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肠道菌群对围手术期神经认知障碍相关机制研究进展2025
围手术期神经认知陀碍(perioperativeneurocognitivedisorder,)
PND
是指患者进行麻醉和手术后出现的认知功能变化,包括急性术后诡妄和术
后认知功能陀碍。PND导致患者住院时间延长、费用增加,且其与患者预
后也息息相关。PND的发生与患者年龄、手术类型和麻醉方式等有关,但
其分子机制尚不明确。研究发现肠道菌群会通过肠脑轴影响神经系统功能,
可能也参与PND的发生。因此,本文将从肠道菌群的角度来讨论PND发
生的原因和机制,并对其干预措施进行总结。
1肠脑轴的相关研究进展
研究发现,肠道菌群通过肠脑轴对神经系统产生影响,对认知功能的稳定
具有举足轻重的作用。从结构上看,脑与肠的神经系统都发源千早期胚胎
的神经崝。随着胚胎发育,这些神经崝一部分进入中枢神经系统,另一部
分变成肠神经系统。肠神经系统包含数亿个神经细胞,被称为人体的“第
二大脑"。该轴发挥作用受多种因素影响,包括血脑屏院(blood-brain
barrier,BBB)、肠黏膜屏院、神经递质、菌群代谢产物和下丘脑垂体肾
上腺轴(hypothalamic-pituitary-adrenal,HA)等
P。
.1BBB和肠黏膜屏陀
1
BBB是指血浆和脑细胞、血浆和脑脊液之间的屏陀,前者由脑毛细血管
BBB
和神经胶质细胞形成,后者则由脉络丛形成。破坏引起通透性增加,
导致免疫细胞在中枢神经系统募集从而导致炎症发生。2014年raniste
,B
等发现,与对照组小鼠比较,无菌小鼠大脑的不同区域(如额叶皮质、海
马体和纹状体)BBB通透性增加。进一步机制研究发现这与闭塞蛋白和
caudin-5表达降低有关。无菌组小鼠移植正常小鼠粪便后或加用短链脂
l
肪酸产生细菌后,紧密连接蛋白的表达增加,BBB的完整性恢复至正常。
以上研究说明,肠道微生物群重新定植和补充短链脂肪酸可以调节BBB
通透性,研究发现其可能通过恢复BBB作用、维持小胶质细胞活性和清
除B淀粉样蛋白来治疗阿尔茨海默病。
肠黏膜屏障由极化的单层柱状上皮细胞组成,这些细胞通过细胞间紧密连
接结合在一起。屏障的功能是调节营养物质、水和电解质的平衡,防止病
原体和有毒物质从肠腔进入体循环。如果肠道屏障受损,肠壁通透性增加,
病原体、毒素和未完全消化的食物分子会通过屏障进入血液并到达大脑,
导致脑内星形胶质细胞肿胀和促炎性细胞因子释放。动物研究表明,肠道
微生物群组成的变化可导致肠上皮屏障的破坏和黏膜通透性增加,肠道细
菌易位到全身,这会导致Toll样受体4的激活和大脑炎症的启动。并且这
个过程可能与进行性认知障碍和痴呆的发展有关。
1.2神经递质
5
肠道的微生物可以产生多种神经递质,如-胫色胺
(5-hydrxytryptamine,5-HT)y-氨基丁酸、时I�、多巴胺和去甲肾
o、
上腺素等,这些神经递质与人类的情绪、记忆和学习行为有关。在诸多研
究中,神经递质被证明是肠道作用千神经系统的介质。
5-HT是梢神和行为的关键调节剂,在体内主要由肠内分泌细胞
eroendocrinecell,EEC)产生。研究发现,肠道菌群能够促进5-HT
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