颅脑损伤、脑出血、脑梗死病人肠道菌群失调与降钙素原的关系

刘引莲，王萍芝， 王晓成，吕红艳，赵 静

脑部疾病是由于脑神经功能缺失，从而导致脑部发生病变，遗传、外伤、脑血管以及脑细胞退化等原因，可以引发脑部疾病，临床上通常指脑卒中、颅脑损伤、脑肿瘤、脱髓鞘性疾病、神经退行性疾病等。随着疾病谱的改变，脑血管疾病和颅脑损伤的发病率越来越高，年龄也越来越年轻化，是死亡率和致残率最高的脑部疾病。脑卒中及颅脑损伤后肠道菌群失调是发病机制尚不明确的一种肠道疾病，是脑卒中及颅脑损伤导致腹泻或便秘的常见原因之一。大脑和肠道微生物群之间通过脑-内脏-交感神经轴(脑-肠轴)进行交流[1]。脑-肠轴(themicrobiota-gut-brainaxis，MGBA)是大脑通过中枢神经系统(CNS)、肠神经系统(ENS)、下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)等与肠道进行双向联系的神经-内分泌-免疫网络，在调节胃肠运动功能、内脏敏感性、机体应激反应及认知等方面发挥重要的作用[2-4]。脑部疾病可影响肠道微生物群的组成，如脑卒中引起的脑损伤被证明会改变小鼠盲肠菌群的组成，表现为普雷沃菌科明显降低，肠球菌科比例升高，并与脑损伤的严重程度呈正相关[5]。研究证明，肠道菌群能够通过脑肠轴影响大脑的功能信号，同时脑信号也能够影响微生物活动和胃肠道生理。肠道是人体储菌的最大器官，也是机体受到应激反应后出现多脏器功能衰竭的始动器官[6]。机体在受到应激打击后出现肠道黏膜的通透性改变，使肠道屏障的功能受到损伤，从而引起细菌的移位和/或内毒素血症，出现肠源性感染，引起全身炎性反应综合征(SIRS)，严重时导致多脏器功能障碍(MODS)[7]，影响病人的预后及生活质量。传统肠道菌群失调的干预通常为益生菌的药物治疗，随着康复医学的发展，脑部疾病可根据脑-肠轴机制，经过对脑部病灶的干预，进一步改变肠道菌群失调症状。低频重复经颅磁刺激(rTMS)是一种非侵入性且相对安全的脑刺激技术，该技术使用短暂的强脉冲电流，该脉冲被传递到放置在病人头部的线圈上，以通过电磁感应在大脑中产生电场，诱导的电场调节神经跨膜电位，从而调节神经活动[8-9]。进一步通过中枢神经系统、肠神经系统、下丘脑-垂体-肾上腺轴等与肠道进行调节。研究表明，目前脑部疾病责任病灶的rTMS治疗为康复科最有效的治疗方案之一。血清降钙素原(PCT)是一种急性时相反应蛋白，在炎症早期较C反应蛋白(CRP)出现早或同步出现[10]。研究证实，对血清降钙素原的检测可作为诊断或辅助诊断和治疗抗生素致肠道菌群失调性腹泻及判断预后的较灵敏的指标[11]。早期筛查脑部疾病病人肠道菌群及了解其特点并针对性地干预，对改善病人生存质量具有重要意义。本研究探讨脑部疾病病人肠道菌群失调特点，比较经rTMS治疗后菌群失调改善情况。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2021年1月—2022年5月山西白求恩医院康复医学科脑部疾病病人166例，其中颅脑损伤57例，脑出血54例，脑梗死55例。同期从体检中心选取25名无脑部疾病正常体检者作为对照组。4组性别、年龄、受教育程度、脑部病变部位、基础康复治疗、抗生素使用以及益生菌使用等一般资料比较差异均无统计学意义(P>0.05)，颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组发病至康复治疗时间比较差异有统计学意义(P<0.05)，颅脑损伤组开始康复治疗时间较晚。详见表1。

表1 4组一般资料比较

1.2 纳入标准 ①年龄≥18岁；②发病14 d至10个月内入院康复治疗；③无意识障碍的病人入院时无消化系统的并发症；④意识障碍需鼻饲饮食，肠内营养的时间大于10 d；⑤在使用抗生素后进行标本采集，使用的抗生素为治疗肺部或泌尿系感染的头孢类药物；⑥病人或其授权委托人同意加入本研究，并配合保存样本；⑦无特殊饮食习惯。

1.3 排除标准 ①有肿瘤性疾病；②有肠道炎症、消化道大出血、肝肾功能严重异常、心脏衰竭及呼吸衰竭；③合并感染，需应用除头孢类药物抗生素；④签署知情同意书后拒绝提供研究所需粪便样本；⑤采取标本前应用其他抗生素；⑥血压>160/100mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，体温>38.5 ℃，心率<50次/min；⑦频发癫痫；⑧既往有颅脑外伤史、脑炎史等；⑨精神病史或吸毒、长期嗜酒史；⑩颅骨修补术后或带有金属心脏起搏器、瓣膜的病人。

1.4 治疗方法

1.4.1 常规治疗 首先降低病人的颅压，运用营养神经药物、扩张血管、脑保护、清除氧自由基等常规治疗方法，并根据病情进行早期针对性康复训练。常规康复治疗包括平衡功能和肌力训练、作业治疗、吞咽和言语治疗等，训练强度应循序渐进，遵从由弱到强、由易到难的原则。训练强度均以病人的承受能力为依据，每次30 min，每周5次，连续治疗4周(20次)。在训练过程中通过视觉、听觉提示等方式对病人表现进行及时反馈，给予病人肯定，提高病人的训练积极性和自信心。

1.4.2 rTMS治疗 30例颅脑损伤病人、25例脑出血病人以及22例脑梗死病人采用rTMS治疗。治疗仪器为武汉奥赛福医疗科技有限公司OSF-6/T磁刺激仪。治疗体位：自然平躺于治疗床上或轮椅坐位。刺激部位：右侧前额叶背外侧区。具体参数：峰值刺激强度6T，频率0.5 Hz，脉冲时限340 μs+20 μs。1个序列30次，每天进行1个序列刺激，连续10 d为1个疗程，休息2 d后继续下一个疗程，连续治疗2个疗程(20次)。

1.5 观察指标

1.5.1 粪便球杆比 用无菌棉棒挑取新鲜粪便涂抹于载玻片上，制成薄片，自然干燥后通过酒精灯火焰3次进行固定，革兰染色，油镜下观察。先查看全片的细菌数量是否减少，再查看镜下革兰阳性球菌与革兰阴性杆菌的比例，有无难辨梭菌、酵母样真菌等[12]，判定标准参照《肠道菌群粪便涂片检查图谱》。粪便球杆比 1∶10为正常，(1∶8)～(1∶10)为改变，小于1∶8为明显改变。

1.5.2 血清降钙素原 病人清晨空腹采集外周静脉血3～4 mL，以惰性分离胶和促凝剂促凝，普通离心机3 000 r/min，离心10 min，离心后取上层血清，采用酶促化学发光法上机检测血清降钙素原。正常人血清降钙素原为<0.5 ng/mL。

1.5.3 便潜血 采集病人粪便，检查粪便中隐藏的红细胞或血红蛋白，用于判断是否有消化道出血，结果分为阴性、弱阳性和阳性。

2 结 果

2.1 脑部疾病病人菌群特点 颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组治疗前粪便球杆比改变情况比较差异无统计学意义(H=0.199，P=0.905)，但较对照组存在明显改变。详见表2。

表2 4组粪便球杆比变化情况 单位：例(%)

2.2 颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组便潜血、降钙素原比较 3组便潜血和降钙素原比较差异均无统计学意义(P>0.05)。详见表3。

表3 3组病人便潜血、降钙素原比较

2.3 脑部疾病病人粪便球杆比与便潜血、降钙素原的相关性 经秩相关分析显示，颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组病人粪便球杆比与便潜血、降钙素原均存在一定的相关性，颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组粪便球杆比与便潜血相关系数分别为0.348，0.280，0.327，说明菌群失调越严重，便潜血越容易出现阳性表达；颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组便球杆比与降钙素原相关系数分别为0.452，0.399，0.354，说明菌群失调越严重，降钙素原表达越高。

2.4 脑部疾病病人治疗前后菌群失调变化情况 颅脑损伤组、脑出血组、脑梗死组病人经rTMS治疗后菌群均有不同程度的好转，与治疗前比较差异有统计学意义(P<0.05)；常规治疗病人在治疗前后菌群改变差异无统计学意义，说明rTMS治疗能改善脑部疾病病人的菌群失调情况。详见表4。

表4 脑部疾病病人治疗前后菌群失调变化情况 单位：%

3 讨 论

脑卒中及颅脑损伤肠道菌群失调病人是现代社会影响人类健康的重要疾病。正常情况下，自身的菌群与机体和谐相处，当这一平衡遭到破坏，正常的优势菌群被抑制，未被抑制的细菌则过度繁殖，从而引起菌群失调，其正常生理组合被破坏，产生病理性组合(杆菌和球菌比例倒置、细菌计数减少、真菌感染等)而引起临床症状，称为肠道菌群失调症[13-15]。本病主要表现为腹泻、腹痛、腹胀、便秘等，有时会出现发热、恶心、呕吐等不良反应症状。脑卒中及脑外伤病人肠黏膜屏障受损，在一定程度上也会影响脑卒中的发生和预后。

鉴于粪便标本基本代表下消化道(主要是结肠菌群)菌群状态，临床肠道菌群失调检测可以通过观察粪便标本得出结论，这是观察肠道菌群变化最简捷的方法。近年来，高通量测序技术(16sRNA、宏基因等检测技术)的兴起推动了脑卒中及创伤性脑损伤(TBI)与肠道菌群变化关系的研究进展，肠道菌群的变化有可能成为一种生物标志物，可以帮助医师判断脑卒中及创伤性脑损伤病人的康复和预后情况，改善临床症状。但是，菌群失调病人最早表现为粪便球杆比失衡，粪便球杆比能够第一时间判断菌群比例，同时有设备简单、操作容易、耗时短等优点，被临床广泛应用。

本研究发现，颅脑损伤、脑出血以及脑梗死病人均存在一定程度的粪便球杆比失衡，说明存在菌群失调现象。可能原因是，脑卒后及颅脑损伤后由于应激等因素导致肠道屏障功能受损，肠道内有益于宿主的原籍菌(如双歧杆菌等厌氧菌)减少，外籍条件致病菌(如屎肠球菌)增多，机体出现严重肠道菌群失调甚至菌群紊乱，肠道内有益菌抑制其他有害微生物作用减弱，对肠道的免疫刺激降低，继而可出现肠源性感染。目前，临床上对颅脑损伤、脑出血及脑梗死等脑部疾病肠道菌群失调病人的特征表述、治疗尚无统一的治疗方案，而对于脑部疾病肠道菌群失调的及时了解及治愈、预后、治疗策略的选择有重要影响。

本研究显示，经rTMS治疗后，颅脑损伤、脑出血以及脑梗死病人肠道菌群失调较治疗前明显改善，表明随着疾病康复干预，脑损伤后神经细胞修复，肠道微生物群的组成发生了变化，有助于疾病康复。基于前期研究基础证实，rTMS 倾向于直接激活近端轴突水平的细胞，通过皮质脊髓神经元的跨突触兴奋产生去极化，去极化达到一定水平，Mg2+从通道移出，通道开放，继而导致皮质运动神经元突触中谷氨酸(Glu)的释放，从而导致突触后细胞膜的去极化。通过脑-肠轴影响肠道菌群变化。本研究结果与前期大鼠实验结果相一致。

肠道菌群失调与脑卒中及颅脑损伤疾病有关，且与机体炎性(非细菌性)反应有关，通过检测粪便球杆比、炎性因子，对脑卒中及颅脑损伤肠道菌群失调病人病情判断及治疗有指导意义。本研究也发现，在脑部疾病中，随着疾病严重程度的增加，降钙素原浓度呈降低趋势，这符合降钙素原在非炎症性感染过程中保持低水平表达规律[16]。既往研究证实，肠道菌群失调可引起肠道细菌易位，促进内毒素进入肠道，从而破坏肠道黏膜，降钙素原水平与厌氧/需氧比值呈正相关[16]，说明血清降钙素原可作为反映肠道菌群失调情况的指标。本研究表明，菌群失调越严重，便潜血越容易出现阳性表达。

综上所述，本研究通过对3类脑部疾病肠道菌群失调病人发现均存在一定程度的菌群失调，应关注脑部疾病病人菌群失调带来的影响。同时定期监测菌群恢复情况及相关炎性因子恢复情况，病人经过 rTMS 治疗后肠道菌群进一步改善，提示脑部疾病病人应尽早开展康复治疗，通过肠脑轴的双向调节作用，治疗脑部疾病促进肠道微生态的修复，并根据病人肠道菌群变化情况及时调整治疗，为有效治疗脑部疾病提供参考。