【话险危夷】肠道菌群及其衍生物在神经认知障碍中的作用：从外科角度的叙述回顾

导读

围手术期神经认知功能障碍（Perioperative Neurocognitive Disorders, PND）已成为现代医学领域的一个重大挑战，它不仅影响患者术后的康复，还增加了医疗成本。本综述重点探讨肠道微生物群在术后神经认知功能障碍中的关键作用，并为PND的理解与治疗提供新的视角。

介绍

围手术期神经认知功能障碍在老年患者中尤为常见，是现代临床医学面临的一个复杂问题。PND作为一个多维度的临床综合征，主要表现为四个方面：术前认知功能障碍、术后谵妄、延迟性神经认知恢复及术后神经认知障碍。传统上，认知功能障碍的发生被认为受多种因素影响，包括个人因素（如年龄、遗传、教育水平）和生活方式因素（如饮食、运动、睡眠及压力水平）。近年来的研究发现，肠道微生物群与PND的发生具有密切关联，肠道菌群失衡可能是PND发展的重要诱因。手术和麻醉会破坏肠道微生态平衡，进而可能引发围手术期神经认知功能障碍。

最新研究视角：肠道微生物群的关键作用

最新的研究表明，肠道微生物群在维持神经健康方面发挥着重要作用。肠道菌群的失衡，尤其是促炎菌群的增多，可能加剧神经炎症，导致神经细胞损伤及细胞自噬功能受损，从而影响认知功能。同时，肠道菌群通过调控免疫反应、细胞信号传导以及潜在的遗传毒性效应，密切关系着宿主健康。肠道菌群失衡会损伤肠道黏膜屏障，导致有害物质及代谢产物进入血液循环，进而触发全身性炎症反应，可能对中枢神经系统产生不良影响。麻醉药物和手术过程能够改变肠道菌群的组成，这种变化可能通过直接干扰肠道菌群的平衡而引发认知功能障碍。研究表明，肠道菌群的改变与术后认知功能障碍密切相关，且调节肠道菌群的平衡可能为改善认知功能提供了一种新的治疗途径。通过深入理解肠道菌群与神经系统的复杂互动，我们有望为应对这一临床挑战提供新的思路。

讨论

本研究进一步探讨了肠道微生物群及其代谢产物在神经认知障碍中的作用机制，主要集中在以下几个方面：

1) 麻醉手术对肠道微生态的影响

麻醉药物通过直接作用于肠道菌群，可能导致菌群死亡或表型改变。Liu等的研究显示，不同麻醉药物及麻醉方式对肠道菌群有不同的影响。例如，七氟醚、丙泊酚及其联合使用在肾切除术患者中的使用，导致术后肠道菌群组成差异。此外，全身麻醉可能干扰肠道微生态平衡，这种“毒性效应”可能引发肠道菌群失调，进而影响认知功能。尽管麻醉药物对神经毒性的影响尚存在争议，但麻醉对肠道菌群的干扰可能是术后认知功能变化的重要因素。

2) 手术前后细菌种类及代谢物丰度的变化

不同类型的手术会导致肠道微生物群组成发生显著变化。以接受室间隔缺损手术并行体外循环的患者为例，术后肠道菌群多样性显著降低，肠球菌属丰富度增加，而双歧杆菌属则显著减少；胆囊切除术患者的肠道菌群与健康个体存在显著差异，如大肠杆菌、志贺氏菌、巨单胞菌属等的增多。这些变化表明手术操作对肠道微生物群的结构产生了显著影响。类似地，减肥手术（如袖状胃切除术）和胃肠道手术（如治疗克罗恩病的手术）也会引起肠道菌群的变化，Liu等的研究发现袖状胃切除术通过改变肠道菌群及脂质代谢影响机体健康。

3) 肠道微生物群对肠黏膜屏障和血脑屏障的影响机制

肠道微生物群对肠黏膜屏障的完整性具有重要影响。正常情况下，肠道黏膜屏障由多层结构组成，能够选择性地屏蔽微生物及其代谢产物进入血液循环。然而，菌群失调会破坏这一屏障功能。例如，肠道菌群能够调节脉络丛基因表达，影响短链脂肪酸（SCFAs）等代谢产物的产生，进而调控紧密连接蛋白（如ZO-1和OCLN）的表达，破坏肠黏膜屏障的完整性，增加肠道通透性，使有害物质进入血液循环，诱发免疫反应并影响血脑屏障的功能。肠道微生物群及其代谢产物还可以直接或间接影响血脑屏障，进而影响中枢神经系统的功能，最终可能导致认知和行为障碍。

4) 免疫炎症反应对神经认知功能的潜在影响

免疫炎症反应是肠道菌群失调的重要后果之一。通过改变菌群的组成和功能，免疫炎症反应可间接影响神经递质的代谢，加剧神经炎症并形成恶性循环。此外，肠道微生态的失调还会降低突触可塑性，干扰海马体的神经发生，破坏神经回路的正常功能，最终削弱大脑的学习和记忆能力，导致长期的神经认知功能损害，在PND的发生发展中发挥关键作用。

5) 益生菌与益生元在PND治疗中的潜在应用

益生菌或益生元作为调整肠道菌群的新兴治疗手段，为神经认知障碍的解决提供了新的希望。研究表明，适当的益生菌或益生元补充可能通过调节肠道菌群平衡，减轻免疫炎症反应，从而对改善术后认知功能具有积极作用。

总结

肠道菌群失调可能是诱发围手术期神经认知功能障碍的一个关键机制。通过刺激宿主产生免疫炎症反应并破坏肠道黏膜屏障和血脑屏障，肠道微生物的代谢产物可能进入循环，进而影响中枢神经系统功能。研究建议，通过适当的术前和术后干预措施，减少对肠道微生物群的损害并修复微生态失调，可能成为治疗PND的一种有效策略。未来的临床和实验研究应进一步探索肠道菌群保护与调节的机制，为PND的规范化管理和治疗靶点的确定提供新的科学依据。

话险危夷·述评

Jian Huang等人的研究深入探讨了围手术期神经认知功能障碍（PND）与肠道菌群及其代谢产物之间的关系。该研究揭示了肠道微生物群在神经炎症、神经细胞损伤和细胞自噬等过程中所发挥的作用，而这些因素与认知功能损害密切相关。研究指出，肠道菌群中促炎菌群的增多可能加剧这些病理过程，从而影响认知功能，为PND的发病机制提供了全新的视角。

进一步分析表明，手术和麻醉对肠道微生态的影响可能导致肠道菌群组成的变化，从而改变PND的发生风险。这一发现对于优化围手术期管理策略具有重要意义，并可能有助于减少PND的发生率。

此外，研究还探讨了肠道菌群代谢产物对血脑屏障完整性的影响，提出肠道菌群可能通过改变血脑屏障的通透性，间接作用于中枢神经系统。此机制的阐明为PND的病理生理学提供了新的理论依据。

研究还提出，通过调节肠道菌群可能成为改善认知功能的一种潜在治疗策略，这为PND的临床治疗开辟了新的方向。尽管如此，该领域仍需要更多的临床与实验研究来验证这些发现，并探索具体的干预措施。

总体而言，Huang等人的研究为PND的预防和治疗提供了新的生物学靶点，并强调了多学科合作在解决这一复杂临床问题中的重要性。随着对肠道微生物群与神经系统相互作用的深入理解，未来有望开发出更为有效的策略，从而改善患者的术后恢复和长期认知健康。

原始文献

Huang, J, Qin, TS, Bo, Y, et al. The Role of the Intestinal Flora and Its Derivatives in Neurocognitive Disorders: A Narrative Review from Surgical Perspective. MOL NEUROBIOL. 2024; doi: 10.1007/s12035-024-04322-1.