评估急性脑卒中病情及预后的肠源性指标

罗思宇综述， 祝慧凤， 万 东审校

脑卒中是全球第二大致死性疾病，2018年我国脑卒中死亡人数达157万，占居民死因的第三位。我国脑卒中的年发病率为345.1/10万，患病率为1596/10万，2017年因脑卒中所致伤残调整寿命年达2010/10万人，跃居中国全年龄组伤残调整寿命年主要原因。脑卒中具有发病率高、患病率高、死亡率高、致残率高的流行病学特点，疾病负担重[1～3]。对脑卒中患者神经功能、病情严重程度及预后进行及时、动态、准确地评估，并调整治疗策略，可以有效降低脑卒中患者的病死率，改善其生活质量。胃肠道是卒中后第三大受累器官，多项研究表明胃肠道症状、肠道菌群以及相关代谢产物与卒中预后相关，这为从胃肠道角度预测和评估脑卒中患者病情严重程度提供了证据。笔者基于脑卒中患者的临床结局和相关文献及研究进展，从胃肠道症状、肠道菌群及其代谢产物、肠屏障分子标志物几个方面总结评估脑卒中患者病情和预后的肠源性指标，为临床改善卒中患者预后，减轻医疗负担提供可行的思路。

1 脑-肠轴以及肠屏障的结构和功能

脑与肠之间有紧密的联系，许多神经和精神性疾病均表现出不同程度的胃肠道症状，且这种外周病变也反过来恶化神经系统的结局，这种调节作用和相关机制被称为脑-肠轴。脑可以通过自主神经系统直接调控胃肠道蠕动、分泌、免疫等功能；而胃肠道同样可以通过直接(如迷走神经、肠神经、脊神经)和间接途径(如微生物代谢产物、神经活性物质、细胞因子等)影响中枢神经系统的发育和功能，肠屏障在其中起重要作用[4,5]。目前认为肠屏障有4个功能层：微生物屏障、化学屏障、机械屏障和免疫屏障。肠道内正常菌群可减少外源性致病菌的黏附定植，分泌抑菌杀菌物质，对肠道微生态稳定有直接的保护作用。化学屏障的是一种由蛋白质、脂质和水组成的凝胶状的混合粘液，不断更新，并混合有免疫细胞分泌的抑菌和杀菌物质。机械屏障主要由紧密连接、黏附连接和桥粒组成，统称细胞间连接复合体，细胞间连接的孔隙，以及电荷构成了肠屏障的分子和电荷选择透过性。肠上皮细胞分泌的抗菌肽、免疫蛋白、特化的肠上皮细胞M细胞，以及B细胞和T细胞等构成了肠上皮的免疫屏障，它贯穿肠屏障全层，起调节免疫稳态的作用[6,7]。

2 肠源性指标

2.1 急性胃肠损伤分级可以提示卒中后死亡风险 脑卒中胃肠道并发症的发生率较高，约为50%，且症状多样。卒中后吞咽困难和便秘最为常见，发生率分别为30%～70%和30%～55%，胃肠道出血的发生率最低，约为1.4%～7.8%。胃肠道并发症的出现常伴随更高的美国国立卫生研究院卒中量表(NIH Stroke Scale,NIHSS)评分和死亡率，有报道称，脑卒中发生后1 y内因消化道疾病死亡的人数是普通对照组的两倍。但不同的胃肠道症状所提示的预后不同，比如合并吞咽困难的脑卒中患者肺炎发生的风险较高；胃肠道出血的发生率虽然较低，却能使死亡风险增加10.98倍[8～10]。具体与死亡率的相关性可以用急性胃肠损伤分级来表示。根据2012年欧洲重症医学会的定义，急性胃肠损伤(acute gastrointestinal injury，AGI)是指由疾病本身所引起的胃肠道损伤，根据客观的胃肠道症状将AGI分为四级，第一级和第二级的胃肠道症状包括恶心呕吐、胃肠道出血、腹泻、便秘、胃潴留等一系列具有自限性和可逆性的症状，称为胃肠道功能障碍；第三级和第四级被称为胃肠道功能衰竭，该阶段的患者表现为胃肠道麻痹、腹腔内高压、肠坏死、引起失血性休克的胃肠道出血等[11]。胃肠道功能衰竭与胃肠道功能障碍的死亡风险在荟萃分析中存在显著差异，根据Bangchuan等人的研究，有胃肠道功能衰竭的患者和对照组相比生存率明显下降，具体死亡率的差别在入住ICU后3 d就开始出现[12]。

2.2 肠道菌群失调水平反映脑卒中严重程度 健康成年人肠道微生物的组成中，拟杆菌、放线菌和变形杆菌占主导地位。脑卒中患者急性期肠道内菌群组成与正常健康成人有差异，且这种变化与原发疾病的严重程度相关。在一项研究中，留取患者48 h的粪便标本进行聚类分析后显示，脑卒中组的患者与对照组相比主要表现为机会致病菌,如肠杆菌属等微生物的丰度增加。亚组分析进一步显示，重度脑卒中患者与轻度脑卒中患者相比，肠杆菌、变形菌门等机会致病菌增加，而拟杆菌、普氏菌和粪杆菌等益生菌则相对减少[13]。卒中后48 h内，变形杆菌水平的升高程度，拟杆菌、普式菌水平的降低程度可以一定程度上反映疾病的严重程度和预后。尽管急性脑卒中并不需要从肠道微生物来进行诊断,但这些肠道共生体的变化会通过脑-肠轴的反馈影响神经系统，并可能进一步影响卒中的进程和预后；因此关注肠道菌群失调水平有助于判断卒中的严重程度和预后。

2.3 微生物代谢产物与卒中后认知功能

2.3.1 血清脂多糖和脂多糖结合蛋白水平与卒中后谵妄、认知功能损害相关 对脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)的研究已有约50 y的历史，它首次引起注意是因为发现它在脓毒性休克中过度激活免疫反应，在动物模型中证实其能够对内皮细胞和上皮细胞造成损害。在动物实验中，经过LPS预处理的小鼠脑梗死面积扩大，认为LPS诱导的炎症反应可能是引起脑卒中恶化的因素。而在临床试验中，急性缺血性脑卒中发生后的24 h内就可以在患者血浆中检测到LPS水平的升高，且在发病的第6天检测到该水平达到峰值，这种升高程度与对照组相比有显著差异。Klimiec等人发现，血清中LPS水平达到0.6 EU/ml，脑卒中后谵妄患者显著增多，提示血清LPS水平可以作为卒中后谵妄发生的预测因子[14]。此外，与LPS相结合的脂多糖结合蛋白(lipopolysaccharide binding protein,LBP)的水平同样能够预测卒中后相关并发症的发生。利用改良Rankin量表评分和IQCODE评分对卒中3个月后的患者进行评价发现，卒中后24 h内血清LBP水平达17.3 μg/ml的患者预后更差，表现为改良Rankin量表评为3～6级，IQCODE评分≥3.3[15]。

2.3.2 短链脂肪酸水平降低可能提示卒中后认知功能的减退 短链脂肪酸(short fatty chain acids，SFCAs)主要指乙酸、丁酸和丙酸盐，是肠道菌群的消化产物。SCFAs的作用是调节肠道和血脑屏障的通透性，并对许多心脑血管疾病如高血压、糖尿病、脑卒中、多发性硬化、情感性和认知功能障碍起到调节和改善作用。多项研究观察到，急性脑卒中患者肠道内F/B比值增大，即厚壁菌门的细菌增多，产SCFAs的毛杆菌、拟杆菌、粪杆菌减少。在此研究基础上，有研究者分析了卒中患者粪便中总体SCFAs水平，结果显示卒中患者SCFAs水平较对照组明显下降，且重度脑卒中患者降低程度较轻中度卒中有明显差异[16]。SCFAs水平的降低常被认为是认知功能减退的一个重要肠源性诱因，这可能与SCFAs结合肠上皮表达的游离脂肪酸受体，对肠道炎症进行调节相关。其他学者研究也证实卒中后认知障碍的患者中SCFAs明显降低[17,18]，表明卒中后SCFAs水平对认知功能的损害程度具有提示作用。

2.4 其他与卒中预后相关的肠屏障相关分子标志物 “肠漏”学说认为，肠屏障的破坏常是许多脑-肠相关疾病进展和恶化的诱因，卒中后有肠屏障通透性的增加，这种肠屏障破坏的程度与卒中的严重程度相关，并提示预后不良。通过银染法可以直接观察到患者肠上皮结构的紊乱和破坏；免疫组化分析可见肠道紧密连接相关的标志物如闭合蛋白和咬合蛋白较对照组减少。但直接观察在临床中存在标本不易获取的问题，血清中瓜氨酸、肠型脂肪酸结合蛋白和连蛋白可以作为间接反映肠屏障破坏的指标。瓜氨酸由谷氨酰胺经小肠细胞的线粒体合成，特异度高(100%)，但敏感性较低(39%)，血浆中瓜氨酸浓度低于20 mnol/L是肠上皮细胞质量降低的功能标志物；肠型脂肪酸结合蛋白是特异存在于小肠上皮细胞胞浆内的蛋白，对肠粘膜缺血的敏感性较高，在脑卒中发生后8 h内即可出现升高，该蛋白血浆中水平大于100 pg/ml提示有肠上皮细胞的破坏；连蛋白作为目前已知的唯一调节肠道通透性的分泌蛋白，其升高水平与获得性脑伤后的肠道炎症显著相关[19,20]。由于标本不易取得，目前有关肠屏障标志物的临床研究均为一些小样本量研究和动物实验。

3 结论与展望

尽管学术界已经明确了脑、肠之间存在紧密联系，但其相互影响的具体机制还不清楚。肠道作为“第二大脑”，在中枢神经系统疾病的进展和预后中扮演了重要角色，脑卒中作为在我国发病率和患病率均较高的中枢神经系统疾病，与胃肠道之间的相互作用越来越受到关注。卒中后便秘、呕吐、腹泻、胃肠道出血不再只能简单地看作并发症处理，出现上述症状之后更应警惕卒中相关肺炎甚至死亡的发生。随着AGI概念的提出，胃肠道症状与原发疾病死亡率之间的关系愈发明朗，这意味着及重视胃肠道症状的出现，及时处理将可能提高脑卒中患者的生存率，改善预后。早期筛查和动态监测肠源性标志物的变化，则能更好预测卒中后远期并发症如认知障碍的发生，以及更方便快捷地评估卒中患者疾病进展的程度。总体而言，胃肠道并发症及其相关标志物对脑卒中病情的评估和预后判断的重要性已经得到越来越多证据，但由于我们对脑肠相互影响的认知仍处于起步阶段，亟待更多大样本量的临床试验的检验。