综述:微生物群在缺血性脑卒中中的双向调控机制及靶向治疗策略
《Behavioural Brain Research》:Bidirectional Regulatory Mechanisms and Targeted Therapeutic Strategies of the Microbiota in Ischemic stroke
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时间:2025年10月30日
来源:Behavioural Brain Research 2.3
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本综述系统阐述肠道、口腔等部位微生物群与缺血性脑卒中(IS)的双向调控机制,重点解析微生物代谢产物(SCFAs、TMAO、胆汁酸)通过肠-脑轴(GBA)调控神经炎症与免疫稳态的新途径,为IS的精准防治提供创新视角。
缺血性脑卒中(IS)作为全球致残和致死的主要病因之一,其治疗时间窗窄、预后差的临床困境亟待突破。近年来,微生物群作为"人体虚拟器官"的重要角色逐渐凸显,其通过代谢产物、免疫调控和神经内分泌途径与IS形成复杂双向调控网络,为疾病防治开辟了新维度。
肠道微生物群通过产生短链脂肪酸(SCFAs)、三甲胺氧化物(TMAO)和胆汁酸等关键代谢物,构建起与大脑的化学对话桥梁。临床研究发现IS患者存在显著的菌群失调:产SCFAs的厌氧菌和拟杆菌门丰度下降,而机会致病菌(如副拟杆菌、振荡螺旋菌)异常增殖。这种失衡与脑卒中后神经内分泌应激密切相关——IS诱导的儿茶酚胺水平升高会破坏肠道厌氧微环境,进一步抑制有益菌增殖形成恶性循环。
动物模型证实脑损伤可主动诱导肠道菌群紊乱:短暂大脑中动脉闭塞(MCAO)小鼠模型中,厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值失衡,且衰老个体更易出现F/B比值升高的促炎性菌群特征。值得注意的是,脑卒中后肠上皮屏障(IEB)损伤呈现时间依赖性恶化,表现为紧密连接蛋白减少、杯状细胞黏液分泌不足,最终导致微生物易位至肠外器官。肠神经系统(ENS)在缺血类型选择中发挥特异性调控作用,仅永久性局灶性脑缺血(pMCAO)模型会出现肌间神经元的丢失,进而通过调节Treg/Th17平衡影响肠道免疫微环境。
SCFAs(乙酸、丙酸、丁酸)作为肠道菌群分解膳食纤维的产物,可通过组蛋白去乙酰化酶抑制和G蛋白偶联受体(GPCRs)激活发挥抗炎作用。外源性补充SCFAs不仅能重塑菌群结构,还可促进小胶质细胞功能成熟。相反,TMAO通过增强血小板活化和血栓形成加剧动脉粥样硬化进程,其血浆水平与脑卒中严重程度呈正相关。胆汁酸代谢则揭示出更复杂的调控网络:肥胖相关的"促炎型"菌群通过调节胆汁酸7α-脱羟酶活性,改变胆汁酸谱构成,进而激活神经炎症通路。传统中药复方黄芪-红花可通过重塑菌群激活胆汁酸受体,增加抗炎因子IL-10和Treg细胞,展现潜在治疗价值。
肠道菌群通过调控γδ T细胞、树突状细胞(DCs)等免疫群体参与IS病理进程。脑卒中后肠道来源的γδ T细胞可迁移至脑内,与星形胶质细胞协同释放IL-17、TNF-α等促炎因子,招募中性粒细胞浸润缺血灶。DCs作为免疫枢纽,在急性期通过促进Treg细胞分泌IL-10同时抑制促炎细胞分化,重塑神经微环境。小胶质细胞的功能成熟同样受菌群调控,无菌小鼠模型中SCFAs的补充可逆转小胶质细胞发育阻滞,证实菌群-免疫-脑轴的存在。
口腔作为人体第二大微生物库,其菌群失调可通过三种途径影响IS:牙周致病菌(如牙龈卟啉单胞菌)直接侵入循环系统形成菌血症;细菌成分(如脂多糖LPS)激活全身炎症反应;代谢产物破坏血脑屏障(BBB)完整性。鼻腔菌群则通过嗅神经通路和免疫细胞迁移实现与大脑的互动,其中机会致病菌(如肺炎链球菌)的定植可加重神经炎症损伤。
基于菌群调控的治疗策略呈现多元化发展:益生菌/元制剂可增加SCFAs产量;噬菌体疗法精准清除致病菌;工程菌群实现局部递送治疗分子;粪便菌群移植(FMT)重建微生态平衡。值得注意的是,地理环境通过气候、生态等因素影响菌群基线组成,如高海拔地区人群产SCFAs菌群丰度较低,提示个性化治疗需考虑环境因素。
当前研究仍面临技术瓶颈:缺乏实时体内菌群监测手段,动物模型与人类菌群存在差异,临床转化需解决个体化调控难题。未来需结合多组学技术解析关键机制,开发精准干预方案,让微生物群调控成为改善脑卒中预后的新突破口。
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