卒中后認(rèn)知障礙患者康復(fù)干預(yù)前后糞便短鏈脂肪酸變化的研究

馮 丹，余 茜,，李亞梅 ，付 婧

(1.西南醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，四川 瀘州 646000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院康復(fù)科，四川 成都 610072)

卒中后認(rèn)知障礙(PSCI)是指腦卒中后出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙的一系列臨床綜合征，主要表現(xiàn)為注意力、記憶力、執(zhí)行能力等方面障礙，嚴(yán)重影響患者整體康復(fù)效果[1～3]。PSCI目前沒(méi)有公認(rèn)有效的藥物治療方法，但康復(fù)干預(yù)確實(shí)對(duì)PSCI患者康復(fù)顯示出積極的效果。隨著基因組學(xué)的發(fā)展，大腦和腸道微生物的雙向交流作用引起學(xué)者們的關(guān)注，盡管其詳細(xì)作用機(jī)制尚不十分清楚[4],但研究發(fā)現(xiàn)腸道中的短鏈脂肪酸(SCFAs)能夠通過(guò)內(nèi)分泌、免疫、迷走神經(jīng)和其他體液途徑直接或間接影響大腦的功能[5]，參與卒中后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生發(fā)展[6]。本研究通過(guò)檢測(cè)PSCI患者康復(fù)干預(yù)前后認(rèn)知功能與糞便中SCFAs的變化情況，并進(jìn)行相關(guān)性分析，以期了解未來(lái)PSCI患者認(rèn)知恢復(fù)機(jī)制研究的潛在可能。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取四川省人民醫(yī)院康復(fù)科2020年2～12月收治的接受康復(fù)治療的PSCI患者20例，納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合《各類腦血管疾病診斷要點(diǎn)(1995)》腦卒中的診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]；②首次發(fā)生卒中，病程≤1月；③久居成都本地(≥3年)，近三個(gè)月內(nèi)沒(méi)有跨境旅游；④飲食結(jié)構(gòu)基本相同，沒(méi)有異食癖等特殊飲食習(xí)慣；⑤體重指數(shù)(bodymass index,BMI)在17.5～30.0 kg/m2；⑥1個(gè)月之內(nèi)無(wú)抗生素、益生元和(或)益生菌使用史；⑦無(wú)其它胃腸道、肝臟及膽胰等消化系統(tǒng)疾病及手術(shù)史；⑧腦卒中后伴有客觀認(rèn)知功能受損：MoCA：≤26分(受教育年限≥12年), ≤25分(受教育年限<12年)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①發(fā)病前有影響認(rèn)知功能疾病，如癡呆、抑郁、精神疾病等；②合并炎癥性腸病、慢性腹瀉、慢性便秘、消化道大出血或肝硬化等影響腸道菌群的疾病；③合并嚴(yán)重威脅生命的重大疾病，如肝腎功能衰竭、心臟衰竭、呼吸衰竭等；④有影響行為學(xué)評(píng)估及治療的疾病，或者無(wú)法配合(視力、聽力障礙、意識(shí)障礙等)康復(fù)訓(xùn)練；⑤中途放棄康復(fù)治療。其中男14例,女6例，年齡44～78歲[(61.25±10.13)歲]。

1.2 方法所有患者給予抗血小板聚集、降顱內(nèi)壓、改善微循環(huán)、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)、保護(hù)腦功能；控制血壓、血糖等基礎(chǔ)指標(biāo)。同類藥物的選擇盡量相同，且試驗(yàn)階段所接受的藥物治療不變。 入院后立即根據(jù)患者的功能障礙部位及性質(zhì)采用規(guī)范化綜合康復(fù)治療：以物理療法 (PT) 和作業(yè)療法 (OT) 為主，結(jié)合言語(yǔ)治療、中國(guó)傳統(tǒng)治療及高壓氧治療等綜合康復(fù)治療的方法，每個(gè)治療項(xiàng)目每次訓(xùn)練30 min，每天1次，每周訓(xùn)練5天，共訓(xùn)練30天。康復(fù)治療前對(duì)治療師進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)，采用一對(duì)一的訓(xùn)練模式。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1認(rèn)知功能評(píng)定 使用北京版MoCA[8]在康復(fù)干預(yù)前及康復(fù)干預(yù)30天后分別對(duì)入組患者進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)定。MoCA包括注意力、視空間與執(zhí)行功能、記憶力、命名、計(jì)算力、語(yǔ)言功能、延遲回憶、抽象思維能力和定向等12個(gè)子項(xiàng)目，共計(jì)30分，≥26分為正常，受教育年限≤12年的受試者總分增加1分，以此來(lái)校正文化程度引起的偏倚[9]。

1.3.2短鏈脂肪酸測(cè)定糞便標(biāo)本收集 收集患者入院48小時(shí)內(nèi)及康復(fù)干預(yù)30天后的糞便中段標(biāo)本80 mg，按照入組順序編號(hào)后立即放入-80 ℃的科研冰箱，以便后期使用。短鏈脂肪酸的測(cè)定：取(50±5)mg糞便標(biāo)本進(jìn)行預(yù)處理，配置乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、己酸標(biāo)準(zhǔn)品。使用配有AgilentHP-FFAP毛細(xì)管柱的島津 GC2030-QP2020NX氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，以氦氣作為載氣，每次進(jìn)樣1 μl，前入口吹掃流速為3 ml/min，通過(guò)色譜柱的氣體流速為1 ml/min。在經(jīng)過(guò)80、200、240 ℃的高溫先后處理后，溶劑延遲3.5 min，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間對(duì)比，最終獲得33～150 m/z的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，即乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、己酸的濃度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。滿足正態(tài)分布的計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間差異比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；不滿足正態(tài)分布的計(jì)量資料用M(Q1，Q3)表示，組間比較采用配對(duì)秩和檢驗(yàn)。相關(guān)性分析采用Pearson線性相關(guān)或Spearman等級(jí)相關(guān)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 康復(fù)干預(yù)前后短鏈脂肪酸及MoCA評(píng)分的比較PSCI患者康復(fù)干預(yù)后MoCA評(píng)分高于康復(fù)干預(yù)前(P<0.05)。同時(shí)，與康復(fù)干預(yù)前比較，PSCI患者康復(fù)干預(yù)前后糞便中的異丁酸、異戊酸、戊酸、己酸水平比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，乙酸、丙酸、丁酸、總短鏈脂肪酸濃度均高于康復(fù)治療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

2.2 康復(fù)干預(yù)前后MoCA評(píng)分差值與短鏈脂肪酸差值的相關(guān)性分析康復(fù)干預(yù)前后MoCA評(píng)分差值與丁酸差值顯著相關(guān)(P<0.05)，與乙酸、丙酸、異丁酸、異戊酸、戊酸、己酸、總短鏈脂肪無(wú)明顯相關(guān)(P>0.05)。見表2。

表2 康復(fù)干預(yù)前后MoCA評(píng)分差值與短鏈脂肪酸差值的相關(guān)性

3 討論

PSCI是指急性腦血管病導(dǎo)致各種類型、各種程度的認(rèn)知功能障礙，康復(fù)干預(yù)是其功能恢復(fù)的重要手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)患者執(zhí)行功能和言語(yǔ)記憶、即時(shí)回憶等認(rèn)知方面有顯著改善[10,11]。Ge等研究證實(shí)了基于技術(shù)認(rèn)知訓(xùn)練和康復(fù)干預(yù)對(duì)輕度認(rèn)知功能障礙患者整體認(rèn)知功能有正面影響[12]。此外，Cicerone等研究也證實(shí)了綜合性康復(fù)能有效減輕腦外傷或腦卒中患者認(rèn)知功能障礙[13,14]。表明，康復(fù)干預(yù)對(duì)改善患者認(rèn)知功能的療效確切。同樣，本研究結(jié)果顯示，PSCI患者康復(fù)干預(yù)30天后MoCA評(píng)分明顯升高，提示康復(fù)干預(yù)能顯著改善PSCI患者學(xué)習(xí)、記憶等能力，提高其認(rèn)知功能。

盡管認(rèn)知功能康復(fù)干預(yù)對(duì)PSCI患者的療效已獲得大量研究證據(jù)的支持，但其機(jī)制仍不明確。有研究認(rèn)為其功能改善可能與減少大腦的炎癥反應(yīng)及腦組織水腫，抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡[15]；促進(jìn)顳葉、海馬等認(rèn)知區(qū)域的神經(jīng)元細(xì)胞增殖和突觸可塑性[16,17]；調(diào)節(jié)顱內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)水平，促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能連接[18]；提高腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，修復(fù)神經(jīng)損傷，促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)[19,20]等有關(guān)。而本研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群代謝物—SCFAs似乎參與了PSCI患者的認(rèn)知康復(fù)過(guò)程。Lee等[21]的研究對(duì)大腦中動(dòng)脈閉塞小鼠補(bǔ)充SCFAs，可有效減輕其大腦的炎癥，激活小膠質(zhì)細(xì)胞，誘發(fā)皮層網(wǎng)絡(luò)連接，參與神經(jīng)功能重塑[22]。Hoyles等也發(fā)現(xiàn)，在人的顱內(nèi)微血管內(nèi)皮細(xì)胞中，丙酸鹽通過(guò)CD14依賴性途徑，抑制LRP-1的表達(dá)，并通過(guò)NRE2(NFE2L2)信號(hào)在氧化應(yīng)激時(shí)保護(hù)血腦屏障[23]。而乙酸鹽通過(guò)抑制HDAC(組蛋白去乙酰化酶)的活性和表達(dá)，調(diào)節(jié)神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能性突觸可塑性，促進(jìn)多種形式的學(xué)習(xí)和記憶[24,25]。此外，Erny等亦證實(shí)，口服乙酸、丙酸、丁酸的混合物使小膠質(zhì)細(xì)胞缺陷小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞趨于成熟[26]，而小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)元的可塑性起著至關(guān)重要的作用[27]。因此，乙酸、丙酸、丁酸、總短鏈脂肪酸可能通過(guò)參與認(rèn)知功能的康復(fù)機(jī)制，間接影響卒中后的認(rèn)知功能。進(jìn)一步分析表明，PSCI患者康復(fù)干預(yù)30天后，糞便中丁酸水平變化值與MoCA評(píng)分變化值呈正相關(guān)，提示PSCI患者認(rèn)知功能改善與糞便中丁酸密切相關(guān)。這一推論得到既往研究支持：在腦卒中的大鼠實(shí)驗(yàn)中，Chen等觀察到丁酸與缺血性腦卒中呈顯著負(fù)相關(guān)，且丁酸30 mg/kg灌胃處理顯著緩解大鼠腦水腫，減少神經(jīng)損傷和腦梗死面積[28]。Zhou等亦證實(shí)通過(guò)對(duì)小鼠鼻腔注射丁酸，能夠激活GPR41/Gγ/PI3K/Akt通路，抑制大腦中動(dòng)脈閉塞小鼠神經(jīng)元凋亡，改善神經(jīng)功能[29]。

盡管有研究表示：在缺血性中風(fēng)的大鼠中，戊酸與大鼠的神經(jīng)功能評(píng)分或大腦梗死體積呈負(fù)相關(guān)[30]；阿爾茨海默病模型小鼠中包括丁酸和異丁酸在內(nèi)的短鏈脂肪酸在小鼠糞便和大腦中的濃度都較低[29]；缺血性腦卒中患者腸道中SCFAs的比例和數(shù)量均出現(xiàn)明顯變化，戊酸、異戊酸水平有一定程度的升高[31]；與卒中患者相比，卒中后認(rèn)知功能障礙患者己酸明顯缺乏[32]。但皆對(duì)戊酸、己酸、異丁酸、異戊酸與卒中后認(rèn)知功能障礙之間相互作用的確切機(jī)制未做過(guò)多闡述。本研究中，PSCI患者康復(fù)干預(yù)前后比較，隨著認(rèn)知功能的改善，糞便中異丁酸、戊酸、己酸、異戊酸含量亦無(wú)明顯變化。因此，對(duì)于異丁酸、戊酸、己酸、異戊酸是否參與PSCI患者的認(rèn)知功能康復(fù)，暫且還不能妄下判斷，未來(lái)尚需大量的研究來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。

綜上所述，PSCI患者經(jīng)康復(fù)干預(yù)后認(rèn)知功能明顯提高，腸道中的乙酸、丙酸、丁酸、總短鏈脂肪酸水平明顯升高，且丁酸水平隨著認(rèn)知功能改善而升高，提示了未來(lái)PSCI患者認(rèn)知恢復(fù)機(jī)制研究的潛在可能。