【背景分析】

根據(jù)近兩年國(guó)內(nèi)外的研究，發(fā)現(xiàn)腸道菌群失衡，與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，即“微生物-腸-腦軸”Microbiota-gut-brain axis(MGBA)，或“腸-腦軸”Gut–brain axis(GBA)。例如兒童及青少年期常見的如多動(dòng)癥(ADHD)、抽動(dòng)癥(TS)、自閉癥(ASD)等，老年期常見的如阿爾茨海默病、帕金森病等。

如上圖所示，對(duì)比了健康人腸道菌群，和神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者腸道菌群的明顯差異。如相比健康人群，神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者腸道中雙歧桿菌、抗炎細(xì)菌(糞球菌屬、玫瑰球菌屬、藍(lán)氏菌屬等)水平較低。

【無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)】

無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)也叫非侵入性腦刺激(noninvasive brainstimulation,NIBS)就是利用電流、磁場(chǎng)等非侵入性技術(shù)，調(diào)節(jié)大腦相關(guān)功能區(qū)的興奮性，改善神經(jīng)連接，達(dá)到治療目的的技術(shù)。

常見的如經(jīng)顱直流電刺激(transcranial directcurrentstimulatioin,tDCS)，經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)等。

【無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)(NIBS)對(duì)腸道菌群的影響】

人類胃腸道微生物群包含超過(guò)100多種細(xì)菌，包括兩種主要的細(xì)菌門，即厚壁菌門和擬桿菌門，以及較少的放線菌門、梭桿菌門、變形菌門和疣微菌門。

根據(jù)2020年發(fā)表在《Brain Stimulation》一篇報(bào)道，患者通過(guò)為期10周，每周2次(治療方案為2mA，20分鐘)，治療后發(fā)現(xiàn)患者擬桿菌(bacteroidetes)/厚壁菌(fifirmicutes)的比率從8.5下降到了5.2，下降比例為38.8%;同時(shí)，羅斯拜瑞氏菌(Roseburia intestinalis)、普拉梭菌(Faecalibacterium Prausnitzii)、擬桿菌(bacteroidetes)水平明顯升高，并持續(xù)超過(guò)10周。

腸道菌群和大腦之間，通過(guò)腸-腦軸(GBA)建立聯(lián)系

研究表明，腸道菌群通過(guò)刺迷走神經(jīng)(VN)和腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)的神經(jīng)元，在大腦和胃腸道菌群之間建立直接的神經(jīng)連接。另外，迷走神經(jīng)的激活水平，反應(yīng)了身體的抗炎水平，炎癥水平升高，會(huì)損害腸道上皮屏障的完整性和通透性,，導(dǎo)致有害物質(zhì)進(jìn)入血液，損害神經(jīng)系統(tǒng)。

研究人員認(rèn)為，tDCS干預(yù)通過(guò)影響迷走神經(jīng)，提高了抗炎癥水平，進(jìn)而恢復(fù)腸道上皮屏障的完整性和通透性、改善了腸道菌群結(jié)構(gòu)，改善腸道生態(tài)環(huán)境。而腸道生態(tài)系統(tǒng)改善，促進(jìn)了神經(jīng)遞質(zhì)合成(如去甲腎上腺素、多巴胺、γ-氨基丁酸等)，再通過(guò)“腸-腦軸”(GBA)機(jī)制，影響大腦相關(guān)區(qū)域(如前額葉等)的激活/抑制水平，改善癥狀。

【最新研究進(jìn)展】

2021年，米蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院、歐洲腫瘤研究所的研究人員，在《Molecular Sciences》上發(fā)表的研究報(bào)告，總結(jié)了無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)(NIBS)和腸道菌群關(guān)系的最新研究成果。

研究團(tuán)隊(duì)將參與試驗(yàn)的22名患者，分為HF組、LF組和偽刺激組。HF組、LF組分別采用2種無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)(NIBS)進(jìn)行干預(yù)，偽刺激組每次干預(yù)30秒后即停止。在進(jìn)行每周3次、連續(xù)5周，總計(jì)15次治療后，檢查3組患者腸道菌群、神經(jīng)遞質(zhì)(腎上腺素、去甲腎上腺素、GABA、血清素等)變化。

下面三張圖中，紫色代表普拉梭菌(Faecalibacterium)、藍(lán)色代表另枝桿菌(Alistipes，是擬桿菌的一種)、淺綠色代表乳酸桿菌(Lactobacillus)、粉色代表梭狀桿菌(Clostridium)。

如上圖所示，HF組主要菌群變化情況，可以看出普拉梭菌、另枝桿菌明顯增加，乳酸桿菌明顯降低，梭狀桿菌也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì);

如上圖所示，LF組主要菌群變化情況，普拉梭菌略有增加，另枝桿菌、乳酸桿菌略有降低，而梭狀桿菌增加最為明顯;

如上圖所示，偽刺激組中，乳酸桿菌出現(xiàn)了明顯增長(zhǎng)。

如上圖所示，分析了去甲腎上腺水平和擬桿菌屬(Bacteroides)、真桿菌屬(Eubacterium)、副薩特氏菌屬(Parasutterella)豐度變化的相關(guān)性。

無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)(NIBS)通過(guò)影響腸道菌群，干預(yù)去甲腎上腺素變化的可能機(jī)制

研究發(fā)現(xiàn)，去甲腎上腺素能刺激腸道有害菌，如空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni )、大腸桿菌(Escherichia)增殖，所以研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為降低去甲腎上腺素水平，有益于改善腸道微生物平衡，從而對(duì)腸道微生物環(huán)境產(chǎn)生有益的影響;而腸道去甲腎上腺素水平的變化，與擬桿菌屬(Bacteroides)、真桿菌屬(Eubacterium)、副薩特氏菌屬(Parasutterella)密切相關(guān)。

【研究結(jié)論】

上述研究表明，tDCS等無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)(NIBS)確實(shí)能通過(guò)影響腸道菌群結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)去甲腎上腺素等重要神經(jīng)遞質(zhì)的水平，并通過(guò)”腸-腦軸“(GBA)影響大腦相關(guān)區(qū)域。

【參考文獻(xiàn)】

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Ferrulli A , Drago L , Gandini S , et al. Deep Transcranial Magnetic Stimulation Affects Gut Microbiota Composition in Obesity: Results of Randomized Clinical Trial[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(9):4692.