脳卒中の機能的予後と微生物多様性のアンバランス
脳卒中後の神経可塑性 脳卒中の回復に伴う機能的・構造的再編成 2022年
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研究論文｜オープンアクセス
第2023巻｜記事ID 6297653｜https://doi.org/10.1155/2023/6297653。
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脳卒中の機能的予後と微生物多様性のアンバランス
張新東,1王仙玉,2趙宏,1曹梨生,3唐怡尼,4湯彬彬(1)
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アカデミックエディター 賈熙澤（ジャ・シーゼ
2023年5月8日発行
要旨
目的 脳卒中の病態生理は、腸内細菌叢とその代謝物、特に短鎖脂肪酸（SCFA）に大きく影響されることを示唆する証拠が増えてきている。本研究の主な目的は、脳卒中後の患者においてSCFAと腸内細菌叢のレベルが変化しているかどうかを評価し、これらの変化と患者の体調、腸内環境、痛み、または栄養状態との関係を検討することであった。方法 今回の研究では、脳卒中患者20名と健常対照者20名が登録され、その人口統計学的特徴を一致させた。ガスクロマトグラフィーで糞便中のSCFAを測定し、16S rRNA遺伝子配列決定で糞便中の微生物相を評価した。微生物の多様性と豊かさは、多様性指標αとβを用いて調べ、群間差の判定には分類学的分析を活用した。腸内細菌叢と糞便SCFA、判別菌、脳卒中後の臨床転帰との関係を分析した。結果は以下の通り。脳卒中後患者（）では、コミュニティの豊かさ（ACEとChao）が少ないことが観察されたが、種の多様性（シャノンとシンプソン）については、脳卒中後患者群と健常対照群の間に統計的に有意な差はなかった。脳卒中後の腸内細菌叢の構成は、β多様性によって証明されるように、対照群のものとは異なっていた。次に、特定の微生物相の変化を特定するために、脳卒中後のグループとコントロールグループの分類群の相対的な存在量を比較した。門のレベルでは、脳卒中後の被験者は対照群と比較して、Akkermansiaceae、Fusobacteriota、Desulfobacterota、Ruminococcaceae、Oscillospiralesの相対存在量が著しく増加し、Acidobacteriotaの相対存在量が特に顕著に減少した（）。SCFA濃度に関しては、脳卒中後の被験者では、糞便中の酢酸（）およびプロピオン酸（）の濃度が低かった。アガソバクターは酢酸レベルと高い相関を示し（、）、フソバクテリア（、）、フラボニフラクター（、）、デスルホビブリオ（、）、アクセルマンシア（、）は酢酸レベルと負の相関を示しました。さらに、相関分析の結果、Akkermansia (, )、Desulfovibrio (, )、Alloprevotella (, )は、高密度リポタンパク質コレステロールと有意な負の相関があることがわかりました。また、神経原性腸管機能障害スコア（、）、Barthel index（、）、Fugl-Meyer評価スコア（、）、Visual Analogue Scaleスコア（、）、Brief Pain Inventoryスコア（、）は、特有の腸内細菌叢の変化と大きな関連があった。結論 脳卒中は、我々の知見によれば、腸内細菌叢とSCFAに広範かつ実質的な変化を生じさせる。腸内細菌叢の違いや糞便中のSCFA濃度の低下は、脳卒中後遺症患者の身体機能、腸管機能、疼痛、あるいは栄養状態と密接に関連している。腸内細菌叢とSCFAの調節を目的とした治療戦略は、患者の臨床結果を向上させる可能性があると考えられる。
はじめに
脳卒中は、身体障害と死亡の主な原因であり、個人と社会に大きな負担を強いている [1, 2] 。血管内血栓除去術や静脈内血栓溶解療法などの先進的な脳卒中救急治療により、一部の患者の身体的・精神的状態は改善されるが、ほとんどの脳卒中患者の予後は依然として不良である[3]。
最近の研究では、腸内細菌を介した腸と脳の関係を示す「マイクロバイオーム-腸-脳軸」の発見に焦点が当てられています[4]。マイクロバイオーム-腸-脳軸は、主に腸内細菌とその代謝産物、神経系（腸管、中枢、自律神経系）、免疫系、ホルモン経路からなり、その中で腸内細菌は重要な構成要素となっています[5, 6]。脳卒中は一般的に高血圧、糖尿病、高脂血症、低運動量と関連しており、これらはすべて腸内細菌叢に大きな影響を与える[7]。また、脳卒中発症時のストレス刺激、四肢麻痺、神経原性腸管機能障害、神経障害性疼痛、栄養失調など、脳卒中による問題はマイクロバイオームの乱れにつながります[3、8、9]。一方、腸内細菌叢とその代謝物、例えば関係性の高い短鎖脂肪酸（SCFA）は、腸管漏出、局所および全身性の炎症、内毒素血症など複数の経路を通じて脳卒中後の転帰に影響を与える可能性があります［10］。腸内細菌叢とその代謝産物は、脳卒中の治療ターゲットとなる大きな可能性を秘めている。
いくつかの研究では、脳卒中後患者における有意な腸内細菌叢の乱れの存在が示されている[11, 12]。我々の以前の研究でも、脳卒中は腸内細菌叢の構造の変化、特にSCFA産生微生物叢の存在量の著しい減少をもたらす可能性があることが判明したが、その研究ではSCFAsのレベルは調査されていない[13]。最近の研究では、SCFA、特に酢酸の減少は、脳卒中後の運動機能転帰の悪さと関連していることが報告された[14]。しかし、その研究では、SCFAと胃腸機能障害、疼痛、栄養失調などの他の合併症との関係は調査されていない。これらの合併症は、脳卒中患者の長期予後に影響を与える重要な因子でもある腸内フローラやSCFAとの相互作用の可能性がある[9, 15-17]。
我々は、脳卒中後遺症患者の腸内細菌叢の構成とSCFAレベルを健常者と比較することにより、以下の2つの仮説を評価するために本研究を実施した：（1）脳卒中後遺症患者の腸内細菌叢の構成とSCFAレベルは健常対照者のものと大きく異なる、（2）脳卒中後の患者の腸内細菌叢構成とSCFAレベルの変化は身体機能、腸機能、疼痛および栄養状態と潜在的に関連しているかもしれない。方法と材料
2.1. 研究デザインおよび患者登録
個別施設での前向き観察型症例対照研究を実施した。患者は、2022年1月19日から2022年7月29日まで、南京医科大学康達学院付属連雲港東洋病院の通常の内科病棟または脳卒中病棟から募集された。組み入れ基準は以下の通りであった： (1）年齢が18歳以上80歳未満、（2）コンピュータ断層撮影（CT）または磁気共鳴画像（MRI）で確認された虚血性／出血性脳卒中、（3）与えられた指示に対して声で応答することができ、インフォームドコンセントを提供した［18］。(1)無症候性脳梗塞または一過性脳虚血発作（TIA）と診断された患者、(2)重篤な認知障害または精神機能障害を有する患者、(3)現在他の臨床試験に参加している、または登録前6ヶ月間に他の臨床試験に参加している患者は、研究から除外した [19]。年齢、性別、危険因子が一致した健常者が対照となった。試験実施に先立ち、承認コードを用いた倫理承認を取得した（Institutional Review Board, 2022-041-01）。臨床試験は、事前にClinical Trials Registryに正式に登録された（登録番号：NCT03938311）。登録に先立ち、知識を持って同意を得た。
2.2. 臨床評価とサンプル収集
以下の人口統計学的データが収集された：年齢、性別、および脳卒中のサブタイプ。臨床評価は、訓練を受けた研究者によって行われた。痛みのような身体症状の程度は、Visual Analogue Scale（VAS）やBrief Pain Inventory（BPI）などのツールを用いて評価された。VAS値が0の場合は痛みがないことを示し、VAS値が10の場合は激しい痛みを示す[20, 21]。BPIは、痛みの重症度と日常生活における機能的干渉を特徴付けるために使用された。0（全く支障がない）から10（全く支障がある）までの尺度で、参加者は各項目を評価する [22, 23]。腸の機能は、神経因性腸機能障害（NBD）スコアを用いて評価され、スコアが高いほど腸の機能が悪いことを示す [24, 25]。Barthel指数（BI）のスコアは0～100の範囲で、スコアが高いほど日常生活動作（ADL）が良好であることを示す [26, 27]。FMAスコアとして知られるFugl-Meyer Assessmentは、上肢または下肢の運動機能を評価するために使用され、高いスコアはより良い機能を表します［28、29］。患者の新鮮な便サンプルを採取し、後日DNA抽出に使用するため、-80℃の温度で保存した。
2.3. DNA 抽出、16S rRNA 遺伝子増幅、および塩基配列決定
Qiagen QIAamp DNA Stool Mini Kit（Qiagen, カタログ番号 51504, Hilden, Germany）を使用し、製造者の指示に従い、準備した凍結セカルサンプルから細菌ゲノムDNAの抽出を行った。DNAの濃度と純度は、いずれもNanoDrop-2000分光光度計（NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA）を用いて評価した。微生物群集の多様性解析のために、細菌16S rRNA遺伝子のV3-V4領域をバーコード付きプライマーペア341F/806R（341F：CCTAYGGRBGCASCAG、806R：GGACTCNNGGTATCTAAT）で標的とした。イルミナ16Sメタゲノミックシーケンスライブラリー作成プロトコールに従い、16S rRNA遺伝子の増幅とシーケンス用のインデックスPCRを行った（イルミナ、サンディエゴ、カリフォルニア州、米国）。
2.4. 便サンプル中のSCFAsの定量化
他の報告によると、ガスクロマトグラフィー質量分析計（GC-MS）を用いて、便サンプル中の多数のSCFA（酢酸、酪酸、プロピオン酸、カプロン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、吉草酸）を定量した [30].
2.5. バイオインフォマティクスによる腸内細菌叢の解析
QIIME v.1.9.1 (QIIME permits analysis of high-throughput community sequencing data) と USEARCH v.10.0 を用いて、16S rRNA 遺伝子の配列を本調査で処理した (Magnit search and clustering orders)。生のFASTQファイルは、Trimomaticで品質フィルターをかけ、その後、USCEARCHで以下の基準に基づいてマージした：バーコードとプライマーの除去、低品質リードの除去、非冗長性リードの検出。UPARSEソフトウェアによって同じ運用分類単位（OTU）に割り当てられた配列の類似率は97％であった（バージョン7.0.1001)。QIIMEソフトウェアを表示し、ACE、Chao、Shannon、Simpsonなどのα多様性指標を計算し、主座標分析（PCA）および非計量多次元尺度法（NMDS）を用いてβ多様性が評価された。線形判別分析（LDA）および線形判別効果量（LEfSe）技法は、Galaxy Online Analysis Platformを活用してグループ間のメタゲノムバイオマーカーを評価するために使用されました。
2.6. 統計解析
連続変数の平均値および標準偏差を示す。カテゴリー変数は、数字（パーセンテージ）で表される。微生物叢データおよびSCFAレベルは、一元配置分散分析（ANOVA）およびウィルコクソン順位和検定により検定した。グループ間のα多様性とβ多様性は、ウィルコクソン順位和検定で検定した。ボンフェローニ補正を用い、多重検定のために値を調整した。ピアソン相関は、細菌またはSCFAレベルと臨床評価との間の相関を推定するために使用した。SPSS 24.0を用いて、すべての統計的評価が完了した（SIBM SPSS, Armonk, NY, USA）。データのプロットには、GraphPad Prism 5.0というソフトウェアを使用した（La Jolla, CA, USA）。結果
3.1. 参加者の属性
脳卒中の臨床診断を受けた20名の患者を評価し（平均年齢年令；性別、男性：女性11：9）、募集した。一方、毎年健康診断を受診している同年齢・同性の健常者20名（平均年齢、性別、男性：女性6：14）を対象とし、募集を行った。脳卒中患者および対照者の臨床的特徴および人口統計学的特徴を表1に示す。
表1
研究参加者の特徴
3.2. 脳卒中後の被験者は腸内細菌叢の組成が変化していた
図1（a）に示すように、対照群と脳卒中後遺症群からそれぞれ900と93のOTUが同定され、両群間で重複するOTUは634であった。脳卒中後群と対照群の間では、細菌のアルファ多様性を比較した場合、コミュニティの豊かさ（ACEとChao）の点で有意な差（）があった（図1（b）、1（c））。微生物相の種の多様性を評価した場合（シャノンとシンプソン）（図1（d）、1（e））の各群間の違いは統計的に有意ではなかった。PCAとNMDSを用いて、2つのグループ間の細菌群集組成の違いを明らかにした。脳卒中後のサンプルは、健常対照者のサンプルとは圧倒的に異質であり、2つのグループ間の微生物叢のコミュニティ構造の変動を示していた（図1（f）、1（g））。
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図1
脳卒中後遺症と対照被験者の腸内細菌叢の多様性。(a) 共通OTUのベン図。(b-e) ACE (b), Chao (c), Shannon (d), Simpson (e) indexで測定したOTUレベルのα多様性。(f, g) 加重UniFrac距離に基づくPCA (f) およびNMDS (g) によって示されるβ多様性。OTU: operational taxonomic unit, PCA: principal component analysis, NMDS: nonmetric multidimensional scaling.
脳卒中後群と対照群における分類群の平均相対存在量を評価し、微生物相の正確な変化を明らかにした。動物門レベルでは、脳卒中後遺症患者は対照群に比べてアシドバクテリオタが有意に少ない（0.0005%対0.2710%）のに対し、フソバクテリオタの存在量は対照群（0.0961%）と比較して脳卒中後遺症患者（0.9640%）でかなり増加した。さらに、脳卒中後のサンプルでは、コントロールのサンプルと比較して、Desulfobacterotaが濃縮されていることも確認されました（図2（a））。LEfSeを活用し、脳卒中後と対照群の細菌組成の大幅な変化を発見しました。脳卒中後患者では、Akkermansiaceae、Fusobacteriota、Desulfobacterota、Ruminococcaceae、Oscillospiralesのレベルが有意に高かった（図2（b）、2（c））。
(a)
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図2
脳卒中後遺症と健常対照者の腸内細菌叢における組成の変化。(a) 脳卒中後遺症患者と対照者における門脈レベルの分類群の平均相対存在量。赤と緑のバーは、それぞれ脳卒中後遺症患者と健常対照者の分類群の相対存在量を表す。(b) LEfSeで生成されたクラドグラム。(c) 有用度の異なる細菌分類群のLDAスコア（）。対照群で濃縮された分類群は緑色のバーで、脳卒中後遺症群で濃縮された分類群は赤色のバーで表される。LEfSe: 線形判別効果量; LDA: 線形判別分析.
3.3. 脳卒中後遺症群におけるSCFAsのレベルは対照群と有意に異なる
図3は、糞便中の酢酸、酪酸、プロピオン酸、カプロン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、吉草酸の量を示している。脳卒中患者（）では、対照群（、）と比較して酢酸の濃度が劇的に低下していた。両群間で、酪酸の濃度には識別可能な変動はなかった()。健常対照群（）と比較して、脳卒中後遺症群（）では、プロピオン酸濃度が有意に低下した（、）。しかし、カプロン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、吉草酸の濃度には、両群間で顕著な変動は見られなかった。
(a)
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図3
脳卒中後遺症患者およびコントロール患者のSCFAsの糞便濃度。対照群と脳卒中後遺症群のSCFAsの絶対濃度分布をマイクログラム/ミリリットルで測定した箱ひげ図。(a）酢酸、（b）酪酸、（c）プロピオン酸、（d）カプロン酸、（e）イソ酪酸、（f）イソ吉草酸、（g）吉草酸。 値≦0.05、値≦0.01、ウィルコクソン順位和検定。SCFAs：短鎖脂肪酸。
3.4. 腸内細菌叢と糞便SCFA量の相関性
属レベルで、ピアソン相関を採用し、異なる存在量の分類群と糞便中のSCFAレベルの関係を確立した（図4に示す）。アガソバクターの相対量は酢酸レベルと高い相関を示したが（、）、Fusobacteria（脳卒中後群でかなり増加）、Flavonifractor（、）、Desulfovibrio（脳卒中後群でかなり増加）、Akkermansia（、）の相対量は酢酸レベルとは負の相関を示した。さらに、Fusobacteriaと酪酸の間には負の相関があることを発見した（、）。さらに、イソ吉草酸およびイソ酪酸の量と、Desulfovibrio、Akkermansia、Parabacteroides、Alistipes、Odoribacterの存在との間には正の相関があった。
図4
腸内細菌叢と糞便SCFA値の相関関係。SCFA：短鎖脂肪酸。
3.5. 糞便SCFA濃度、特定細菌種、および臨床変数の相関関係
血液パラメータ、機能パラメータ、SCFA濃度、臨床パラメータを含む様々な臨床指標と区別できる細菌種との間に有意な関係があるかどうかを調べるために、ピアソン相関分析を使用した。イソ吉草酸（、）およびイソ酪酸（、）は、血清総蛋白（TP）と負の相関があった。また、バレリック酸（、）およびカプロン酸（、）は、コレステロールと負の相関があった（図5（a））。さらに、イソ吉草酸（、）、イソ酪酸（、）、吉草酸（、）は、NBDと正の相関を示した（図5（b））。
(a)
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図5
糞便SCFAレベルと血清指数および脳卒中後の臨床変動との相関。(a)便中SCFA値と血清指数との相関、(b)便中SCFA値と脳卒中後の臨床変動との相関、(c)分化細菌属と血清指数との相関、(d)分化細菌属と脳卒中後の臨床変動との相関。SCFA：短鎖脂肪酸、DBil：直接ビリルビン、TBil：総ビリルビン、HDL-C：高密度リポタンパク質コレステロール、TG：トリグリセリド、UA：尿酸、ALT：アラニンアミノトランスフェラーゼ、AST：アスパルテートアミノトランスフェラーゼ、CREA．クレアチニン、UREA：尿素、LDL-C：低密度リポ蛋白コレステロール、GLU：グルコース、ALB：アルブミン、CHOL：コレステロール、TP：総蛋白、NBD：神経原性腸機能障害、VAS：ビジュアルアナログスケール、BPI．Brief Pain Inventory; BMI: body mass index; BI: Barthel index; FMA-UE: Fugl-Meyer Assessment Upper Extremity Scale; FMA-LE： Fugl-Meyer Assessment Lower Extremity Scaleの略。
相関分析の結果、Akkermansia（、）、Desulfovibrio（、）、Alloprevotella（、）は、HDL-Cと有意な負の相関があることが示されました。また、AkkermansiaはLDL-C（、）およびTP（、）とも負の相関があった。また、Desulfovibrioはグルコース（GLU）（、）と有意な正の相関があった（図5（c））。Akkermansia（、）、Odoribacter（、）、Alistipes（、）、Parabacteroides（、）、Parasutterella（、）は、NBDと正の相関があった。また、Akkermansia、Odoribacter、Desulfovibrioは、BI、FMA-UE、FMA-LE（）と負の相関があった。また，ParaprevotellaとSutterellaはBPIの一部（ADLと歩行）（）と正の相関があり，Akkermansia（, ）とOdoribacter（, ）はVASと正の相関があった（図5（d））．考察
いくつかの研究により、脳卒中後遺症患者と健常者の間で腸内細菌叢の組成に違いがあることが報告されている。本研究では、脳卒中患者は種の多様性と均等性が低いことを発見した。この結果は、齧歯類の脳卒中実験モデルを用いた研究結果と一致している[31]。複数の研究により、脳卒中患者ではPrevotellaの有病率がかなり上昇し、Bacteroidesの有病率が低下していることが示されています。私たちは、脳卒中患者におけるBacteroidesの減少を観察しましたが、これはYinら[19]の研究と一致しています。Bacteroidesは腸内細菌叢において主要な役割を担っており、肥満と関連していることが判明しています[32, 33]。さらに、肥満や過体重の場合のバクテロイデスの減少は、虚血性脳卒中の重要なリスクファクターの一つであることも認められています[34]。さらに、Bacteroides属は、多糖類を酢酸とプロピオン酸の両方に発酵させることが示されている[35]。これまでの研究で、脳卒中後の患者ではAkkermansiaの相対的な存在量が減少していることが示されている[36, 37]。一方、今回の研究では、脳卒中後にAkkermansiaが有意に増加した。脳卒中後のアッカーマンシア菌の増加は、アッカーマンシアによる創傷損傷の治癒を促進し、腸粘膜の上皮の完全性を強化する可能性を示す研究がある [38]。一方、いくつかの研究では、高血圧の被験者でアッカーマンシアがより多く存在することが示されており、それは脳卒中発生のメカニズムの1つと考えられている全体的な炎症性環境と関連している［39、40］。したがって、この微生物叢のメンバーが脳卒中に関与している可能性があるという仮説は魅力的であり、今後の研究により、Akkermansiaのさらにユニークな活性が明らかになるかもしれません。
また、脳卒中患者では、糞便中の酢酸とプロピオン酸の量が減少していることが明らかになった。SCFAは酢酸、酪酸、プロピオン酸が代表的であり[41]、腸管バリアの機能維持には相当量のSCFAが生成されているようです[42]。SCFAが宿主に影響を与えるメカニズムとしては、ヒストンのアセチル化やメチル化の制御、Gタンパク質共役受容体の制御、各種ホルモンや神経化学物質の分泌促進、迷走神経を介した信号の刺激など、複数のメカニズムが同定されている[3]。また、SCFAはミトコンドリアでのエネルギー源として機能するため、ヒトではこれらの分子の吸収が例外的に速くなる[43]。酢酸とプロピオン酸は、腸内細菌が産生する2つの主要代謝物であり、微生物-腸-脳軸の作用を制御する役割を担っています。ある濃度の酢酸とプロピオン酸が脳に直接影響を及ぼすことが実証されています。最も頻度の高いSCFAである酢酸は、肝臓で消化され、その後、末梢組織に運ばれ、コレステロール代謝と脂肪生成に関与し、中枢性食欲の調節に関与している可能性がある[44]。また、酢酸は脳の燃料としても働き、末梢から血液脳関門を容易に通過し、脳で代謝される[45]。以前の研究では、うつ病患者からの糞便微生物叢移植を受けたラットは、糞便中の酢酸と総SCFA濃度が上昇し、うつ病様行動を示すことが実証されています[46]。Maltzらによると、心理社会的ストレスを受けたマウスは、糞便中の酢酸の減少を示し、腸内の炎症の増加を伴う[47]。さらに、本研究では、糞便酢酸とFusobacteria、Desulfovibrio、Akkermansiaとの間に負の関連が確認され、これらは脳卒中後の患者において有意に増加した。プロピオン酸は、消化された後、グルコースの重要な供給源となる可能性を持つ唯一のSCFAであり、エネルギーの生産に利用することができ、コレステロール値を低下させる役割を持つかもしれない[48]。プロピオン酸と酪酸は、ミクログリア細胞やアストロサイトに働きかけて抗炎症活性を高め、損傷したり不要になったニューロンやシナプス、感染性物質を除去することで脳の維持全般をコントロールすることにより、脳の生理や行動を直接変化させることができるという調査結果もあります [49, 50]．集合的に、我々の結果と前述の証拠は、酢酸とプロピオン酸が、免疫系とエネルギー代謝を調節することによって、脳卒中後の患者の腸-脳軸を支配する可能性を示している。
本研究の2つのグループ間でカプロン酸、吉草酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、酪酸の濃度に顕著な変化は見られなかったにもかかわらず、フソバクテリアと酪酸の間に負の相関が見られ、フソバクテリアの存在量は脳卒中後の患者で有意に高いことがわかった。酪酸は血管内皮増殖因子を刺激し、脳卒中後遺症における神経新生、血管新生、機能回復に中心的な役割を果たす可能性があるという証拠がある [51]. さらに、糞便中の酪酸濃度が低いことも、脳卒中の高リスクと関連していた[52]。このことは、酪酸が虚血性脳卒中の進行に関与していることを示すかもしれない。イソ吉草酸およびイソ酪酸は血清総蛋白と負の相関があり、吉草酸およびカプロン酸はコレステロールと負の相関があった。イソ酪酸、イソバレレート、バレレート、カプロン酸は一般に脂肪とタンパク質の発酵による典型的な生成物と考えられており、これらは脂質代謝に影響を与える能力を持ち、脳卒中の疾患状態における宿主循環の脂質プロファイルに影響を及ぼすと考えられる[35、53]。これらは、比較的含有量の少ないこれらの代謝物について、さらなる調査を保証する研究方向である。
本研究の結果によると、腸内細菌の変化は、脳卒中後の患者の痛み、腸機能、ADL、運動機能の改善と関連しているようであり、この患者集団における腸内細菌叢の臨床的影響についてさらなる研究が必要であることが示された。代表的なSCFA産生菌であるAkkermansiaとOdoribacterは、VASとNBDには正の相関があるが、BI、FMA-UE、FMA-LEには負の相関があることが明らかになった。SCFAは、腸管バリアの維持と微生物の制御に不可欠である[54]。酪酸は中枢神経系のマクロファージに対して強力な抗炎症作用を持ち、炎症反応を抑制することができるため、神経保護の重要な役割を実現する[55, 56]。さらに、今回の研究では、特に脳卒中に伴う慢性疼痛に着目しています。SCFAは免疫反応の制御に極めて重要であるが、神経疾患、特に慢性疼痛におけるその重要性は、つい最近認識されたばかりである[57, 58]。SCFAはマクロファージによる炎症性メディエーターの産生を調節し、それは主にヒストンデアセチラーゼ（HDAC）活性の減衰と関連しており、疼痛行動を減衰させることができる［59, 60］．ラット中大脳動脈永久閉塞モデルにおいて、HDAC阻害剤であるバルプロ酸および酪酸は、脳卒中後の抗神経炎および神経保護効果を示した[61]。このことから、SCFAは脳卒中後の患者の痛みの調節に重要なメディエーターとして重要な役割を果たす可能性が示唆されました。しかし、この現象の根底にあるメカニズムは単一ではなく、複数のメカニズムが互いに影響し合い、最終的に機能回復を達成するために促進し合っている可能性があります。
革新的な発見と臨床的な関連性があるにもかかわらず、本研究には多くの限界がありました。本研究は1つの施設に限定され、患者さんの登録数もやや少なかったため、所見をさらに検証するためには、より大きなサンプルと多施設研究が必要である。次に、本研究では、脳卒中後の微生物叢とSCFAレベルの変化を調査し、腸内細菌叢の変化と臨床機能パラメータとの間に関連性がある可能性が示されました。しかし、臨床指標の範囲は限られており、さらに拡大する必要があり、また、血糖値異常や脂質異常症などの脳卒中の危険因子からの影響を調整するために、より多くのことを行う必要があります。さらに、考えられる生物学的メカニズムに焦点を当てた研究が必要である。最後に、脳卒中の重症度を軽度、中等度、重度の3段階に分類していないため、重症度と腸内細菌叢の相関を分析することができませんでした。この点については、今後の実験で具体的に対応する予定である。結論
結論として、脳卒中後遺症患者において、健常対照者と比較して、腸内細菌叢の変化と糞便中のSCFAとの関連が確認された。SCFAレベルの変化や特徴的な腸内細菌叢と脳卒中後の臨床転帰や機能予後との間に有意な関連性が検出された。腸内細菌叢とSCFAを調節することを目的とした治療戦略は、脳卒中後の痛みを和らげ、機能的予後を改善する可能性がある。
データの入手方法
本研究の結果を裏付けるために使用されたデータは、要請に応じて対応する著者から入手可能である。
利益相反
著者らは、本論文の発表に関して、利益相反がないことを宣言する。
著者の貢献
Xintong ZhangとXiangyu Wangは、この研究に等しく貢献した。
謝辞
本研究は、中華人民共和国科学技術部国家重点研究開発プログラム（助成番号2018YFC2002300および2018YFC2002301）および南京市科学技術局（助成番号2019060002）の支援を受けました。
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