎn)丁酸的腸道微生物能縮小腦梗死體積,緩解腦水腫情況,恢復神經(jīng)元正常的生理功能,在治療中發(fā)揮有益作用[33]。

相關(guān)研究表明,菌群失調(diào)是卒中患者預后不良的原因之一。腦缺血后進一步誘發(fā)腸缺血,腸道微生物組偏離正常狀態(tài),產(chǎn)生過量的硝酸鹽,菌群紊亂導致腸桿菌科富集,進而增強全身炎癥反應加重病情。若使用超氧化物歧化酶可減少硝酸鹽的產(chǎn)生,抑制腸桿菌科細菌繁殖,減輕炎癥反應,緩解腦梗死進展[34]。Zheng等[35]使用16S rRNA測序隱源性卒中患者體內(nèi)腸道菌群,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常組相比,菌群α多樣性增加,并且隨著克雷伯菌豐度增加,患者卒中嚴重程度、腦梗死體積和血漿中炎癥標志物的水平也顯著增加。

2.1.3IS的發(fā)展及預后與腸黏膜通透性的改變有關(guān) IS發(fā)生后,機體處于高應激狀態(tài)下,可引發(fā)一系列神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和外周免疫應答。同時,腸道血管收縮痙攣,腸黏膜透性增加,腸道屏障完整性被破壞,腸免疫穩(wěn)態(tài)失衡,大量有毒物質(zhì)入血加劇腦梗死。IS患者腸道屏障功能受損與以下因素有關(guān)。①IS后腸道緊密連接蛋白Occludin和ZO-1表達受到抑制,腸道上皮結(jié)構(gòu)和功能的完整性不復存在,腸黏膜通透性增加,細菌、內(nèi)毒素及大分子物質(zhì)即進入體循環(huán)[36]。項舒雅等[37]發(fā)現(xiàn)卒中患者存在較高腸道炎癥反應,腸黏膜浸潤較多炎性細胞,腸組織緊密連接蛋白表達水平降低,這可能與菌群紊亂引起腸黏膜中ZO-1及Occludin表達的改變,導致腸上皮屏障受損,腸道通透性增加有關(guān)。恢復Occludin與ZO-1蛋白表達水平或有助于中風后腦組織損傷的修復和神經(jīng)功能的恢復。②卒中后腸道菌群失調(diào)產(chǎn)生炎性物質(zhì)作用于腸黏膜上皮。脂多糖(LPS)是革蘭陰性菌外膜的主要成分,卒中后革蘭陰性腸桿菌的豐度增加,循環(huán)中LPS水平升高,活性氧(ROS)的分泌量上調(diào),過量ROS會引起全身炎癥反應,同時產(chǎn)生白細胞介素(IL)-1β和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎癥因子,損傷腦血管內(nèi)皮細胞和血腦屏障[40]。大量ROS或促炎細胞因子可導致腸上皮細胞緊密連接降解和血腦屏障破壞,進一步加重腦組織損傷[41]。當菌群失衡時,腸道屏障功能破壞,LPS進入循環(huán)系統(tǒng),導致內(nèi)毒血癥,并激活促炎反應。此外,LPS通過介導TLR-4激活先天免疫產(chǎn)生炎癥刺激反應,損傷神經(jīng)系統(tǒng),而TLR4的基因缺失可顯著減少梗死體積[42]。由此可知,TLR-4是IS過程中的關(guān)鍵靶點,能通過激活促炎因子,改變腸黏膜受體蛋白表達,減弱腸道屏障保護作用[43]。同時,LPS誘發(fā)炎癥反應,進而加重卒中嚴重程度。上述研究均表明IS和腸道菌群的改變具有交互作用。

3 針灸調(diào)節(jié)腸道菌群

3.1中醫(yī)理論下的腦腸相通

3.1.1經(jīng)絡相通 從經(jīng)絡循行上,手足陽明經(jīng)皆循頭絡腦。人中穴是督脈與手陽明大腸經(jīng)、足陽明胃經(jīng)交會之會穴。“督脈者,起于下極之輸,并于脊里,上至風府,入屬于腦?！倍矫}督領(lǐng)人體諸經(jīng)陽經(jīng),是聯(lián)絡人體下部器官和腦的關(guān)鍵通道。醒神開竅治療中風的主穴操作之一即采用雀啄法針刺人中穴,可調(diào)神導氣、宣導腦腸氣血[44]?？梢婈柮鹘?jīng)與腦在經(jīng)絡位置上密切相關(guān)。

3.1.2氣血相關(guān) 從臟腑氣血上,針灸刺激胃經(jīng)、大腸經(jīng)循行穴位,調(diào)節(jié)臟腑功能,腦與神功能活動與此密不可分?！鹅`樞》云:“五臟六腑之精氣,皆上注于目……上屬于腦?！憋嬍橙胛?胃腑腐熟受納水谷,精微物質(zhì)化生氣血,大腸傳變糟粕濁氣,氣血充沛運行通暢,清竅得以濡養(yǎng)。若二者功能失司,氣血津液虧虛,則腦神失養(yǎng)。

3.1.3病理互聯(lián) 《內(nèi)經(jīng)·素問》云:“陽明與太陰俱病,則腹?jié)M,身熱,不欲食,譫言?！薄秱摗酚涊d“陽明病,胃中燥,大便必硬,硬則譫語”。胃腸燥熱導致大便秘結(jié),腑氣不暢則神志失常。張仲景對于此類疾病的治療多采用以三承氣湯為代表的通下之法,一來通腑瀉下,通降陽明之氣,腸腑氣機通暢,神明自安;二來予邪熱出路、引導瘀熱下行,最終達到通腑安腦的目的[45]。

綜上可見古代醫(yī)家已經(jīng)意識到腦功能與胃腸具有相關(guān)性。基于腦腸相通理論,可通過針灸調(diào)腸治腦?，F(xiàn)代研究也證實,針灸可以調(diào)節(jié)腸道菌群,達到恢復菌群多樣性,維持腸道健康生態(tài),促進神經(jīng)功能恢復的作用?！澳X腸同調(diào)”能有效改善胃腸道黏膜屏障,清除有害物質(zhì),從而改善腦部微循環(huán),修復受損腦功能[46]。

3.2針灸基于“腦-腸-菌”軸治療IS 傳統(tǒng)醫(yī)學認為,針灸刺激相關(guān)穴位可達到調(diào)節(jié)臟腑、調(diào)和陰陽及運行氣血的作用。臨床試驗證實,通過針灸調(diào)節(jié)腸道菌群的機制復雜,如腦腸菌軸、腦腸肽、免疫炎性反應等途徑,最終達到優(yōu)化菌群結(jié)構(gòu)、改善神經(jīng)系統(tǒng)代謝的效果,作為針灸防治IS的新靶點。

趙一點等[47]通過于氏頭針配合頭針胃腸區(qū)取穴,對IS患者行針刺干預,觀察到腸道樣本中乳酸桿菌、雙歧桿菌有益菌水平較前上調(diào),而腸球菌、小梭菌致病菌數(shù)量減少。且血清中炎癥因子TNF-α、IL-18的含量降低。提示針刺通過優(yōu)化腸道菌群豐度產(chǎn)生積極抗炎效應,從而用于腦卒中的治療。趙紅霞等[48]發(fā)現(xiàn),針刺腹部腧穴可有效改善腦梗死患者體內(nèi)腸道菌群紊亂現(xiàn)象,恢復其腸道黏膜屏障,激發(fā)腦腸軸雙向通路調(diào)節(jié)功能,最終同時優(yōu)化腦腸功能,進而影響神經(jīng)系統(tǒng)。王葉青等[49]研究發(fā)現(xiàn),應用薄氏腹針治療非急性期腦梗死患者,其腸道D-乳酸、細菌毒素及二胺氧化酶等指標有效改善。說明針刺對腸道菌群及代謝產(chǎn)生良性干預,有改善患者生活質(zhì)量、降低感染風險的作用。王慧等[50]發(fā)現(xiàn),采用“腦腸同調(diào)”針刺法可有效改善IS患者神經(jīng)功能狀態(tài),程度優(yōu)于常規(guī)針刺組。推測通過針刺調(diào)腸治腦的作用機制與調(diào)節(jié)腸道菌群代謝及炎癥因子水平有關(guān)。王杰[51]發(fā)現(xiàn)選用上巨虛、天樞穴能有效改善IS患者臨床癥狀,究其原因與腸道菌群中雙歧桿菌和腸球菌的平衡有一定關(guān)聯(lián),針刺使雙歧桿菌比例上升、腸球菌比例下降,菌群的優(yōu)化減緩了中風的發(fā)生發(fā)展。

一些醫(yī)家也使用針藥聯(lián)用的手段調(diào)節(jié)腸道菌群治療IS。黃壑霏等[52]研究發(fā)現(xiàn),針刺聯(lián)合大柴胡湯治療能有效恢復急性重癥腦卒中患者腸道黏膜屏障功能,減輕腸道黏膜損傷。針藥并用能抑制腦腸肽激素水平并減輕全身炎性反應,對減少并發(fā)癥發(fā)生、預防腦損傷加重有重要意義,其機制與腦腸肽失調(diào)密切相關(guān)。唐祎周等[53]運用培元通腑針法聯(lián)合湯藥辨證施治痰熱腑實型中風患者,結(jié)果表明雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌豐度增加,血清MTL、GAS、SP等菌群代謝物水平較前逆轉(zhuǎn)。提示治療作用可能是通過干預腦-腸軸雙向調(diào)節(jié)功能,糾正機體腦腸肽分泌紊亂和改善腸道菌群豐度實現(xiàn)的。袁偉渠[54]認為“調(diào)任通督”針刺法能上調(diào)腸道疣微菌門、艾克曼菌屬,表明通過“調(diào)任通督”針刺法調(diào)節(jié)腸道菌群組成和豐度,有益菌通過降低炎癥反應、降解聚糖、脂質(zhì)轉(zhuǎn)運等作用機制緩解腦梗死進展,有利于患者往良好預后方向發(fā)展。

4 小結(jié)與展望

腸道菌群結(jié)構(gòu)復雜,種類豐富,其功能和代謝產(chǎn)物與動脈粥樣硬化、腸黏膜通透性改變、腸道穩(wěn)態(tài)失調(diào)等病理過程密切相關(guān),是影響IS發(fā)生發(fā)展以及腦組織修復結(jié)局的重要因素。近年來多項研究彰顯出針灸調(diào)控腸道菌群的獨特性。但目前針灸對腸道菌群的研究還處在初級階段,有待不斷挖掘其潛在價值。菌群失調(diào)變化對腦缺血損傷的影響是多靶點、多途徑的。通過腸道菌群變化調(diào)控代謝影響IS后腦組織修復的原理十分復雜,如何有效運用其治療IS的具體機制仍是未來研究的重點,這不僅依賴于高通量測序等技術(shù)的創(chuàng)新,更需分子生物學等多學科綜合分析?？傊?相信隨著上述生物信息技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新,未來通過針灸調(diào)節(jié)腸道菌群防治IS將為臨床提供新的研究思路。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。