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TBI后肠道菌群失调和粪便SCFA含量减少影响神经功能的预后

2021-05-26 朱磊 冯军峰

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创伤性颅脑外伤(TBI)可导致肠道菌群紊乱和功能障碍,晚期发生菌群结构的改变。

美国匹兹堡大学医院重症医学中心的Oluwasinmisola M. Opeyemi等分析TBI后持续性菌群失调和粪便短链脂肪酸减少对神经功能预后的影响,结果发表于2021年5月的《J Neurotrauma》在线。


——摘自文章章节


【Ref: Opeyemi OM, et al. J Neurotrauma. 2021 May 6. doi: 10.1089/neu.2020.7506. [Epub ahead of print]】


研究背景




创伤性颅脑外伤(TBI)可导致肠道菌群紊乱和功能障碍,晚期发生菌群结构的改变。肠道失调菌群的代谢产物通过“肠-脑轴”使机体处于一种慢性炎症的状态,影响体内稳态。短链脂肪酸(SCFA)是盲肠和结肠中未消化的食物纤维经细菌发酵而产生的主要代谢产物,与血脑屏障(BBB)的通透性、小胶质细胞的极化及神经生长发展有关,其含量在TBI和危重症患者中降低。美国匹兹堡大学医院重症医学中心的Oluwasinmisola M. Opeyemi等分析TBI后持续性菌群失调和粪便短链脂肪酸减少对神经功能预后的影响,结果发表于2021年5月的《J Neurotrauma》在线。


研究方法



研究者将C57BL6/J成年小鼠随机分配到标准饮用水组或补充乙酸SCFA(67.5mM)、丙酸盐(25.9mM)和丁酸盐(40mM)水组;两周后制作控制性皮质撞击(CCI)TBI模型。然后,连续28天收集TBI小鼠的粪便样本,并通过HPLC-MS/MS分析SCFA浓度,采用16S基因测序分析对细菌进行种属鉴定。并在TBI第14-19天通过水迷宫实验评估小鼠的空间记忆能力。


研究结果



研究发现,小鼠肠道菌群的多样性在伤后72h内保持稳定,此后菌群多样性破坏,直至28天未恢复。TBI模型小鼠粪便样本组成的分类和LefSE分析结果表明,5种菌群多样性明显失衡,疣菌微生物科和韦荣球菌科菌丰富度升高,而毛螺菌科、瘤胃菌科和类杆菌科丰富度均降低(P<0.05)。配对粪便样本分析显示,TBI后24h和28天总SCFA含量减少。乙酸SCFA是粪便样品中检测到的最丰富的SCFA,与基线相比,在TBI后7天时的含量(7.1±1.1﹕10.5±1.2;P<0.05)和28天时的含量显著下降(4.1±0.4﹕10.5±1.2;P<0.0001)。水迷宫实验结果发现,CCI组小鼠在发现隐藏目标平台的潜伏期明显长于对照组小鼠(P<0.05);与CCI组小鼠相比,CCI+SCFA小鼠在寻找隐蔽目标平台时路径长度明显缩短(P<0.05)。可见投喂SCFA改善TBI小鼠的空间学习能力。


结论



最后作者指出,TBI小鼠的肠道内菌群失调,其多样性和丰富度明显降低,粪便中的SCFA含量明显减少。而补充可溶性SCFA可改善TBI小鼠的空间学习能力。


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