综述：新生儿缺氧缺血性脑损伤中的肠-脑-免疫相互作用

《Molecular and Cellular Pediatrics》：Gut-brain-immune interactions in neonatal hypoxic–ischemic brain injury

　　

背景：新生儿缺氧缺血（HI）是导致儿童死亡和神经发育障碍的主要原因。尽管治疗性低温是目前唯一临床确立的治疗方法，但仍有相当比例的受影响婴儿预后不良。过去对机制的理解主要集中于脑部，然而肠道和免疫系统逐渐被认为是脑损伤、恢复和神经发育的主动调节因子。主体：肠道菌群调节小胶质细胞成熟、髓鞘形成和血脑屏障完整性。新生儿HI诱导肠道菌群失调和屏障功能障碍，与神经炎症相关。首先，动物模型中的粪便微生物群移植实验提示存在因果关系。临床数据证实HIE婴儿存在微生物扰动，但抗生素暴露和NICU环境是潜在混杂因素。在免疫系统层面，HI影响的婴儿中已证实存在外周先天性和适应性免疫反应的失调，部分改变持续至学龄期。尽管在成人卒中模型中已充分描述了微生物群-免疫相互作用，但这些免疫反应的微生物群维度仍基本未被探索。治疗候选物包括益生菌、人乳低聚糖和丁酸盐，每种在临床前研究中均有初步支持，但尚未在HIE中完成临床试验。结论：将新生儿HI重新定义为一种全身性肠-脑-免疫疾病，为辅助治疗和生物标志物发现开辟了新可能性。进展需要纵向多组学临床队列、按性别和疾病分期分层的临床前分析，以及针对微生物组的干预措施的严格评估。

论文主体内容总结如下：

**肠道微生物群、中枢神经系统与免疫系统发育之间的相互作用**

**微生物群与脑发育**：肠道微生物群积极参与中枢神经发育过程，包括神经发生、髓鞘形成、血脑屏障形成和小胶质细胞成熟。比较无菌（GF）小鼠与传统定植小鼠的研究表明，母体和早期生命微生物暴露塑造小胶质细胞发育，并可能导致自闭症谱系障碍样行为，这些行为可通过产后微生物或代谢物补充部分逆转。健康的微生物组对于关键神经发育窗口期的皮质髓鞘形成也是必需的。机制上，短链脂肪酸（SCFA）丁酸盐促进髓鞘再生，而微生物代谢物4-乙基苯基硫酸酯（4EPS）损害少突胶质细胞成熟并破坏边缘区域的髓鞘形成，导致焦虑样行为。然而，许多研究依赖于完全GF小鼠的终末表型分析或超越早期产后窗口的治疗，使得精确的发育窗口和塑造脑发育的特定微生物分类群定义不足。一项针对极度早产儿的研究表明，克雷伯菌过度生长可高度预测脑损伤，并与促炎状态、γδ T细胞水平升高和足月等效年龄时神经保护剂分泌减少相关。尽管这类研究提供了微生物组-免疫系统-中枢神经系统三角联系，但长期随访数据同样重要，且因果关系需要证明。最近描述了新生儿微生物组与人类脑发育之间的因果关系：肠道微生物多样性和均匀度较高的婴儿表现出更好的认知表现，并且将这些婴儿的粪便微生物群移植（FMT）到GF小鼠中可转移增强的记忆功能，与Phocaeicola、Bacteroides和Bifidobacterium的富集相关。

**微生物群与免疫系统发育**：GF小鼠和围产期抗生素暴露模型的研究定义了出生后不久免疫成熟的关键窗口期。微生物多样性降低或早期生命抗生素暴露与人类过敏性疾病风险增加相关。在小鼠中，微生物群对于调节性T细胞和TH17细胞的发育至关重要。早期微生物暴露也支持先天γδ T细胞的诱导，同时限制促炎性iNKT细胞的积累，这些细胞在缺乏新生儿微生物暴露时在成年期扩增，增加结肠炎易感性。在髓系方面，小鼠围产期抗生素暴露诱导中性粒细胞减少症并增加败血症易感性，可通过年龄匹配的微生物群重建部分逆转。这些观察结果共同强调了微生物群在塑造平衡免疫反应中的基础作用，对健康和疾病具有终身影响。在分子水平，微生物群衍生的代谢物，尤其是SCFAs，调节免疫编程，包括与T细胞分化和功能相关的表观遗传修饰。微生物代谢物也调节先天免疫启动，尽管潜在机制取决于背景，且许多数据来自成人研究。围产期微生物组代谢物对发育中免疫细胞表观遗传编程的影响刚刚开始被理解。反向方向，即外周免疫细胞如何塑造微生物组，研究相对较少。在成年小鼠中，胸腺外生成的外周Tregs调节肠道微生物群的代谢功能。在新生儿中，髓系来源的抑制细胞（MDSCs）积累减少与微生物组组成改变同时发生，但直接的因果关系仍有待确立。

**免疫对脑发育的贡献**：生理性中枢神经系统发育依赖于一系列免疫信号，包括TLR信号、细胞因子和补体蛋白，这些信号有助于神经发生和突触精炼。免疫细胞与脑发育之间的相互关系通过小胶质细胞得到最佳说明。尽管传统上认为脑具有免疫豁免，但人类和小鼠脑中脑驻留T细胞的发现和表征正在挑战这一范式。T细胞亚群，包括脑膜间隙和脉络丛中的调节性T细胞，与社交和认知行为相关，但许多研究依赖于成年小鼠，留下观察到的脑功能障碍是否源于发育期的问题。一项在Rag2^-/-小鼠中的研究表明，过继转移新生儿淋巴细胞可拯救空间记忆缺陷。这些发现表明淋巴细胞可在脑发育过程中介导神经可塑性，尽管介导这些效应的特定淋巴细胞亚型仍不清楚。此外，与新生儿微生物组成熟的直接联系缺失。自闭症谱系障碍（ASD）中肠道微生物群和脑驻留CD4⁺ T细胞共同塑造行为结果，说明了肠道、免疫系统和脑在神经发育中的三角关系的临床相关性。

**新生儿缺氧缺血对微生物组的影响**

**临床证据**：虽然几项研究表明肠道微生物群与免疫系统之间存在联系，但这些研究主要关注早产儿，且很少包括神经学终点。在足月HIE中，数据非常有限。在一项包含28名接受治疗性低温（HT）的HIE新生儿的队列中，中位年龄68小时采集的粪便样本（其中20名婴儿在151小时随访）与19名健康新生儿单次粪便样本进行了比较。HIE/HT组显示出较低的微生物多样性和较高的葡萄球菌比例。一项对9名HIE和8名对照婴儿的两年随访报告称，HIE/HT对整体肠道微生物组成或代谢谱无显著影响，尽管HIE/HT组中α多样性和拟杆菌属丰度降低。这两项研究共享临床HIE微生物组研究的典型局限性：样本量小、抗生素暴露的组间差异（所有HIE/HT婴儿与基本无抗生素暴露的对照组）、分娩方式不匹配、NICU入院、母婴分离和喂养方案。总之，有限的临床证据指向HIE/HT婴儿的微生物组改变，但HI损伤本身、抗生素和其他混杂因素（如NICU环境和喂养实践）的相对贡献尚无法区分。迫切需要具有适当分层和标准化神经发育终点的稳健、良好对照的纵向队列。

**实验证据**：母体微生物扰动、母体炎症与神经发育障碍之间的关系相对明确。对于HI等产后有害事件，证据更为零散，但最近的研究揭示了初步机制见解。在一种小鼠HIE模型中，从胚胎第15天开始抗生素治疗，并在产后第5天（P5）选择性产后重新定植致病性大肠杆菌或共生婴儿双歧杆菌，结果显示后者减弱了HI诱导的细胞因子改变，而前者则放大了它们。然而，总体脑水肿未受影响。该研究承认的一个潜在局限性是抗生素通过母体饮用水给药，妨碍了关于幼崽肠道和全身暴露于抗生素的结论。此外，未建立因果关系。HI诱导的微生物组变化与神经炎症之间的因果关系最近通过粪便微生物群移植（FMT）实验提供。HI后3天，HIE大鼠中变形菌门（特别是肠杆菌科和普雷沃菌属）丰度增加，伴随着肠道组织中紧密连接蛋白表达降低、循环脂多糖（LPS）增加和海马区神经炎症反应增强。从假手术动物向HI受体进行FMT可改善这些变化，而从HI动物向假手术受体进行FMT足以诱导神经炎症。从产后第7天开始口服地塞米松（DEX）可减少全身和结肠细胞因子，并改善长期结局。开放性问题涉及FMT定植的功效，以及考虑到DEX对新生儿脑的潜在神经毒性作用，在临床转化前需要进一步验证。一项补充研究将这些观察结果扩展到潜在分子通路。在新生大鼠HIE模型中，HI后3天肠道微生物群再次富集变形菌门，肠杆菌科过度生长，伴随肠道屏障渗漏和循环LPS升高。结肠和海马区均富集炎症信号通路，机制上将微生物组失调与TLR4/MyD88/NF-κB驱动的神经炎症联系起来。然而，与前述研究类似，HI后微生物变化的观察期仅限于最初72小时。微生物群落是否恢复到假手术样状态、稳定在扰动构型或通过独特的亚急性表型转变，仍不清楚。这些时间变化可能对脑病理生理过程以及外周免疫细胞功能特别相关。例如，脑浸润中性粒细胞在急性和亚急性疾病阶段表现出疾病阶段依赖的表型和功能二分性。将微生物组特征与演化和消退的神经炎症反应对齐，需要在未来研究中探讨。除了微生物群落本身，HI改变肠道结构和肠道免疫，包括上皮细胞中促炎细胞因子表达增加和紧密连接蛋白表达降低。此外，在早产羊全身HI模型中，肠道T细胞数量和中性粒细胞升高，平滑肌厚度增加，这些改变可能损害收缩力。微生物组塑造的外周免疫细胞对脑损伤的贡献在成人卒中中已有充分描述，但在新生儿HI中尚未研究。

**新生儿HI中的脑-免疫相互作用及其与微生物组的联系**

**小胶质细胞**：小胶质细胞是脑的组织驻留巨噬细胞，是新生儿HI后继发性炎症损伤的主要细胞驱动因素。然而，其作用比简单的效应器-损伤关系更复杂。小胶质细胞同时调节生理性神经发育过程（突触修剪、少突胶质细胞支持、血管模式化）并对损伤做出反应，关键发育窗口期的促炎激活会破坏连接性和髓鞘形成。相反，在P7大鼠短暂大脑中动脉闭塞前通过脑内氯膦酸盐脂质体选择性清除小胶质细胞会增加损伤体积和细胞因子积累，表明小胶质细胞也参与内源性防御。因此，小胶质细胞并非绝对有害，而是背景依赖的贡献者，其净效应取决于激活状态、时机和发育阶段。这种功能可塑性反映在HI后小胶质细胞的动态表型谱中。促炎性小胶质细胞激活通过减少Wnt/β-连环蛋白信号传导与白质损伤机制性相关，而在早产相关脑损伤的临床前模型中，用小胶质细胞靶向Wnt激动剂药理学恢复该通路可防止髓鞘形成不足和行为缺陷。这些发现强调，相关治疗靶点并非小胶质细胞本身，而是在特定发育窗口期驱动其向损伤性或再生性表型激活的分子调节因子。小胶质细胞成熟、形态和先天免疫反应性取决于宿主微生物群。GF小鼠表现出全局性小胶质细胞缺陷，部分可通过微生物重新定植和SCFA受体FFAR2在稳态条件下介导的SCFA驱动的小胶质细胞稳态来挽救。在新生儿HI中，变形菌过度生长和肠道屏障失败与新生大鼠小胶质细胞激活相关，并且来自HI动物的FMT进入抗生素处理的受体可重现小胶质细胞激活和认知缺陷。这些发现提供了因果证据，表明啮齿动物HIE模型中失调的新生儿微生物组足以驱动HI后小胶质细胞病理学。这是否适用于人类HIE，以及HI诱导的小胶质细胞激活是否反过来通过例如迷走神经传出、HPA轴信号或通过受损血脑屏障的细胞因子渗漏塑造发育中的肠道微生物组，仍有待探索。

**外周免疫细胞**：新生儿免疫是严格编程的而非缺陷性的，平衡宿主防御与预防微生物幼稚生物体中的过度炎症。新生儿免疫细胞产生强大效应反应的能力在HI引起的无菌性炎症中显而易见。新生儿微生物组如何在免疫和微生物同时成熟的窗口期塑造这些群体，以及HI如何可能干扰这种共同进化，基本上未被探索。以下部分讨论不同的免疫细胞群体，重点关注已确定的HI脑损伤机制，以及关于与肠道微生物组潜在双向相互作用的可推断内容。临床前和临床数据显示损伤后最初几小时内可出现外周中性粒细胞增多症，与足月新生儿脑病（NE）患儿的不良神经发育结局相关。NE婴儿的中性粒细胞表现出失调、预激活的谱，并且在中度至重度NE婴儿的血清和脑脊液中检测到升高的中性粒细胞相关炎症细胞因子（如IL-8）。NE婴儿中性粒细胞的预激活谱得到CD11b和TLR-4表达增加的支持，后者与死亡率相关。中性粒细胞在受损脑内的功能在患者中仍难以评估。最近在小鼠模型中的临床前工作显示双相中性粒细胞浸润模式，在HI后1天和7天出现峰值。这两波功能上是二元的，早期浸润的中性粒细胞表现出过度激活、组织损伤的表型，而晚期浸润的中性粒细胞表现出促血管生成表型，支持血管和少突胶质细胞再生。急性中性粒细胞耗竭具有神经保护作用，而延迟耗竭则损害再生并恶化年轻成年期的髓鞘形成和行为结果，表明与微胶质细胞类似，治疗靶点不是中性粒细胞本身，而是特定疾病阶段下的特定表型。微生物群-中性粒细胞联系在成人卒中中有充分记录，其中中性粒细胞表型和功能受微生物群调节。关于新生儿中性粒细胞，研究仅限于感染背景。小鼠围产期抗生素暴露诱导中性粒细胞减少症并增加败血症易感性，两者均可通过年龄匹配的微生物群重建逆转，表明新生儿微生物组靶向中性粒细胞区室。NE新生儿常规接受的全身性抗生素暴露是否可能通过调节微生物组来塑造中性粒细胞区室，仍是一个悬而未决的问题。此外，NE婴儿中观察到的预激活、高TLR-4的中性粒细胞表型是否反映微生物组衍生的启动，例如继发于肠道屏障功能障碍的全身LPS暴露增加，是一个额外的假设。Richter等人描述的双相中性粒细胞动力学为这个问题增加了一个时间层，急性过度激活阶段与已记录的肠道屏障失败和变形菌主导的菌群失调窗口重合，而再生阶段则落入一个肠道微生物组尚待表征的窗口。HI诱导的中性粒细胞增多症和肠道中中性粒细胞积累增加是否反过来改变正在建立的微生物群落，也是未知的。与年龄匹配的对照组相比，NE新生儿、NE后学龄儿童和脑瘫儿童中，恒定自然杀伤T细胞（iNKT）和Vδ2 γδ T细胞有所扩增。在体外刺激后，来自NE新生儿的T细胞、NK细胞和Vδ2 γδ T细胞产生比对照细胞更多的炎症细胞因子，提示先前有过启动。在早产儿尸检脑组织以及围产期HI的小型和大型动物模型中，也检测到大量γδ T细胞。在早产等效啮齿动物中，耗竭这些细胞可提供针对HI诱导脑损伤的神经保护。微生物群联系对于这些非常规淋巴细胞群体似乎特别相关，因为它们是微生物群最敏感的亚群之一。在新生儿期（而非成年期）用常规微生物群定植GF动物，可保护免受粘膜iNKT积累和相关结肠炎病理的影响，定义了一个关键窗口期，在该窗口期内微生物暴露限制iNKT区室。NE婴儿中记录的持续至学龄期的iNKT扩增是否可能与HI相关的围产期微生物扰动有关，甚至由其引起，仍有待澄清。人类γδ T细胞发育同样受早期微生物暴露塑造，成年小鼠的研究表明，肠道驻留γδ T17细胞迁移至受损脑，参与脑缺血性损伤。除了受损脑，穹窿下器（对维持脑稳态很重要）中的实质T细胞由肠道微生物群启动，并从胃肠道和脂肪组织运输到脑，其数量受肠道微生物改变调节。在脑实质之外，脑膜含有驻留γδ T细胞群体，通过IL-17产生调节成年小鼠突触可塑性和短期记忆。此外，肠道许可的IFNγ产生NK细胞归巢至脑膜，并在中枢神经系统炎症期间塑造免疫调节性星形胶质细胞表型。这些发现表明存在更一般的肠-脑膜免疫回路，其在产后时期的个体发生以及HI诱导的菌群失调对其可能的破坏仍有待研究。此外，如成人中描述的肠到脑T细胞运输是否在新生儿期建立，以及新生儿HI的潜在影响，也有待探索。与年龄匹配的对照组相比，NE和脑瘫新生儿及学龄儿童中循环B细胞数量升高。虽然B细胞对新生儿HI脑损伤的贡献仍不清楚，但通过围产期暴露于嗜酸乳杆菌和两歧双歧杆菌的益生菌干预，最近在新生啮齿动物中证明了双向B细胞-微生物群关系，导致断奶时肠道中B细胞频率降低。来自成年动物工作的肠脑联系揭示，肠道教育的IgA产生浆细胞归巢至硬脑膜静脉窦，其B细胞受体库反映肠道，并赋予针对到达中枢神经系统的血源性病原体的保护。这条肠-脑膜轴是否在微生物组和脑膜免疫区室共同成熟的产后窗口期建立，以及HI诱导的菌群失调是否破坏其组装，仍未知。

综合现有实验和临床发现，提出了合理的机制假设，但尚未在人类新生儿HIE中得到证实。如动物模型所示，HI导致特定细菌分类群（如肠杆菌科）富集，并伴有肠道屏障功能紊乱，导致免疫刺激性细菌化合物（如LPS）全身性增加，通过小胶质细胞中的TLR4信号传导介导神经炎症，但也可能通过外周免疫细胞启动，这可能解释NE婴儿中记录的中性粒细胞预激活和非常规T细胞扩增表型。鉴于外周免疫细胞在HI病理生理学中的复杂作用，微生物群启动的白细胞亚群可能本身参与组织损伤或在后期疾病阶段促进恢复。在所有疾病阶段恢复菌群平衡可能改善短期和长期神经发育结局。然而，迄今为止，实验和临床上仍存在几个证据空白。例如，该综合主要适用于接受治疗性低温的中度至重度足月近足月HIE婴儿，而支持机制数据来自P7早产等效啮齿动物模型（未接受低温治疗）的研究。

**靶向肠-脑-免疫轴：治疗策略**

超越治疗性低温的辅助神经保护在临床上迄今难以建立。III期HEAL试验显示，在低温基础上加用高剂量促红细胞生成素并未降低死亡或神经发育障碍，尽管达到了目标药物暴露。别嘌呤醇作为低温辅助治疗正在III期评估中（ALBINO，NCT03162653）；统计分析计划已发表，主要两年结局正在等待。褪黑素仍处于早期阶段和实验性阶段，多中心ACUMEN研究设计为首次人体I期安全性和剂量递增试验，评估低温期间静脉注射褪黑素。这些试验均未专门靶向肠-脑-免疫轴，而是集中于低温辅助下的全身性或直接神经保护机制。鉴于成功有限，微生物组导向的提议必须克服重大障碍以证明其临床价值。新生儿HI的微生物组导向策略可以按照从最不靶向到最靶向的操纵谱排序，从全群落转移开始，到单一细菌代谢物补充结束。在该谱最宽泛的一端，啮齿动物中的FMT被证明可在健康受体中重现损伤表型，表明失调的群落足以驱动神经炎症。在未来的分析中，需要确定需要替换或补充的特定细菌分类群，因为FMT在极度脆弱的早产儿中引起安全问题，在近期内不太可能解决。一个更靶向的替代方案是引入定义明确的细菌菌株。益生菌干预可改善神经发育障碍动物模型中的症状，围产期暴露于嗜酸乳杆菌和两歧双歧杆菌可深刻改变肠道、肝脏、肺和胸腺中的免疫细胞组成。特定微生物群对免疫系统正常发育的重要性最近也在足月出生婴儿中显示，表明缺乏双歧杆菌，特别是宏基因组中用于人乳低聚糖（HMO）利用的基因耗尽，与早期生命全身性炎症和免疫失调相关。该研究得到一项额外干预性多中心、双盲、安慰剂对照III期试验的补充，该试验包括643名早产儿，随机分配接受长双歧杆菌婴儿亚种、动物双歧杆菌乳亚种和嗜酸乳杆菌补充剂与安慰剂。尽管未包括神经保护终点，但该治疗导致微生物组在属和种水平上重新平衡至健康足月儿的菌群平衡谱，且无不良安全信号。关于神经发育结局，数据有限。最近一项包括60名极度早产儿的多组学研究提供了脑成熟缺陷与微生物组和免疫细胞反应改变之间的首次关联。然而，该队列中的每日益生菌给药并未完全保护免受围产期白质损伤。迄今为止，缺乏新生儿HIE诱导脑损伤背景下的临床研究，且益生菌在新生儿HI模型中的神经保护临床前证据罕见。在HI+LPS联合大鼠模型中，多菌株益生菌减弱了小胶质细胞激活和产后癫痫发作，恢复了皮质GABA能中间神经元，并升高了粪便和脑脊液中的丁酸盐。在遭受HI的新生小鼠中，在母体抗生素耗竭后选择性产后重新定植婴儿双歧杆菌，与致病性大肠杆菌重新定植相比，减少了促炎细胞因子。此外，在LPS攻击的新生大鼠中，动物双歧杆菌乳亚种预处理减弱了中枢和外周免疫反应，具有神经保护作用。尽管菌株、剂量和损伤类型存在异质性，这些研究提供了益生菌神经保护的初步迹象，但需要进一步系统研究，采用明确治疗设计。靶向微生物组的互补途径是通过选择有益分类群的底物，而不是引入分类群本身。益生元，即选择性促进有益细菌生长的非消化性底物，已被证明可改变肠道微生物组组成和肠道免疫功能。人乳低聚糖（HMOs）作为双歧杆菌和拟杆菌的选择性益生元，以及作为粘膜免疫和发育中脑的直接调节剂。机制上，在成年小鼠中显示，3'-/6'-唾液酸乳糖可防止应激源诱导的焦虑样行为和齿状回神经发生缺陷。在足月新生儿HI模型中直接评估益生元或特别是HMO介导的神经保护尚不可得，但HMOs在产前炎症联合产后缺氧诱导的早产相关脑损伤模型中显示出保护白质损伤和改善中间神经元发育的作用。HMOs可能是潜在的治疗候选物，因为它们现已大规模生产并批准用于婴儿配方奶粉，降低了在不能完全母乳喂养的NE婴儿中进行临床评估的监管门槛，特别是在低温期间的前三天。然而，在HIE中尚无疗效数据，目前任何益处仍是假设性的。治疗性低温期间的喂养方案本身是微生物组装的主要决定因素。由于担心并发症风险增加（如坏死性小肠结肠炎，NEC），低温期间肠内喂养常被暂停或最小化，尽管晚期早产儿和足月儿中NEC的总体风险很低（<1%），且初步研究表明低温期间肠内喂养有益。开始时间、容量和喂养进展在各中心之间高度可变，使得不同研究地点的微生物组评估解释更加困难。另一个需要考虑的问题是母乳与配方奶暴露的使用，这将不同地塑造双歧杆菌定植和HMOs的可用性。因此，喂养实践是临床HIE微生物组研究中的主要混杂因素，任何微生物组导向的干预必须考虑这一点。在该谱最靶向的一端，补充细菌代谢物本身绕过了富集哪些分类群底物的问题。从P7开始皮下注射丁酸钠（SB，一种SCFA）持续五天，已被证明可增加HI后14天时的神经发生和少突胶质细胞前体细胞数量，同时减少促炎性CXCL10、IL-1β和COX-2的延迟升高。最近一项研究还报告了突触蛋白PSD-95的表达增加。然而，年轻成年期的行为结局未受影响或仅轻微受影响，引发关于早期生命代谢物补充长期影响持久性的问题。在一种补充方法中，两周的胃内SB给药逆转了HI诱导的厚壁菌门/拟杆菌门比率向假手术水平的变化，恢复了组蛋白3赖氨酸9巴豆酰化（H3K9cr）和神经营养因子基因（包括Bdnf、Gdnf、Cdnf和Manf）的表达。然而，该研究中的行为评估在两周龄（即断奶前）进行，结果基于n=3的队列。未来工作需要在适当时间点进行评估并使用更大样本量来解决这些局限性。除了SCFAs，与新生儿HI相关的代谢物空间基本上未被探索。例如，色氨酸衍生的吲哚作用于芳烃受体，塑造小胶质细胞和星形胶质细胞表型，限制神经炎症。胆汁酸在肠脑界面通过FXR和TGR5信号传导，尽管外周和中枢神经系统细胞衍生的化合物对其神经调节作用的相对贡献尚未完全理解。这些通过代谢物的生理轴在新生儿HI后是否受到扰动，以及是否可以治疗性靶向，尚未被研究。

**展望**

新生儿HI中的肠-脑-免疫轴是一个年轻但不断发展的领域，正处于从描述性相关性向机制因果关系和临床转化过渡的阶段。总结前述部分，主要发现按证据强度分级，区分四个层次：人类关联性（相关性，通常受临床护理混杂）、动物因果关系（干预性，如粪便微生物群移植）、从成人卒中或非HI炎症模型的外推，以及治疗性推测。从这一概述中，可以定义两个研究优先事项：未解决的机制联系和临床前及临床研究设计中的概念性空白。在概念层面，有两个问题仍然存在。首先，性别差异在发育中的脑、免疫系统和肠道微生物组中分别有充分记录。HI本身产生性别特异性的损伤大小、小胶质细胞激活、细胞死亡途径和外周免疫细胞功能模式。性别特异性肠道菌群失调是否导致这些二态的脑和免疫反应，尚未被研究。在临床前和临床研究中采用性别分层设计对于避免遗漏生物学相关效应至关重要。其次，围产期微生物扰动的发育记忆及其对终身免疫和神经功能的潜在影响仍不清楚。临床和临床前数据稀疏且不一致。剖宫产后，随着肠道成熟，整体微生物组结构正常化，尽管某些属在五岁时仍有差异。啮齿动物从P5至P14/15的益生元补充产生一个在成年期不再可检测到的群落，而猪围产期果寡糖在九个月时持续调节成年粪便微生物群。一项大规模人群研究未发现成年微生物组组成与早期生命事件之间的一致关联。然而，没有持久的微生物特征并不排除“发育启动”，即关键窗口期的短暂扰动塑造免疫编程，产生终身后果。例如，母体纤维剥夺会改变后代微生物群，并使其易患低度炎症和肥胖。因此，叠加在抗生素暴露上的HI损伤可能揭示或放大原本会保持沉默的生理编程轨迹。在方法学上，临床前研究需要超越抗生素混合物和无菌重新定植等广泛操纵，转向定义明确的微生物群落。成年啮齿动物研究已表明，抗生素的选择影响结局。在此背景下，一个核心发现是，新生儿HI诱导的变形菌主导的菌群失调与屏障破坏和LPS-TLR4通路驱动的神经炎症相关，可通过FMT单独重现，建立了因果关系。下一步是确定哪些特定分类群、代谢物和免疫细胞中间体携带此信号，以及哪些产后时间点适合干预。这将需要确认微生物操纵、注意母体-幼崽转移、剂量校准、疾病阶段分辨率分析，以及在发育适当时间点的长期行为读数。两个机制联系值得进一步强调。尽管成人卒中中有大量证据表明微生物群塑造的T细胞和中性粒细胞参与缺血性脑损伤，但这条轴在新生儿HI中尚未被系统研究。鉴于成人免疫系统与新生儿免疫系统之间的发育差异，相关机制需要在新生儿模型中定义。一个相关问题是肠-脑膜轴，该轴仅在产后生命开始时建立，可能特别容易受到新生儿HI的破坏。除了这些基本问题，临床上常见的场景应纳入未来的临床前研究。炎症致敏的HI脑损伤，其中损伤前或损伤期间的炎症打击降低了损伤阈值和低温的治疗效果。这种情况对肠道和微生物组发育的额外影响仍有待研究。考虑到NEC越来越被认为是影响神经发育的肠-脑轴疾病，即使NEC和HIE的共现率较低，仍可能考虑与NEC的潜在重叠作为额外的效应修饰因子。临床研究对于克服动物模型的局限性以及捕捉人类遗传和环境多样性至关重要。为早产儿开发的系统生物学方法为多组学、纵向免疫轨迹表征提供了模板，整合了细胞、可溶性和微生物维度以及行为和神经生物学终点。类似的框架可应用于NE队列，尽管发病率较低且面临小队列规模的挑战。另一个挑战是，已发表研究中所有HIE/HT婴儿均接受了抗生素，而对照组基本未接受，这使得HI、低温和抗生素暴露的影响难以区分。在临床HIE环境中，大多数接受低温治疗的婴儿因怀疑败血症而接受抗生素治疗，尽管HIE中早发性败血症的发生率非常低。值得注意的是，不同中心之间的抗生素策略存在差异，这一点很重要，因为抗生素类别和持续时间并非可互换的变量，并且可能本身就是核心效应修饰因子。未来的临床队列应记录并按照抗生素类别和暴露天数进行分层，而不是将任何抗生素暴露视为二元协变量。多个中心之间的可比性进一步因NICU特定的微生物群落和医院内益生菌的环境交叉获得而复杂化。PRIMAL试验记录了显著的同床介导和单位级交叉暴露，提出了一个尚未解决的疑问：在NICU引入益生菌是否会“播种”该单位并改变未治疗婴儿的微生物组。解决方案包括匹配的抗生素暴露对照组、多中心标准化的喂养方案、采样方案以及仔细记录单位级微生物环境（包括喂养方案）。一个在临床前研究中至今被忽视的特殊变量是治疗性低温本身。体温是肠道微生物组的已确立调节剂，冷暴露会持续改变不同物种的群落多样性、稳定性和短链脂肪酸输出。然而，在接受低温治疗的婴儿中，无法分离低温特异性效应，因为降温在临床护理中是强制性的。这立即触及两个未解决的临床问题：关于轻度脑病和晚期早产儿（其中神经保护益处尚未证实并存在持续争论）的治疗。如果出生后前三天的降温对微生物组发育造成代价，并伴有未充分认识的肠-脑-免疫下游后果，且对这些婴儿的神经发育益处微乎其微，那么当前关于这些婴儿HT的讨论可能会被修订。由于这几乎无法在患者中剖析，因此明确需要动物模型来分离降温特异性微生物组效应，并为较低严重程度人群中的降温风险-获益平衡提供信息。结合基础与临床研究的跨学科研究将是核心。