Depletion of Gut Microbiota is Associated with Improved Neurologic Outcome Following Traumatic Brain Injury
清除腸道微生物可以減輕顱腦創(chuàng)傷后神經(jīng)功能障礙
PMID: 32798452
DOI: 10.1016/j.brainres.2020.147056
人體微生物組是生活在體表和體內(nèi)的微生物的集合，是健康和疾病的一個關(guān)鍵因素。微生物-腸道-腦軸是腸道微生物群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)之間的雙向生化信號。顱腦創(chuàng)傷(TBI)導(dǎo)致腸道屏障破壞、微生物多樣性隨時間變化而消失、腸道內(nèi)有益物種的消耗和致病性兼性厭氧微生物的生長。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠TBI模型中，無論在損傷前還是損傷后，消除腸道菌群都具有神經(jīng)保護作用，該研究結(jié)果發(fā)表于2020年8月的Brain Research雜志上。
（1）動物模型：成年雄性C57BL6/J小鼠，正常飲水或加入抗生素飲用水（清除腸道細(xì)菌）+建立控制性皮層撞擊(CCI)模型。
（2）抗生素飲用水：氨芐西林（1g/L）、甲硝唑（1g/L）、新霉素（1g/L）和萬古霉素（0.5g/L）（注：文中四種抗生素簡寫為AMNV）。
（3）樣本：小鼠的腸道內(nèi)容物、小腸、大腦等。
（4）主要技術(shù)方法：免疫組織化學(xué)、免疫熒光和16S rRNA高通量測序等。
1、在CCI之前使用AMNV清除腸道微生物群
在隨機化前、CCI前和CCI后72h采集小鼠糞便進行16S rRNA基因測序分析，以驗證AMNV清除腸道細(xì)菌的效果?；€時，各組間觀察到的物種數(shù)量(alpha多樣性)或群落組成(beta多樣性)沒有顯著差異。在CCI之前和損傷后72 h，經(jīng)AMNV處理和未處理的小鼠糞便菌落組成差異(P < 0.01)。
2、AMNV可降低CCI損傷后72 h神經(jīng)細(xì)胞死亡和小膠質(zhì)細(xì)胞計數(shù)
CCI損傷后72 h，分析海馬CA1和CA3區(qū)HE染色神經(jīng)元密度和Iba-1染色評估小膠質(zhì)細(xì)胞激活程度。研究發(fā)現(xiàn)，AMNV可降低CCI損傷后72 h神經(jīng)細(xì)胞死亡和小膠質(zhì)細(xì)胞計數(shù)(P < 0.05)。
3、AMNV提高CCI后腸屏障蛋白表達水平
TBI常導(dǎo)致腸道屏障功能障礙，與細(xì)菌易位、全身感染有關(guān)，并進一步加重神經(jīng)損傷。研究發(fā)現(xiàn)，CCI后小鼠盲腸ZO-1的表達水平下降，而經(jīng)AMNV處理的小鼠顯著提高了ZO-1的表達水平(P < 0.05)。
4、AMNV對CCI后腦水腫無影響，但可以減輕CCI后的認(rèn)知障礙和腦損傷體積
腸道菌群已被證明在正常小鼠的完整血腦屏障的發(fā)育和維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究發(fā)現(xiàn)，AMNV對CCI后腦水腫無影響，但是可以顯著減輕CCI導(dǎo)致的認(rèn)知障礙和腦損傷體積。
微生物-腸道-腦軸是腸道微生物群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)之間的雙向生化信號。腸道菌群在CNS的發(fā)育甚至是疾病中扮演重要角色。研究發(fā)現(xiàn)顱腦創(chuàng)傷后腸道菌群失調(diào)，大量增殖的細(xì)菌以條件性致病菌為主，不但引起細(xì)菌易位、感染，而且其代謝產(chǎn)物可能加重繼發(fā)性腦損傷。臨床中，使用抗生素治療顱內(nèi)感染的患者常并發(fā)腹痛、腹瀉等癥狀，因此，本研究采用多種抗生素聯(lián)合清除腸道菌群很難在臨床實施。但是，研究發(fā)現(xiàn)腦損傷后補充益生菌也可以減輕神經(jīng)功能損傷，可能作為腦損傷的潛在治療方法。
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