卒中后认知障碍患者康复干预前后粪便短链脂肪酸变化的研究

冯 丹，余 茜,，李亚梅 ，付 婧

(1.西南医科大学临床医学院，四川 泸州 646000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院康复科，四川 成都 610072)

卒中后认知障碍(PSCI)是指脑卒中后出现认知功能障碍的一系列临床综合征，主要表现为注意力、记忆力、执行能力等方面障碍，严重影响患者整体康复效果[1～3]。PSCI目前没有公认有效的药物治疗方法，但康复干预确实对PSCI患者康复显示出积极的效果。随着基因组学的发展，大脑和肠道微生物的双向交流作用引起学者们的关注，尽管其详细作用机制尚不十分清楚[4],但研究发现肠道中的短链脂肪酸(SCFAs)能够通过内分泌、免疫、迷走神经和其他体液途径直接或间接影响大脑的功能[5]，参与卒中后认知功能障碍的发生发展[6]。本研究通过检测PSCI患者康复干预前后认知功能与粪便中SCFAs的变化情况，并进行相关性分析，以期了解未来PSCI患者认知恢复机制研究的潜在可能。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取四川省人民医院康复科2020年2～12月收治的接受康复治疗的PSCI患者20例，纳入标准：①符合《各类脑血管疾病诊断要点(1995)》脑卒中的诊断标准[7]；②首次发生卒中，病程≤1月；③久居成都本地(≥3年)，近三个月内没有跨境旅游；④饮食结构基本相同，没有异食癖等特殊饮食习惯；⑤体重指数(bodymass index,BMI)在17.5～30.0 kg/m2；⑥1个月之内无抗生素、益生元和(或)益生菌使用史；⑦无其它胃肠道、肝脏及胆胰等消化系统疾病及手术史；⑧脑卒中后伴有客观认知功能受损：MoCA：≤26分(受教育年限≥12年), ≤25分(受教育年限<12年)。排除标准：①发病前有影响认知功能疾病，如痴呆、抑郁、精神疾病等；②合并炎症性肠病、慢性腹泻、慢性便秘、消化道大出血或肝硬化等影响肠道菌群的疾病；③合并严重威胁生命的重大疾病，如肝肾功能衰竭、心脏衰竭、呼吸衰竭等；④有影响行为学评估及治疗的疾病，或者无法配合(视力、听力障碍、意识障碍等)康复训练；⑤中途放弃康复治疗。其中男14例,女6例，年龄44～78岁[(61.25±10.13)岁]。

1.2 方法所有患者给予抗血小板聚集、降颅内压、改善微循环、营养神经、保护脑功能；控制血压、血糖等基础指标。同类药物的选择尽量相同，且试验阶段所接受的药物治疗不变。 入院后立即根据患者的功能障碍部位及性质采用规范化综合康复治疗：以物理疗法 (PT) 和作业疗法 (OT) 为主，结合言语治疗、中国传统治疗及高压氧治疗等综合康复治疗的方法，每个治疗项目每次训练30 min，每天1次，每周训练5天，共训练30天。康复治疗前对治疗师进行统一培训，采用一对一的训练模式。

1.3 观察指标

1.3.1认知功能评定 使用北京版MoCA[8]在康复干预前及康复干预30天后分别对入组患者进行认知功能评定。MoCA包括注意力、视空间与执行功能、记忆力、命名、计算力、语言功能、延迟回忆、抽象思维能力和定向等12个子项目，共计30分，≥26分为正常，受教育年限≤12年的受试者总分增加1分，以此来校正文化程度引起的偏倚[9]。

1.3.2短链脂肪酸测定粪便标本收集 收集患者入院48小时内及康复干预30天后的粪便中段标本80 mg，按照入组顺序编号后立即放入-80 ℃的科研冰箱，以便后期使用。短链脂肪酸的测定：取(50±5)mg粪便标本进行预处理，配置乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸标准品。使用配有AgilentHP-FFAP毛细管柱的岛津 GC2030-QP2020NX气相色谱质谱联用仪，以氦气作为载气，每次进样1 μl，前入口吹扫流速为3 ml/min，通过色谱柱的气体流速为1 ml/min。在经过80、200、240 ℃的高温先后处理后，溶剂延迟3.5 min，通过与标准品的保留时间对比，最终获得33～150 m/z的质谱数据，即乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸的浓度。

1.4 统计学方法数据采用SPSS 22.0进行统计学分析。满足正态分布的计量资料用均数±标准差表示，组间差异比较采用配对t检验；不满足正态分布的计量资料用M(Q1，Q3)表示，组间比较采用配对秩和检验。相关性分析采用Pearson线性相关或Spearman等级相关。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 康复干预前后短链脂肪酸及MoCA评分的比较PSCI患者康复干预后MoCA评分高于康复干预前(P<0.05)。同时，与康复干预前比较，PSCI患者康复干预前后粪便中的异丁酸、异戊酸、戊酸、己酸水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)，乙酸、丙酸、丁酸、总短链脂肪酸浓度均高于康复治疗前，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.2 康复干预前后MoCA评分差值与短链脂肪酸差值的相关性分析康复干预前后MoCA评分差值与丁酸差值显著相关(P<0.05)，与乙酸、丙酸、异丁酸、异戊酸、戊酸、己酸、总短链脂肪无明显相关(P>0.05)。见表2。

表2 康复干预前后MoCA评分差值与短链脂肪酸差值的相关性

3 讨论

PSCI是指急性脑血管病导致各种类型、各种程度的认知功能障碍，康复干预是其功能恢复的重要手段。虚拟现实技术对患者执行功能和言语记忆、即时回忆等认知方面有显著改善[10,11]。Ge等研究证实了基于技术认知训练和康复干预对轻度认知功能障碍患者整体认知功能有正面影响[12]。此外，Cicerone等研究也证实了综合性康复能有效减轻脑外伤或脑卒中患者认知功能障碍[13,14]。表明，康复干预对改善患者认知功能的疗效确切。同样，本研究结果显示，PSCI患者康复干预30天后MoCA评分明显升高，提示康复干预能显著改善PSCI患者学习、记忆等能力，提高其认知功能。

尽管认知功能康复干预对PSCI患者的疗效已获得大量研究证据的支持，但其机制仍不明确。有研究认为其功能改善可能与减少大脑的炎症反应及脑组织水肿，抑制神经细胞凋亡[15]；促进颞叶、海马等认知区域的神经元细胞增殖和突触可塑性[16,17]；调节颅内神经递质水平，促进神经网络功能连接[18]；提高脑源性神经营养因子，修复神经损伤，促进神经生长[19,20]等有关。而本研究发现，肠道菌群代谢物—SCFAs似乎参与了PSCI患者的认知康复过程。Lee等[21]的研究对大脑中动脉闭塞小鼠补充SCFAs，可有效减轻其大脑的炎症，激活小胶质细胞，诱发皮层网络连接，参与神经功能重塑[22]。Hoyles等也发现，在人的颅内微血管内皮细胞中，丙酸盐通过CD14依赖性途径，抑制LRP-1的表达，并通过NRE2(NFE2L2)信号在氧化应激时保护血脑屏障[23]。而乙酸盐通过抑制HDAC(组蛋白去乙酰化酶)的活性和表达，调节神经结构和功能性突触可塑性，促进多种形式的学习和记忆[24,25]。此外，Erny等亦证实，口服乙酸、丙酸、丁酸的混合物使小胶质细胞缺陷小鼠的小胶质细胞趋于成熟[26]，而小胶质细胞对神经发育、神经元的可塑性起着至关重要的作用[27]。因此，乙酸、丙酸、丁酸、总短链脂肪酸可能通过参与认知功能的康复机制，间接影响卒中后的认知功能。进一步分析表明，PSCI患者康复干预30天后，粪便中丁酸水平变化值与MoCA评分变化值呈正相关，提示PSCI患者认知功能改善与粪便中丁酸密切相关。这一推论得到既往研究支持：在脑卒中的大鼠实验中，Chen等观察到丁酸与缺血性脑卒中呈显著负相关，且丁酸30 mg/kg灌胃处理显著缓解大鼠脑水肿，减少神经损伤和脑梗死面积[28]。Zhou等亦证实通过对小鼠鼻腔注射丁酸，能够激活GPR41/Gγ/PI3K/Akt通路，抑制大脑中动脉闭塞小鼠神经元凋亡，改善神经功能[29]。

尽管有研究表示：在缺血性中风的大鼠中，戊酸与大鼠的神经功能评分或大脑梗死体积呈负相关[30]；阿尔茨海默病模型小鼠中包括丁酸和异丁酸在内的短链脂肪酸在小鼠粪便和大脑中的浓度都较低[29]；缺血性脑卒中患者肠道中SCFAs的比例和数量均出现明显变化，戊酸、异戊酸水平有一定程度的升高[31]；与卒中患者相比，卒中后认知功能障碍患者己酸明显缺乏[32]。但皆对戊酸、己酸、异丁酸、异戊酸与卒中后认知功能障碍之间相互作用的确切机制未做过多阐述。本研究中，PSCI患者康复干预前后比较，随着认知功能的改善，粪便中异丁酸、戊酸、己酸、异戊酸含量亦无明显变化。因此，对于异丁酸、戊酸、己酸、异戊酸是否参与PSCI患者的认知功能康复，暂且还不能妄下判断，未来尚需大量的研究来进一步证实。

综上所述，PSCI患者经康复干预后认知功能明显提高，肠道中的乙酸、丙酸、丁酸、总短链脂肪酸水平明显升高，且丁酸水平随着认知功能改善而升高，提示了未来PSCI患者认知恢复机制研究的潜在可能。