于 淼綜述，曾憲章審校

腦卒中是一種急性的腦血管疾病，包括缺血性腦卒中和出血性腦卒中。腦卒中是目前我國國民第一致死病因，也是導(dǎo)致成年人殘疾的首要原因。腦卒中可激活機體的炎癥和免疫反應(yīng)。腸道免疫系統(tǒng)是機體內(nèi)最大的免疫系統(tǒng)，含有超過70%的炎癥和免疫細胞。人體腸道內(nèi)寄生著10萬億個細菌等微生物。研究表明，腸道菌群對腦卒后的炎癥和免疫反應(yīng)起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，可能成為腦卒中防治的切入點。本文主要就腸道菌群對腦卒中后相關(guān)炎癥和免疫反應(yīng)的影響做一綜述。

當(dāng)前腦卒中的發(fā)病率和死亡率在全世界范圍內(nèi)占據(jù)首位，其發(fā)病機制和治療方法一直是學(xué)者們研究的熱點。腦卒中包括缺血性腦卒中和出血性腦卒中，以缺血性腦卒中為主。目前為止，臨床上對缺血性腦卒中的治療效果差強人意。靜脈溶栓治療存在治療時間窗短的問題[1]，而且纖溶系統(tǒng)的激活增加了顱內(nèi)出血的風(fēng)險[2]；機械性血栓切除術(shù)雖然治療時間窗有所擴大[3]，但是也僅限于大血管栓塞。近年來研究表明，腸道菌群介導(dǎo)的炎癥和免疫反應(yīng)對于缺血性腦卒中的發(fā)生發(fā)展有重要作用，可能成為缺血性腦卒中治療的新靶點。本文主要論述腸道菌群通過調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)對缺血性腦卒中的影響。

1 腸道免疫細胞在缺血性腦卒中發(fā)病過程中的作用

1.1 腸道免疫系統(tǒng)的組成 腸道包含一個由腸相關(guān)淋巴組織(GALT)組成的龐大而復(fù)雜的免疫系統(tǒng)。GALT可以使腸道不斷地識別并殺傷致病菌，對抗原發(fā)生免疫應(yīng)答，還可以維持宿主免疫耐受。胃腸道免疫細胞區(qū)主要包括：派氏結(jié)(PP)、固有層免疫細胞(LP)、上皮內(nèi)淋巴細胞(IEL)和腸系膜淋巴結(jié)，LP是其中最大的組成部分，擁有大量的B細胞、CD4和CD8亞群的T細胞、巨噬細胞、腸系膜樹突狀細胞、CD8+T細胞和γδT細胞等。

1.2 T細胞在缺血性腦卒中發(fā)病過程中的作用 T細胞包括Th1、Th2、Th17和Tregs等亞群，在腦缺血過程中起重要作用[4]。促炎性亞群(如Th1、Th17)可促進神經(jīng)炎癥，抗炎性亞群(Th2、Tregs)則可以減輕神經(jīng)炎癥，具有腦保護作用。腦卒中發(fā)生后，Th1通過分泌IL-2、IL-12、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和干擾素γ(IFN-γ)等因子誘發(fā)免疫應(yīng)答[5]。Th17則通過產(chǎn)生IL-6、IL-23、IL-17等細胞因子激活基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)并破壞血腦屏障(BBB)的結(jié)構(gòu)。Th2通過分泌抗炎性細胞因子IL-4、IL-13抑制炎癥反應(yīng)進行腦保護[6，7]。Tregs則通過分泌抗炎細胞因子IL-10、IL-35、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)抑制炎癥反應(yīng)進行神經(jīng)保護[8，9]。

1.3 腸道免疫細胞對缺血性腦損傷的影響 腦卒中發(fā)生后，腸道固有層的淋巴細胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和效應(yīng)功能。Benakis等人研究發(fā)現(xiàn)，腸道γδT細胞的數(shù)量在腦卒中后增高，并可以遷移到大腦的軟腦膜[10]，通過產(chǎn)生IL-17加重腦缺血后的炎癥反應(yīng)[11]。雖然Th17也可以產(chǎn)生IL-17,但在急性感染過程中，γδT細胞是產(chǎn)生IL-17的主要細胞[12]。與γδT細胞和Th17相反，Tregs在腦卒中發(fā)生后抑制炎癥反應(yīng)，發(fā)揮神經(jīng)保護方面起重要作用[13]。在腦卒中的中晚期，腸系膜樹突狀細胞(DC)促進CD4+T細胞轉(zhuǎn)化成為Tregs并且激活,腸道微生物通過其代謝產(chǎn)物也可誘導(dǎo)產(chǎn)生Tregs，DC促進Tregs向腸道遷移，抑制產(chǎn)生IL-17的γδT細胞分化，減少了γδT細胞向腦損傷部位的遷移[14]。有研究認(rèn)為，Tregs對γδT細胞的抑制作用可能是通過產(chǎn)生抗炎因子IL-10實現(xiàn)的[10]。Liesz等人發(fā)現(xiàn)，Tregs的缺失能夠增加腦卒中后炎癥細胞(小膠質(zhì)細胞和T細胞)的數(shù)量和激活程度,導(dǎo)致腫瘤壞死因子α(TNF-α)和干擾素c(IFN-c)生成增多，早期拮抗TNF-α和延遲中和IFN-c均能夠阻止Tregs缺乏小鼠腦梗死的增長。

2 缺血性腦卒中與腸道菌群的相互影響

2.1 缺血性腦卒中對腸道菌群的影響 腦卒中后，半數(shù)以上的患者會出現(xiàn)胃腸道并發(fā)癥，包括：腸道菌群失調(diào)、腸道運動障礙、腸道出血等[1]。缺血腦組織和活化的小膠質(zhì)細胞釋放細胞因子，從血液中聚集炎性和免疫細胞到腦組織損傷部位。此外，缺血性腦損傷會導(dǎo)致細胞因子的釋放和迷走神經(jīng)的激活，從會導(dǎo)致腸道通透性增加以及腸道菌群失調(diào)，細菌移位，腸道內(nèi)的炎癥和免疫細胞通過循環(huán)進入到腦損傷部位[15]。腦卒中后，硬壁菌、類桿菌和放線菌等菌屬的豐度顯著降低[16]。有研究發(fā)現(xiàn)，腦卒中和短暫性腦缺血發(fā)作患者腸道菌群多樣性減少[17]。肺部感染是腦卒中后最常見的并發(fā)癥，研究表明，從宿主腸道微生物群到外周組織(即肺)的選擇性細菌移位在腦卒中后感染的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[18]。通常情況下，居住在小腸內(nèi)的細菌在腦卒中后能夠在肺部定植，大腦中動脈阻塞(MCAO)后24 h內(nèi)，肺部的微生物超過60%來自小腸[18，19]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，腦卒中改變了盲腸腸道菌群的組成[18]，該研究結(jié)果顯示：MCAO導(dǎo)致交感神經(jīng)興奮、腸動力下降，阻塞后第3天盲腸內(nèi)的黏液蛋白和杯狀細胞數(shù)量下降且腸道菌群發(fā)生改變。另一項動物研究的結(jié)果也得出了類似的結(jié)論：MCAO引起腸道菌群的顯著變化，表現(xiàn)為幼年和老年小鼠擬桿菌門的相對豐度降低，厚壁菌門的相對豐度增加，最終導(dǎo)致厚壁菌門/擬桿菌門比值(F∶B)增加[20]。

2.2 腸道菌群對缺血性腦卒中的影響 研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群組成的不同會影響缺血性腦損傷的程度，通過糞便菌群移植(FMT)恢復(fù)腦卒中患者正常的腸道菌群，可以改善腦卒中患者的預(yù)后[21]。Chen等人發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT顯著改變?nèi)毖阅X卒中患者的腸道菌群，減輕神經(jīng)功能損害及腦水腫，減少腦梗死體積[22]。眾多的動物實驗也證實了FMT對缺血性腦損傷的保護作用。Singh等人通過動物MCAO模型發(fā)現(xiàn)，在腦卒中后進行FMT治療可部分恢復(fù)腸道菌群的多樣性，顯著減輕缺血性腦損傷[16]。Spychala等人發(fā)現(xiàn)，年輕小鼠的腸道菌群能夠減輕老年小鼠MCAO后的腦損傷程度，而老年小鼠的腸道菌群則能夠加重年輕小鼠MCAO后的腦損傷程度[20]。Benakis等人將阿莫西林敏感(ACsens)和阿莫西林抵抗(ACres)小鼠的糞便移植到經(jīng)阿莫西林(AC)處理后的小鼠上，誘導(dǎo)MACO后發(fā)現(xiàn)ACsens小鼠的腦梗死面積比ACres小鼠減少了54%，且缺血3 d和7 d后，感覺運動功能更好[10]。上述研究結(jié)果證實：腸道菌群對缺血性腦卒中的預(yù)后具有調(diào)節(jié)作用。

3 腸道菌群對缺血性腦卒中后腸道免疫細胞的調(diào)節(jié)

3.1 腸道菌群失調(diào)影響免疫功能 研究表明，腸道菌群在免疫系統(tǒng)的成熟以及穩(wěn)態(tài)的維持過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[23]。腸道菌群由共生菌群和致病菌群共同組成,腸道穩(wěn)態(tài)被外界因素打破,共生菌數(shù)量下降,將會引起免疫系統(tǒng)失調(diào)。共生菌群是T細胞發(fā)育、誘導(dǎo)過程中必不可少的，腸道菌群的失調(diào)可以導(dǎo)致T細胞亞群的失衡進而引發(fā)自身免疫和炎性疾病[24]。此外還有研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群對腦卒中后全身的細胞因子反應(yīng)有顯著影響。與具有老年腸道菌群的小鼠相比，具有年輕腸道菌群的小鼠在MCAO后，保護性細胞因子IL-4和粒細胞集落刺激因子(G-CSF)有顯著增加[20]。

3.2 免疫細胞可能介導(dǎo)缺血性腦卒中與腸道菌群之間的相互作用 共生菌群和腸相關(guān)淋巴組織的相互作用可以調(diào)節(jié)全身免疫。很多研究證明，腸道菌群和胃腸免疫細胞在腦卒中發(fā)病過程中具有重要作用。急性缺血性腦卒中能夠破壞外周免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)，降低腸道運動能力，導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，類桿菌門多樣性降低，腸桿菌科、鏈球菌科等機會致病菌明顯增加。與此同時，腸道菌群也能夠影響缺血性腦卒中的結(jié)果，Winek等人發(fā)現(xiàn) ，抗生素誘導(dǎo)的腸道菌群衰竭會導(dǎo)致MCAO后小鼠存活率顯著降低[25]。以上兩項研究證明了缺血性腦卒中與腸道菌群之間能夠相互作用，而這一過程很有可能與免疫功能有關(guān)。

動物實驗發(fā)現(xiàn)，PP內(nèi)的T細胞和B細胞在腦卒中后24 h顯著減少[26]，這說明缺血性腦卒中能夠影響腸道免疫細胞的數(shù)量。Benakis等人在抗生素誘導(dǎo)的腸道微生物失調(diào)模型中證明，菌群失調(diào)會影響腦卒中后的神經(jīng)炎癥。該研究發(fā)現(xiàn)，阿莫西林可以導(dǎo)致小鼠體內(nèi)Treg細胞增多，從而抑制了小腸γδT細胞表達IL-17，進而減小MCAO后的梗死體積[10]。這說明腸道菌群可以對腦卒中發(fā)生后的免疫細胞功能產(chǎn)生影響。 Singh等人發(fā)現(xiàn)，將腦卒中小鼠的糞便移植到無菌小鼠體內(nèi)，這些受體小鼠在發(fā)生MCAO后，體內(nèi)PP中的Th1和Th17細胞增多，干擾素γ(IFN-γ)和IL-17表達增加，72 h后的梗死體積增大[16]。該研究者在隨后的研究中進一步發(fā)現(xiàn)，發(fā)生MCAO后，無菌小鼠的腦梗死體積比接受正常菌群定植小鼠和無特定病原體(SPF)的小鼠分別大50%和300%，從而得出結(jié)論：腦卒中后，機體存在由腸道菌群控制的，淋巴細胞驅(qū)動的保護性神經(jīng)免疫反應(yīng)[21]。那么，腸道菌群在腦卒中時如何調(diào)節(jié)免疫細胞？目前認(rèn)為很有可能與腸道菌群的代謝產(chǎn)物有關(guān)。免疫性內(nèi)毒素脂多糖(LPS)由腸道菌群產(chǎn)生，能夠直接或者通過激活外周免疫細胞誘導(dǎo)神經(jīng)的免疫炎癥反應(yīng)[17,27]。

4 小結(jié)與展望

固有性和適應(yīng)性免疫細胞負責(zé)腦卒中后的炎癥和免疫反應(yīng)。這些炎癥細胞和免疫細胞在腦卒中后從腸道、脾臟等器官遷移到大腦。腦卒中會導(dǎo)致腸屏障受損，使腸道菌群失調(diào)和細菌移位，通過腸道菌群激活腸道的炎癥和免疫細胞，對腦卒中的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后起到重要作用。所以，腸道菌群很有可能是治療腦卒中的一個新靶點。更好地了解腸道菌群對腦卒中后炎癥和免疫反應(yīng)的影響對腦卒中的防治至關(guān)重要。然而，目前上述相關(guān)結(jié)論大多數(shù)是基于動物研究的結(jié)果，在缺血性腦卒中患者中，腸道菌群引起的炎癥和免疫反應(yīng)以及腦卒中后腸道菌群失調(diào)的變化規(guī)律尚待仔細研究。