脑卒中后肠道细菌易位至缺血性脑区的机制与功能影响研究

《Gut Microbes》：Gut bacteria presence in the brain is increased after ischemic stroke in mice

本研究首次通过两种小鼠脑卒中模型证实，肠道菌群可突破肠上皮屏障与血脑屏障（BBB）迁移至缺血性脑区，并揭示交感神经系统（SNS）激活是驱动细菌易位的关键机制。通过β受体阻滞剂普萘洛尔（propranolol）干预可显著减少脑内细菌负荷、改善肠道屏障完整性（ZO-1表达↑）及运动功能（Wire-hanging test↑），但未影响脑梗死体积或神经炎症。该发现为卒中后感染并发症提供了新的病原学视角，并提示靶向肠道-脑轴或为卒中治疗新策略。

　　

引言

脑卒中是高收入国家致残及全球第二大死因，约30%患者继发感染（如肺炎），其发生与肠道菌群易位至外周组织相关。然而，菌群是否进入脑组织并加剧神经损伤尚不明确。本研究通过光化学血栓（PT）与永久性大脑中动脉闭塞（pMCAO）两种卒中模型，探究肠道细菌向脑部迁移的路径及机制。

材料与方法

实验采用8–9周龄雄性C57BL6/J小鼠，随机分为假手术组、卒中模型组及普萘洛尔干预组（卒中前4小时及后6小时腹腔注射250 μg）。通过免疫荧光（细菌肽聚糖PG、脂多糖LPS标记）、qPCR绝对定量、16S rRNA测序分析脑组织与血液中细菌负荷；Evans Blue渗出实验评估血脑屏障通透性；Wire-hanging test检测运动功能；流式细胞术分析免疫细胞浸润；组织学染色观察肠道屏障结构（ZO-1、杯状细胞数量、肌层厚度）。

细菌在卒中后脑组织中的分布

卒中24–72小时后，缺血半球梗死核心区出现大量PG⁺与LPS⁺细菌（形态多样，直径1–3 μm），而假手术组及无菌（GF）小鼠脑内未见信号。qPCR显示卒中组缺血脑组织与血液中细菌拷贝数显著升高（P?<?0.05）。16S测序鉴定出脑内富集的菌属包括拟杆菌属（Parabacteroides）、巴恩斯氏菌（Barnesiellasp.）、布劳特氏菌（Blautia）等，且这些菌属在卒中后肠道中丰度下降，提示脑内细菌源于肠道。

血脑屏障破坏与交感神经机制

Evans Blue实验证实卒中24小时后血脑屏障通透性显著增加。普萘洛尔干预使脑内PG⁺细菌减少2–4倍，并改善Wire-hanging test表现（悬挂时间延长3倍），但未改变梗死体积、脑水肿、凋亡细胞（cleaved caspase-3⁺）或小胶质细胞（Iba-1⁺）、中性粒细胞（MPO⁺）数量。表明细菌易位与脑损伤程度无直接关联。

肠道屏障结构与功能变化

卒中后结肠ZO-1表达降低、杯状细胞增多、小肠肌层变薄、肠道长度缩短，而普萘洛尔逆转上述改变。相关性分析显示，肠道屏障完整性（ZO-1表达）与脑内细菌数量呈负相关（r?=??0.7160, P?<?0.0001）。同时，盲肠组织中紧密连接基因（Cldn1、Tjp1、Tjp2、Ocln）及炎症基因（Nlrp3、Reg3β、Tlr4）表达上调，反映肠道代偿性修复与炎症反应。

免疫细胞迁移特征

流式细胞术发现卒中后脑内小胶质细胞（CD45^int+）、炎性单核细胞（CD45^high+CD11b⁺Ly6C^high+）及中性粒细胞（CD45⁺CD11b⁺Ly6G⁺）增多，而肠系膜淋巴结中CD45⁺细胞减少，提示免疫细胞可能从肠道淋巴组织向脑部迁移。但免疫荧光显示细菌未与中性粒细胞或巨噬细胞共定位，表明细菌非经免疫细胞携带入脑。

肠道菌群失调

卒中24小时后，肠道菌群α多样性（ACE、Chao1、Shannon指数）显著降低，β多样性（加权/未加权UniFrac）聚类分析显示组间差异明显。在门水平，厚壁菌门（Bacillota）丰度下降，变形菌门（Pseudomonadota）上升；属水平上，Roseburia、Lachnospiraceae NK4A136等有益菌减少，而Enterococcus、Lactobacillus等条件致病菌增多，证实卒中诱导肠道菌群失调。

讨论与展望

本研究首次证实卒中后肠道细菌通过交感神经介导的肠上皮屏障与血脑屏障破坏易位至脑组织，并可能通过非经典途径（如直接穿透血管）进入脑实质。普萘洛尔通过抑制β肾上腺素能信号改善肠道屏障、减少细菌易位，进而提升运动功能，但未影响脑病理结局，提示细菌可能通过调节神经免疫或突触可塑性等机制影响功能恢复。未来需明确细菌在脑内的存活状态、动态迁移路径及性别/年龄特异性，为靶向肠-脑轴干预卒中提供新依据。