癲癇為高度異質性的慢性腦部疾病，長期反復發作可遺留嚴重的神經功能殘障，給患者及其家庭、社會帶來沉重的疾病負擔。自身免疫性癲癇是免疫介導的伴有不同發作形式的特殊類型癲癇，此類患者腦脊液/血液中可檢測到特異性神經元抗體。限于癲癇發作復雜的病因學基礎、發病及復發機制，癲癇的診療一直面臨挑戰。最近的研究表明，癲癇特別是自身免疫性癲癇患者腸道菌群存在異常改變，自身免疫性癲癇發作可能與腸道菌群改變及炎癥細胞因子的釋放有著因果關系。益生菌補充劑、糞便菌群移植等重建正常腸道菌群療法能很大程度改善患者病情和預后，免疫聯合微生物療法可能是未來治療自身免疫性癲癇的關鍵策略。
引用本文： 宋成艷, 李亞軍. 腸道菌群與癲癇相關性研究進展. 癲癇雜志, 2021, 7(2): 159-161. doi: 10.7507/2096-0247.20210027 復制
隨著現代分子生物技術的不斷發展，關于腸道微生物的研究步入了一個新階段，通過對腸道菌群宏基因組的高通量測序及生物信息分析，明確腸道菌群組成差異與疾病的關系在臨床上有著廣闊的應用前景。研究證實，癲癇患者及癲癇小鼠模型的腸道菌群組成及分布與正常組相比有著顯著的差異，重建正常腸道菌群能顯著改善病情。文章就腸道菌群與癲癇相關性研究及治療現狀作一綜述。
1 腸道菌群與腸-腦軸
人體腸道微生態系統由各種功能不同的共生微生物群落組成，共同參與維持人體腸粘膜屏障完整、發揮免疫保護、機體代謝活動等[1]。研究表明，人體不同腸道部位菌群組成有所差異，但均以細菌為主，其中厚壁菌門和擬桿菌門細菌占 3/4 以上，放線菌門、變形桿菌門、梭桿菌門等細菌比例相對較少[2]。外界或機體內環境穩態發生變化時，腸道菌群的宏觀平衡被打破，出現分布、豐度、多樣性等方面改變，即為腸道菌群失調。研究表明，腸道菌群失調在免疫與非免疫介導的中樞神經系統疾病、神經變性及神經退行性疾病的發生發展中起著重要作用[3, 4]。
腸-腦軸是腸道與大腦交流的雙向信號結構，大腦對腸道蠕動及內分泌等的調節，腸道對大腦相關生理及功能的影響都是通過該結構實現，這種機制可能與神經、內分泌、免疫、代謝等途徑組成的多環節關聯網絡有關[5, 6]。
2 腸道菌群與癲癇
癲癇反復發作造成的疾病負擔約占全球經濟疾病負擔的 0.6%[7]。同時，其復雜的病因和發病機制，使該類患者有著較高的致死率。據統計，全世界每年約有 25 萬人死于癲癇，是人類面臨的公共衛生問題[8]。
許多潛在的腦功能障礙因素可誘發癲癇發作，以腦發育畸形、中樞神經系統感染、創傷、卒中和基因突變的影響最為突出，但部分患者的病因仍不明確。盡管癲癇的病因尚未完全明確，但風險影響因素包括遺傳和環境因素，二者均對癲癇的個體易感性有顯著影響。據報道，35% 的癲癇患者可直接歸因于遺傳作用，而其余患者可能涉及環境暴露[7]。目前仍不清楚環境因素如何影響癲癇患者的長期易感性，但越來越多地證據顯示，腸道菌群是環境風險因素影響癲癇個體發病的重要媒介[9]。
Bagheri 等[10]研究發現，實驗誘導的癲癇大鼠存在明顯的腸道菌群失調，且腸道菌群中優勢菌群的多少與癲癇發作存在一定的比例關系。給予該類大鼠益生菌補充劑后，其腦內抑制性神經遞質 γ-氨基丁酸（GABA）濃度增加，癲癇發作的嚴重程度顯著降低。這可能與選擇性益生菌調節大腦區域中特定 GABA 受體亞基的表達有關[11]。國內有研究發現，難治性癲癇患者腸道菌群 α-多樣性明顯升高，且雙歧桿菌和乳酸桿菌水平越低，癲癇發作越頻繁[12]。Marie 等[13]發現，難治性癲癇患兒腸道菌群中擬桿菌、變形桿菌的相對豐度降低，纖毛蟲和放線菌的相對豐度升高。但 Xie 等[14]發現，難治性癲癇患兒腸道菌群中纖毛蟲和變形桿菌的相對豐度較高，而擬桿菌、放線菌、普雷沃氏菌、雙歧桿菌的相對豐度降低。這可能與實驗設計、年齡和性別因素影響導致部分研究結果不能交叉比較有關。
綜合目前研究，腸道菌群失調造成的菌群紊亂可能通過調節免疫與炎癥反應、改變機體營養物質代謝、激活并完善小膠質細胞和星形細胞功能、改變迷走神經活性、降低海馬等邊緣系統神經活性物質［如腦源性神經營養因子（Brain derived neurotrophic factor，BDNF）］的水平等上調癲癇發病風險和易感性[15]。有動物研究報道，動物腸道菌群在調節癲癇發作易感性方面的因果作用：環境改變所致的應激誘導下丘腦—垂體—腎上腺（HPA）軸亢進，改變了腸道菌群組成并使腸道處于慢性應激與炎癥狀態，導致神經元過度興奮，最終增加癲癇發作風險[16]。盡管人類及動物研究表明腸道菌群改變與癲癇發作有關，但整個研究中所涉及的確切菌群分類尚缺乏一致性，未來還需進行更多研究，以期明確腸道菌群在癲癇發病中的作用。
3 腸道菌群與自身免疫性癲癇
臨床上近 1/3 的患者對常規治療不敏感或無效，最終轉變為難治性癲癇，而相當比例的難治性癲癇為自身免疫性癲癇（Autoimmune epilepsy，AE）[17]。AE 是免疫介導的，通常伴有不同形式的癲癇發作，進行性認知功能衰退，行為或精神功能及中樞神經系統功能障礙的自身免疫性疾病，此類患者腦脊液/血液中可以檢測到特異性神經元抗體[18, 19]。
使用無菌小鼠在多種炎癥環境中的研究證實，腸道菌群能通過物種特異性方式發揮對先天和適應性免疫的調節，從而使宿主建立對病原體的功能性免疫耐受，這種免疫穩態作用依賴于胃腸道中促炎性輔助性 T 細胞 17（Th17）與抗炎性調節性 T 細胞（Treg）之間的平衡。此外，腸道菌群通過 T 細胞和 B 細胞的活化，向腸道和全身釋放免疫球蛋白，限制腸道對腸道微生物本身的炎癥反應[20]。
研究發現，AE 患者存在腸道菌群失調，其致癇灶和腦脊液/血液中可檢測到較高水平的促炎細胞因子（如 IL-6、IL-β、IL-2、TNF-α、TNF-β）。表明癲癇發作可能與腸道菌群失調所致的神經炎癥有關[21]：腸道菌群失調引起菌群移位，破壞腸黏膜屏障完整性，使腸道失去對自身腸道菌群的免疫耐受，激活先天和適應性免疫細胞，使其大量分泌 IL-1β、IL-6、TNFα 等促炎細胞因子，腸道處于慢性炎癥狀態。隨著炎癥反應的級聯擴大，循環中促炎細胞因子突破血腦屏障，激活小膠質細胞、星形膠質細胞，使其釋放炎性細胞因子，后者通過結合內源性損傷相關分子模式分子（Damage-associated molecular patterns，DAMPs）與高遷移率族蛋白 1（High mobility group protein 1，HMGB1）、S100 蛋白、ATP、遷移抑制因子相關蛋白 8（MRP8）、細胞外基質降解產物等共同激活核轉錄因子-κβ（NF-κβ）依賴的炎癥信號通路，使大腦產生神經炎癥反應，神經細胞繼而發生損傷、變性、功能障礙，最終誘導神經元興奮毒性，導致癲癇發作。與此同時，神經炎癥通過腸-腦軸的免疫等途徑反過來影響腸道菌群的組成，間接加重 AE 的神經炎癥損傷[22, 23]。
4 治療
4.1 益生菌及糞便菌群移植（FMT）
Gomez-Eguilaz 等[24]進行的一項前瞻性研究證實，口服益生菌混合物（乳酸菌、擬桿菌和鏈球菌的 8 個細菌亞種）可降低癲癇發作頻率，并在很大程度上緩解病情。Bagheri 等[25]給予實驗誘導的癲癇大鼠益生菌補充劑后，其癲癇發作嚴重程度大幅度降低。糞便菌群移植（Fecal microbio traplantation，FMT）是將糞便從健康個體移植到患者腸道的方法，旨在通過重塑健康腸道環境，恢復腸道功能、改善大腦生理和功能。目前已經證實，FMT 可用于治療復發性艱難梭菌感染、炎癥性腸病、抽動穢語綜合征等多種疾病[26]。最近有研究報道了一例難治性癲癇合并克羅恩病患者在進行 FMT 治療后，其腸道癥狀和神經癥狀得到明顯改善，且在隨訪的 20 個月內未發生任何形式的癲癇發作[27]。
盡管目前基于菌群的特定療法在臨床中尚未得到廣泛應用，但重建正常腸道菌群作為一種新的治療策略正在臨床上顯示出越來越重要的治療潛力，未來需要進行大規模的研究來明確益生菌及 FMT 療法的確切治療效果，以期臨床推廣應用。
4.2 免疫聯合微生物
早期識別 AE 患者潛在的免疫性發病因素對于緩解癲癇及癲癇綜合征的發展十分重要，免疫治療亦是控制 AE 癥狀的重要方法，一線治療主要包括激素、免疫球蛋白、血漿置換；二線治療主要針對病情嚴重者，通常采用環磷酰胺和/或利妥昔單抗[17]。曾暢等[28]研究發現，抗體陽性癲癇患者接受免疫聯合激素治療后，癲癇緩解率高達 90.5%。相較于神經細胞膜抗體陽性的 AE 患者，神經細胞內抗體常導致不可逆的神經損害，對免疫治療反應通常較差[29]。最近有研究提出靶向微生物治療有望成為 AE 的一種新的、有前景的治療策略，通過選擇具有免疫抑制反應并能局限病理性炎癥反應的特定微生物菌株、攝入可以調節腸道菌群代謝的益生菌制劑、FMT 等手段緩解 AE 癥狀。免疫聯合特定微生物療法或許優于單純的免疫治療，未來需要大規模的干預研究來明確這一新型療法的確切治療效果。
5 結語
腸道菌群對于維持機體功能穩態必不可少，菌群失調在癲癇、自身免疫性癲癇的發生發展中扮演重要角色。益生菌及其補充劑療法、FMT、免疫療法雖然可以緩解癲癇發作，但未來仍需大量研究證據來闡明腸道菌群在癲癇診療中的作用，爭取將重建正常腸道菌群、免疫聯合微生物的治療作用推進一步。
隨著現代分子生物技術的不斷發展，關于腸道微生物的研究步入了一個新階段，通過對腸道菌群宏基因組的高通量測序及生物信息分析，明確腸道菌群組成差異與疾病的關系在臨床上有著廣闊的應用前景。研究證實，癲癇患者及癲癇小鼠模型的腸道菌群組成及分布與正常組相比有著顯著的差異，重建正常腸道菌群能顯著改善病情。文章就腸道菌群與癲癇相關性研究及治療現狀作一綜述。
1 腸道菌群與腸-腦軸
人體腸道微生態系統由各種功能不同的共生微生物群落組成，共同參與維持人體腸粘膜屏障完整、發揮免疫保護、機體代謝活動等[1]。研究表明，人體不同腸道部位菌群組成有所差異，但均以細菌為主，其中厚壁菌門和擬桿菌門細菌占 3/4 以上，放線菌門、變形桿菌門、梭桿菌門等細菌比例相對較少[2]。外界或機體內環境穩態發生變化時，腸道菌群的宏觀平衡被打破，出現分布、豐度、多樣性等方面改變，即為腸道菌群失調。研究表明，腸道菌群失調在免疫與非免疫介導的中樞神經系統疾病、神經變性及神經退行性疾病的發生發展中起著重要作用[3, 4]。
腸-腦軸是腸道與大腦交流的雙向信號結構，大腦對腸道蠕動及內分泌等的調節，腸道對大腦相關生理及功能的影響都是通過該結構實現，這種機制可能與神經、內分泌、免疫、代謝等途徑組成的多環節關聯網絡有關[5, 6]。
2 腸道菌群與癲癇
癲癇反復發作造成的疾病負擔約占全球經濟疾病負擔的 0.6%[7]。同時，其復雜的病因和發病機制，使該類患者有著較高的致死率。據統計，全世界每年約有 25 萬人死于癲癇，是人類面臨的公共衛生問題[8]。
許多潛在的腦功能障礙因素可誘發癲癇發作，以腦發育畸形、中樞神經系統感染、創傷、卒中和基因突變的影響最為突出，但部分患者的病因仍不明確。盡管癲癇的病因尚未完全明確，但風險影響因素包括遺傳和環境因素，二者均對癲癇的個體易感性有顯著影響。據報道，35% 的癲癇患者可直接歸因于遺傳作用，而其余患者可能涉及環境暴露[7]。目前仍不清楚環境因素如何影響癲癇患者的長期易感性，但越來越多地證據顯示，腸道菌群是環境風險因素影響癲癇個體發病的重要媒介[9]。
Bagheri 等[10]研究發現，實驗誘導的癲癇大鼠存在明顯的腸道菌群失調，且腸道菌群中優勢菌群的多少與癲癇發作存在一定的比例關系。給予該類大鼠益生菌補充劑后，其腦內抑制性神經遞質 γ-氨基丁酸（GABA）濃度增加，癲癇發作的嚴重程度顯著降低。這可能與選擇性益生菌調節大腦區域中特定 GABA 受體亞基的表達有關[11]。國內有研究發現，難治性癲癇患者腸道菌群 α-多樣性明顯升高，且雙歧桿菌和乳酸桿菌水平越低，癲癇發作越頻繁[12]。Marie 等[13]發現，難治性癲癇患兒腸道菌群中擬桿菌、變形桿菌的相對豐度降低，纖毛蟲和放線菌的相對豐度升高。但 Xie 等[14]發現，難治性癲癇患兒腸道菌群中纖毛蟲和變形桿菌的相對豐度較高，而擬桿菌、放線菌、普雷沃氏菌、雙歧桿菌的相對豐度降低。這可能與實驗設計、年齡和性別因素影響導致部分研究結果不能交叉比較有關。
綜合目前研究，腸道菌群失調造成的菌群紊亂可能通過調節免疫與炎癥反應、改變機體營養物質代謝、激活并完善小膠質細胞和星形細胞功能、改變迷走神經活性、降低海馬等邊緣系統神經活性物質［如腦源性神經營養因子（Brain derived neurotrophic factor，BDNF）］的水平等上調癲癇發病風險和易感性[15]。有動物研究報道，動物腸道菌群在調節癲癇發作易感性方面的因果作用：環境改變所致的應激誘導下丘腦—垂體—腎上腺（HPA）軸亢進，改變了腸道菌群組成并使腸道處于慢性應激與炎癥狀態，導致神經元過度興奮，最終增加癲癇發作風險[16]。盡管人類及動物研究表明腸道菌群改變與癲癇發作有關，但整個研究中所涉及的確切菌群分類尚缺乏一致性，未來還需進行更多研究，以期明確腸道菌群在癲癇發病中的作用。
3 腸道菌群與自身免疫性癲癇
臨床上近 1/3 的患者對常規治療不敏感或無效，最終轉變為難治性癲癇，而相當比例的難治性癲癇為自身免疫性癲癇（Autoimmune epilepsy，AE）[17]。AE 是免疫介導的，通常伴有不同形式的癲癇發作，進行性認知功能衰退，行為或精神功能及中樞神經系統功能障礙的自身免疫性疾病，此類患者腦脊液/血液中可以檢測到特異性神經元抗體[18, 19]。
使用無菌小鼠在多種炎癥環境中的研究證實，腸道菌群能通過物種特異性方式發揮對先天和適應性免疫的調節，從而使宿主建立對病原體的功能性免疫耐受，這種免疫穩態作用依賴于胃腸道中促炎性輔助性 T 細胞 17（Th17）與抗炎性調節性 T 細胞（Treg）之間的平衡。此外，腸道菌群通過 T 細胞和 B 細胞的活化，向腸道和全身釋放免疫球蛋白，限制腸道對腸道微生物本身的炎癥反應[20]。
研究發現，AE 患者存在腸道菌群失調，其致癇灶和腦脊液/血液中可檢測到較高水平的促炎細胞因子（如 IL-6、IL-β、IL-2、TNF-α、TNF-β）。表明癲癇發作可能與腸道菌群失調所致的神經炎癥有關[21]：腸道菌群失調引起菌群移位，破壞腸黏膜屏障完整性，使腸道失去對自身腸道菌群的免疫耐受，激活先天和適應性免疫細胞，使其大量分泌 IL-1β、IL-6、TNFα 等促炎細胞因子，腸道處于慢性炎癥狀態。隨著炎癥反應的級聯擴大，循環中促炎細胞因子突破血腦屏障，激活小膠質細胞、星形膠質細胞，使其釋放炎性細胞因子，后者通過結合內源性損傷相關分子模式分子（Damage-associated molecular patterns，DAMPs）與高遷移率族蛋白 1（High mobility group protein 1，HMGB1）、S100 蛋白、ATP、遷移抑制因子相關蛋白 8（MRP8）、細胞外基質降解產物等共同激活核轉錄因子-κβ（NF-κβ）依賴的炎癥信號通路，使大腦產生神經炎癥反應，神經細胞繼而發生損傷、變性、功能障礙，最終誘導神經元興奮毒性，導致癲癇發作。與此同時，神經炎癥通過腸-腦軸的免疫等途徑反過來影響腸道菌群的組成，間接加重 AE 的神經炎癥損傷[22, 23]。
4 治療
4.1 益生菌及糞便菌群移植（FMT）
Gomez-Eguilaz 等[24]進行的一項前瞻性研究證實，口服益生菌混合物（乳酸菌、擬桿菌和鏈球菌的 8 個細菌亞種）可降低癲癇發作頻率，并在很大程度上緩解病情。Bagheri 等[25]給予實驗誘導的癲癇大鼠益生菌補充劑后，其癲癇發作嚴重程度大幅度降低。糞便菌群移植（Fecal microbio traplantation，FMT）是將糞便從健康個體移植到患者腸道的方法，旨在通過重塑健康腸道環境，恢復腸道功能、改善大腦生理和功能。目前已經證實，FMT 可用于治療復發性艱難梭菌感染、炎癥性腸病、抽動穢語綜合征等多種疾病[26]。最近有研究報道了一例難治性癲癇合并克羅恩病患者在進行 FMT 治療后，其腸道癥狀和神經癥狀得到明顯改善，且在隨訪的 20 個月內未發生任何形式的癲癇發作[27]。
盡管目前基于菌群的特定療法在臨床中尚未得到廣泛應用，但重建正常腸道菌群作為一種新的治療策略正在臨床上顯示出越來越重要的治療潛力，未來需要進行大規模的研究來明確益生菌及 FMT 療法的確切治療效果，以期臨床推廣應用。
4.2 免疫聯合微生物
早期識別 AE 患者潛在的免疫性發病因素對于緩解癲癇及癲癇綜合征的發展十分重要，免疫治療亦是控制 AE 癥狀的重要方法，一線治療主要包括激素、免疫球蛋白、血漿置換；二線治療主要針對病情嚴重者，通常采用環磷酰胺和/或利妥昔單抗[17]。曾暢等[28]研究發現，抗體陽性癲癇患者接受免疫聯合激素治療后，癲癇緩解率高達 90.5%。相較于神經細胞膜抗體陽性的 AE 患者，神經細胞內抗體常導致不可逆的神經損害，對免疫治療反應通常較差[29]。最近有研究提出靶向微生物治療有望成為 AE 的一種新的、有前景的治療策略，通過選擇具有免疫抑制反應并能局限病理性炎癥反應的特定微生物菌株、攝入可以調節腸道菌群代謝的益生菌制劑、FMT 等手段緩解 AE 癥狀。免疫聯合特定微生物療法或許優于單純的免疫治療，未來需要大規模的干預研究來明確這一新型療法的確切治療效果。
5 結語
腸道菌群對于維持機體功能穩態必不可少，菌群失調在癲癇、自身免疫性癲癇的發生發展中扮演重要角色。益生菌及其補充劑療法、FMT、免疫療法雖然可以緩解癲癇發作，但未來仍需大量研究證據來闡明腸道菌群在癲癇診療中的作用，爭取將重建正常腸道菌群、免疫聯合微生物的治療作用推進一步。