隋冉冉，山要中，趙興軍，陳南南，劉鳳榮，逄錦晶

急性缺血性卒中和腦出血每年影響全世界數(shù)百萬人，感染是卒中后最常見的并發(fā)癥，肺炎和尿路感染多見，卒中后肺炎可惡化神經(jīng)系統(tǒng)癥狀并增加死亡率[1]。研究表明，預(yù)防性使用抗生素減少了整體感染，但并沒有改善卒中的臨床結(jié)局[2]。卒中后誘導(dǎo)的免疫抑制與卒中后感染密切相關(guān)，已報道的機(jī)制有交感神經(jīng)系統(tǒng)介導(dǎo)的應(yīng)激反應(yīng)、下丘腦-垂體-腎上腺軸功能調(diào)節(jié)、免疫細(xì)胞中的炎癥小體信號傳導(dǎo)[3-5]。

卒中相關(guān)肺炎最常見的微生物是人類腸道典型的機(jī)會性細(xì)菌。腸道菌群的易位和傳播是卒中后肺炎的重要原因[6]。腸道和大腦通過神經(jīng)（中樞、自主、腸道神經(jīng)系統(tǒng)）、激素（內(nèi)分泌系統(tǒng)）、免疫（先天性和獲得性免疫系統(tǒng)）等途徑進(jìn)行雙向通信，這些途徑被稱為腸-腦軸（gut-brain axis，GBA），腸道菌群及其衍生物可通過調(diào)節(jié)GBA信號傳導(dǎo)影響大腦功能，同時卒中也可導(dǎo)致腸道運(yùn)動功能障礙，增加腸道屏障通透性和腸道菌群及其代謝產(chǎn)物易位入血液，加重炎癥反應(yīng)[7]。因此，腸道菌群被認(rèn)為在卒中后肺炎中有重要作用。本文就腸道菌群與卒中后肺炎的相關(guān)性進(jìn)行綜述，以期促進(jìn)卒中后肺炎靶向治療策略的發(fā)展。

1 腸道菌群與卒中后肺炎

1.1 腸道菌群 腸道菌群是寄居于人體胃腸道內(nèi)數(shù)以億計的微生物群體，主要由細(xì)菌組成，其中98%的腸道菌歸屬于擬桿菌門（51%）、厚壁菌門（48%）、變形菌門和放線菌門四大細(xì)菌門，其他菌門數(shù)量相對較低[8]。腸道微生物可通過GBA調(diào)節(jié)人體的消化、代謝、免疫和神經(jīng)功能，從而維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。此外，腸道菌群是T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的中心調(diào)節(jié)器，在免疫系統(tǒng)成熟中起重要作用。腸道微生物產(chǎn)生必需的生物活性代謝物，如短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）、亞硝酸鹽、氧化三甲胺（trimethyl amine N-oxide，TMAO）、吲哚和硫化氫等，這些代謝產(chǎn)物可影響心腦血管系統(tǒng)，如SCFA具有免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)活性特征[9-10]，可通過組蛋白乙?；嚓P(guān)的表觀遺傳改變、細(xì)胞增殖和G蛋白耦聯(lián)受體激活等多種機(jī)制調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞的生理功能；TMAO水平增高可以增加內(nèi)皮活性氧的產(chǎn)生，減弱內(nèi)皮介導(dǎo)的血管舒張作用，與動脈粥樣硬化型缺血性卒中、卒中后并發(fā)癥呈正相關(guān)[11]。

1.2 卒中后肺炎的病原體可能源于宿主內(nèi)部 既往研究顯示，雖然卒中后感染的發(fā)病率很高，但識別病原體較困難。有研究成功在卒中后感染患者的血液、尿液或痰中培養(yǎng)出致病菌，其中有70%是人類腸道內(nèi)的共生菌（腸球菌、大腸桿菌和摩氏摩根菌）[12]。為了確定卒中后感染是通過宿主（內(nèi)源性）還是環(huán)境（外源性）獲得的而進(jìn)行的小鼠腦缺血-再灌注損傷模型研究結(jié)果顯示，特定病原體設(shè)施內(nèi)飼養(yǎng)的小鼠，使小鼠體存在該病原體（簡稱SPF小鼠），在卒中發(fā)作后24 h內(nèi)的肺組織中培養(yǎng)出該病原體，且SPF小鼠的肺勻漿分析顯示支氣管肺泡灌洗液中細(xì)胞數(shù)量增加、肺部中性粒細(xì)胞浸潤顯著增加/肺水腫等肺炎的典型特征；但在出生和飼養(yǎng)過程中沒有接觸到任何活的微生物的小鼠，培養(yǎng)為體內(nèi)細(xì)菌缺失的無菌小鼠（簡稱GF小鼠），在卒中發(fā)作后肺組織中未培養(yǎng)出細(xì)菌。提示卒中后感染可能源于宿主內(nèi)部，而非環(huán)境。

1.3 腸道菌群失調(diào)加重卒中后肺炎 生理狀態(tài)下，腸道菌群維持機(jī)體動態(tài)平衡，但藥物、飲食、年齡、腸道動力異常及免疫功能障礙等可使腸道微生物的組成、多樣性和數(shù)量發(fā)生改變，出現(xiàn)腸道菌群失調(diào)[13]，從而導(dǎo)致GBA信號傳導(dǎo)障礙，影響腸道免疫和神經(jīng)免疫狀態(tài)，促發(fā)炎癥反應(yīng)。一項(xiàng)缺血性卒中小鼠模型研究顯示，卒中后小鼠肺組織的微生物群增加，微生物計數(shù)增多，回腸和結(jié)腸的微生物數(shù)量明顯減少，表明在腸腔內(nèi)有細(xì)菌菌株的消耗或者在卒中后有細(xì)菌從腸腔內(nèi)轉(zhuǎn)移到肺中[14]。有研究在使用Source Tracker算法揭示卒中后小鼠肺部播撒微生物群落的可能來源時發(fā)現(xiàn)，卒中后小鼠肺微生物群中約50%的細(xì)菌群落來自盲腸和大腸[15]。通過16S核糖體RNA（16S rRNA）基因測序鑒定分離菌落的研究結(jié)果顯示，卒中后肺組織中大腸桿菌、志賀菌、多種鏈球菌、乳酸桿菌、納斯達(dá)短波單胞菌和sciuri葡萄球菌豐度顯著升高，而上述菌株均是可導(dǎo)致嚴(yán)重或致命性肺炎的機(jī)會性致病菌[16-17]。

2 腸道菌群與卒中后肺炎相關(guān)性機(jī)制

2.1 腸道功能障礙與卒中后肺炎

2.1.1 卒中后腸道功能障礙 胃腸道功能障礙是腦損傷患者的常見并發(fā)癥，實(shí)驗(yàn)大鼠創(chuàng)傷性腦損傷在損傷后3 h內(nèi)可出現(xiàn)嚴(yán)重的黏膜萎縮和腸上皮細(xì)胞緊密連接斷裂，并可持續(xù)7 d[18]。腸上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞通過細(xì)胞間連接復(fù)合物緊密結(jié)合在一起，細(xì)胞間連接復(fù)合物調(diào)節(jié)細(xì)胞旁通透性，對上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞屏障的完整性至關(guān)重要[19]。卒中可降低腸道屏障的上皮間質(zhì)阻力，使上皮細(xì)胞間緊密連接間隙增大，出現(xiàn)腸上皮屏障功能障礙。

腸道上皮屏障的改變可使腸道內(nèi)細(xì)菌或細(xì)菌產(chǎn)物易位，促進(jìn)炎癥發(fā)生[14]。在回腸中，缺血性卒中上調(diào)先天免疫應(yīng)答相關(guān)基因的表達(dá)（如補(bǔ)體途徑），下調(diào)趨化因子途徑。通路分析顯示缺血性卒中誘導(dǎo)可使補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)和核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路上調(diào)，并使凋亡通路下調(diào)，提示缺血改變了上皮細(xì)胞死亡和再生之間的正常平衡。缺血不改變回腸CX3CR1+巨噬細(xì)胞的數(shù)量，但細(xì)胞類型特征基因的表達(dá)分析顯示巨噬細(xì)胞相對樹突狀細(xì)胞的激活增加，更有利于局部固有免疫應(yīng)答?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)表明卒中后腸道屏障功能障礙加重了炎癥反應(yīng)。

2.1.2 交感神經(jīng)調(diào)節(jié)對腸道通透性和卒中后肺炎的影響 腸黏膜高度受內(nèi)源性（腸內(nèi)）和外源性（交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)）神經(jīng)纖維支配，這些神經(jīng)纖維可調(diào)節(jié)腸道功能[20]。對回腸黏膜下神經(jīng)叢神經(jīng)元密度的定量分析顯示卒中后小鼠有顯著的神經(jīng)元丟失，進(jìn)一步分析特異性神經(jīng)元亞群（VIP+、NPY+、TH+、ChAT+和nNOS+），發(fā)現(xiàn)黏膜下膽堿能ChAT+細(xì)胞缺失，腎上腺素能神經(jīng)元和膽堿能神經(jīng)元的比值從假手術(shù)小鼠的4∶10變化到卒中后小鼠的6∶10，提示腸道黏膜下神經(jīng)叢腎上腺素能和膽堿能信號轉(zhuǎn)導(dǎo)失衡。膽堿能信號通路的減少已被證明能刺激促炎癥免疫反應(yīng)，而膽堿能信號通路的激活可阻止創(chuàng)傷性腦損傷誘導(dǎo)的腸道和腦血管通透性增加[21-23]。已有研究證明卒中后腎上腺素能可介導(dǎo)全身免疫抑制，用普萘洛爾或美托洛爾抑制β-腎上腺素能受體可恢復(fù)卒中誘導(dǎo)小鼠的腸道通透性，使卒中后小鼠的肺、肝和脾中檢測到的細(xì)菌數(shù)量顯著減少，減輕炎癥反應(yīng)[3]。

2.2 腸道代謝產(chǎn)物與卒中后肺炎 膽汁酸（bile acid，BA）是具有抗菌活性和免疫及腸道屏障調(diào)節(jié)功能的腸道菌群代謝產(chǎn)物[24]。肝臟一級BA由膽固醇合成，由腸道微生物代謝生成二級BA，二級BA主要通過門靜脈返回肝臟[25]。缺血后BA代謝異常，使回腸中Cyp27a1 mRNA、肝臟中甾體5-β-還原酶醛酮還原酶家族1成員D1（aldo-keto reductase family 1 member D1，AKR1D1）mRNA的表達(dá)增加，AKR1D1參與膽固醇代謝和皮質(zhì)醇代謝的替代途徑，加重了卒中后應(yīng)激反應(yīng)。此外，缺血降低了盲腸內(nèi)二級和一級BA含量，可促進(jìn)致病性共生微生物的過度生長[26]，從而促進(jìn)卒中后肺炎的發(fā)生。

研究表明產(chǎn)丁酸鹽腸道厭氧細(xì)菌的豐度較低是卒中后感染的一個獨(dú)立預(yù)測因子[27-28]，進(jìn)一步證明了腸道微生物在抵抗感染方面的重要性。丁酸鹽可增強(qiáng)體外單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的抗菌活性[29]，并增加體內(nèi)細(xì)胞對呼吸道病原體的抗菌耐藥性[30]。丁酸的免疫調(diào)節(jié)能力歸因于其抑制循環(huán)白細(xì)胞內(nèi)的組蛋白去乙?；负蚼TOR信號通路的潛能，提供宿主對入侵病原體的平衡反應(yīng)[31]?？傊?，產(chǎn)丁酸鹽腸道細(xì)菌的減少與卒中及其相關(guān)感染有關(guān)。

2.3 腸道細(xì)菌易位與卒中后肺炎 卒中后小鼠肺中選擇性共生細(xì)菌相對豐度的增加表明卒中導(dǎo)致宿主體內(nèi)對腸道菌群的免疫或屏障防御系統(tǒng)受損。一項(xiàng)將共生菌糞腸球菌灌胃至GF小鼠，觀察其在卒中誘導(dǎo)后的易位和傳播情況的研究表明：在糞腸桿菌定植24 h后，卒中誘導(dǎo)的GF小鼠的糞腸球菌轉(zhuǎn)位和播散到周圍組織，包括肺、肝、脾[35]。此外，一項(xiàng)將大腸桿菌菌株ATCC700927（編號32）灌胃至SPF小鼠的實(shí)驗(yàn)表明，卒中后小鼠的血液及肺組織顯示標(biāo)記大腸桿菌培養(yǎng)陽性[36]。這些接種實(shí)驗(yàn)提供了卒中后宿主腸道菌群移位可引起卒中后感染的證據(jù)。

值得注意的是，任何來自腸道的病原體在進(jìn)入體循環(huán)之前，都有可能通過門靜脈被肝臟過濾。從腸道到肝臟的血液供應(yīng)通過蜂窩狀的肝竇滲透，其中血液流動減慢，從而使血源性抗原最大限度地暴露在肝臟細(xì)胞中[6]。卒中后細(xì)菌向肺的傳播可能有多種途徑，包括直接從小腸或間接從腸道經(jīng)肝臟傳播。然而，細(xì)菌易位和傳播的機(jī)制是復(fù)雜的，且很大程度上是未知的。

3 腸道菌群調(diào)節(jié)在卒中后肺炎中的治療效果

動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究結(jié)果表明，腸道菌群的易位和傳播可能是卒中后感染的原因。因此，通過使用益生元、益生菌、合生元和來自正常供體的糞便細(xì)菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）來調(diào)節(jié)腸道菌群的健康狀態(tài)以預(yù)防和治療卒中后感染有望成為新的治療策略[32]。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在卒中小鼠模型中，每天口服益生菌混合物（短雙歧桿菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌和保加利亞乳桿菌），共14 d，可減輕小鼠肺炎的嚴(yán)重程度并顯著改善神經(jīng)功能缺損癥狀[33]。在卒中誘導(dǎo)模型中，F(xiàn)MT可減小病灶體積，減輕卒中后感染等并發(fā)癥，改善卒中預(yù)后[34]。宏基因組學(xué)分析表明，F(xiàn)MT使卒中引起的腸道菌群失調(diào)正?；?，并部分恢復(fù)了嚴(yán)重梗死小鼠的腸道微生物多樣性。盡管上述研究表明益生菌、益生元和FMT有助于在卒中患者中建立良性循環(huán)，但FMT臨床應(yīng)用的不良反應(yīng)還不明確，其有益作用的確切機(jī)制在很大程度上仍然是未知的，應(yīng)進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

腸道菌群被認(rèn)為是卒中后感染的新途徑，卒中后感染與來自宿主腸道微生物群的選擇性菌株的傳播有關(guān)，這些菌株可能在易位后具有致病性。卒中干擾了體內(nèi)平衡的神經(jīng)免疫代謝網(wǎng)絡(luò)，使腸道上皮屏障抗性降低、腸道內(nèi)補(bǔ)體和NF-κB激活、腸道調(diào)節(jié)性T細(xì)胞數(shù)量減少、腸道淋巴細(xì)胞向γδT細(xì)胞和輔助性T細(xì)胞1/輔助性T細(xì)胞17表型轉(zhuǎn)移，增加腸道通透性，損害宿主抗菌能力和腸道屏障，促進(jìn)共生細(xì)菌的移位和傳播?？傊X、免疫系統(tǒng)、腸道微生物之間的雙向通信突出了卒中后微生物系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜性，其相互作用的機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。