坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis，NEC)是新生儿期一种严重的胃肠道疾病，也是早产儿的主要死亡原因之一。近年来，随着新生儿重症救治水平的提升，NEC患儿生存率也随之提高，但存活者常伴有不良的神经预后，临床可表现为脑室周围白质软化(periventricular leukomalacia，PVL)、脑室内出血(intraventricular hemorrhage，IVH)、神经发育障碍(neurodevelopmental impairment，NDI)等一系列疾病，其确切发病机制目前尚不清楚。该文就NEC相关脑损伤的可能影响因素，如缺氧缺血、炎症反应、营养、脑-肠轴等进行综述，以便于临床医生了解其发病机制。The mechanism of necrotizing enterocolitis-associated brain injury in neonatesNecrotizing enterocolitis(NEC)is a serious gastrointestinal disease in the neonatal period and one of the main causes of death in premature infants.In recent years, with the advancement of neonatal intensive care, the survival rate of children with NEC has been improved.However, the survivors are often accompanied by poor neurological prognoses, such as periventricular leukomalacia, intraventricular hemorrhage, neurodevelopmental disorders.The pathogenesis of NEC has not been fully elucidated.This review discusses the factors that may influence NEC related brain injury, such as hypoxia and ischemia, inflammatory response, nutrition, and brain-gut axis, in order to provide an overview on the pathogenesis of NEC.坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis，NEC)是新生儿尤其是早产儿一种严重的胃肠道疾病，严重影响患儿的生存率及生存质量。NEC在新生儿重症监护室的发病率为2%~5%，其中极低出生体重儿发病率为4.5%~8.7%，病死率为20%~30%，超低出生体重儿病死率可高达30%~50.9%[1]。近年来，新生儿救治技术取得了重大进展，NEC患儿的生存率有所提高[2]，但存活者常伴有不同程度的脑损伤，严重影响NEC患儿的预后。研究显示，NEC患儿的脑损伤包括脑室周围白质软化(periventricular leukomalacia，PVL)、脑室内出血(intraventricular hemorrhage，IVH)、神经发育障碍(neurodevelopmental impairment，NDI)等，其中NDI包括运动障碍(如脑性瘫痪)、感觉障碍(视力和听力障碍)、神经行为、教育问题及其他近远期后遗症，NEC存活儿中其发生率高达40%[3]。其中，IVH、PVL与婴儿认知和运动延迟有关[4,5]。多中心研究显示，相比于无NEC的患儿，NEC患儿在矫正胎龄18~22月龄时神经发育障碍的风险更高[6]。我国的一项多中心调查也显示NEC是早产儿IVH和PVL的高危因素[7]。系统综述显示：相比于未患NEC的早产儿，NEC患儿有着更高的IVH、PVL和NDI发生率，且NDI程度可能与肠道损伤的严重程度有关[3]。接受外科治疗的NEC患儿比自发性肠穿孔患儿的脑损伤更严重[8,9]。无论与健康同龄儿、早产儿，还是自发性肠穿孔患儿相比，NEC患儿的脑损伤都更加严重，表明NEC可能存在独特的机制加重其脑损伤。本文总结了近年来NEC相关脑损伤方面的研究进展，对这一机制的可能原因进行阐述，包括缺氧缺血、免疫炎症、营养、脑-肠轴等，以便临床医生了解其发病机制。缺氧缺血会导致脑白质损伤和脑白质发育不良，这在NEC患儿中十分常见[10]。新生儿脑血管自主调节可通过调控一定范围的脑灌注压来维持稳定的脑血流量，脑血流量是衡量脑缺血状态的直接指标。早产儿脑血管系统发育不成熟，自主调节能力较差，脑血流量容易受到血液波动的影响。NEC进展期患儿常伴有低血压、弥散性血管内凝血、高碳酸血症等并发症，导致脑血管自主调节功能受损，脑灌注压降至正常下限以下，脑血流量降低，血液中血红蛋白供氧不足，发生脑缺氧缺血[11,12]。缺氧缺血性脑损伤由神经系统兴奋性毒性、炎症及氧化应激等相互作用所致。缺氧缺血可导致细胞中ATP减少，Na+-K+-ATP酶功能失活，过量的Na+在细胞内聚集，通过渗透作用导致细胞水肿，进而引起细胞破裂和死亡。同时，细胞内外离子紊乱，会导致神经元细胞长时间处于去极化状态，谷氨酸盐释放进一步刺激大量Ca2+和Na+内流，造成线粒体功能障碍，引发细胞死亡。细胞死亡产生的碎片又可以激活大脑中的巨噬细胞，促进炎症因子和活性氧分泌，激活细胞凋亡的酶促方式。此外，当缺氧缺血性损伤发生时，大脑中的小胶质细胞被激活，活化的小胶质细胞迁移到损伤部位，与星形胶质细胞一起释放促炎因子，破坏血脑屏障，导致血脑屏障通透性增加，血液中大量炎症因子进入脑实质内，加重炎症损伤、脱髓鞘及瘢痕形成、神经元和少突胶质细胞的死亡[13]。NEC是一种炎症性疾病，炎症的产生可能是免疫系统为了应对胃肠道病变(缺血、感染、细菌移位等)而过度激活的结果[14]。肠道内的病原相关分子模式，包括脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、磷壁酸、肽聚糖、甘露糖、细菌DNA、螺旋体脂蛋白、葡萄糖等，可以与肠上皮细胞的模式识别受体结合，刺激免疫系统产生大量细胞因子。其中以LPS和Toll样受体4(toll-like receptor 4，TLR4)结合为主。TLR4是NEC中起主要作用的模式识别受体，其在肠上皮细胞表达，可介导肠神经胶质细胞大量丢失，引起胃肠运动障碍、炎症因子释放以及脑源性神经营养因子分泌减少[15]。脑源性神经营养因子具有抗炎作用，能抑制肠道TLR4表达，恢复肠蠕动，预防NEC[15]。此外，血小板活化因子作为一种内源性炎症介质，其水平在NEC患儿中升高，可通过产生氧自由基直接损伤肠道[16]。LPS可以通过下调紧密连接Occludin和ZO-1表达，导致肠上皮屏障通透性增加，进一步加重血小板活化因子的损伤作用[17]。肠上皮通透性增高还可引起肠腔细菌移位及体循环炎症因子增加[18]。TLR4不仅在肠神经胶质细胞中表达，也在免疫细胞中表达[19]。细菌移位引起血液免疫反应，产生大量炎症细胞和炎症因子。血脑屏障是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆和脑脊液之间的屏障，它严格控制血液和大脑间的离子、分子和细胞运动，保护神经组织免受毒素和病原体的侵害，维持正常的神经元功能，血脑屏障发生改变会导致一系列神经性疾病[20]。NEC会导致血脑屏障通透性增加，一项以猪为模型的NEC实验证实NEC与全身炎症、血脑屏障通透性增加及区域特异性神经元损伤有关[21]。血脑屏障通透性增加，血液中大量炎症因子如IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子、血小板活化因子、趋化因子等更易进入脑组织，改变大脑特定区域的细胞稳态和脑细胞群密度，导致大脑形态发生严重变化，影响中枢神经系统发育[22]。炎症进一步活化脑内小胶质细胞和星形胶质细胞，导致其释放大量氧自由基、炎症因子、谷氨酸等物质，聚集在脑白质区域[23,24]，造成脑白质损伤，从而影响神经发育特别是认知功能[25]。实验结果显示，NEC小鼠肠内促炎因子水平、活化的小胶质细胞和星形胶质细胞密度升高，而神经元、少突胶质细胞、神经前体细胞数量减少，且趋势与NEC严重程度呈正相关[22]。此外，Zhou等[26]研究表明NEC时肠源性CD4+T细胞可能通过血脑屏障进入脑内，释放干扰素γ导致脑内小胶质细胞活化和髓鞘丢失。另一项实验表明肠道TLR4信号激活导致高迁移率族蛋白-B1释放，通过血脑屏障进入脑内，激活脑内小胶质细胞，引起神经功能障碍；口服基于树状大分子的纳米颗粒，靶向结合活化的小胶质神经细胞，可以预防NEC新生小鼠的神经功能障碍[27]。母乳具有保护NEC的作用，与配方奶相比，母乳喂养可降低NEC的发生率[28,29]。母乳中富含的脂质、蛋白质和免疫活性成分更适合新生儿的生长和神经发育需求[30]。一项针对NEC患儿预后的研究比较了母乳喂养和配方奶喂养两组在18月龄时的神经发育情况，尽管结局没有显著差异，但母乳喂养组Ⅱ期以上的NEC发生率较低(母乳组为1.7%，配方奶组为6.6%)。近期研究表明，母乳中的许多免疫活性成分都对NEC有预防作用，包括人乳低聚糖、生长因子、乳铁蛋白、神经调节蛋白及其受体等[31]，但这些物质是否对神经发育起到保护作用尚不明确，还有待进一步研究。新生儿大脑处于急速生长期，营养对大脑的发育至关重要，目前尚无NEC患儿的最佳营养管理方案，但NEC患儿常存在营养不良，不仅营养物质摄入减少，而且由于肠黏膜的持续损伤导致营养成分吸收减少。NEC患儿在发病急性期常需要禁食一段时间，肠外营养是其主要的营养供给，可能出现能量、蛋白质和微量元素等代谢异常，从而影响其营养平衡。营养素对神经发育起着至关重要的作用，这些营养素大致包括四种类型：(1)产生能量的营养素：包括蛋白质和长链多不饱和脂肪酸；(2)微量营养素：包括锌、碘、铁；(3)维生素：包括叶酸、维生素D、维生素A；(4)类维生素营养素：胆碱。这些营养素的缺乏会影响婴儿的神经发育，造成认知和运动发育障碍[31]。此外，已有研究表明蛋白质可以刺激胰岛素样生长因子1分泌，其水平与早产儿异常行为认知呈负相关[32]。脑-肠轴是一种通信系统，整合了肠道和大脑之间的神经、激素和免疫信号，并为肠道微生物群及其代谢物与大脑的沟通建立桥梁。荟萃分析显示：NEC发病前，变形杆菌相对丰度增加，而厚壁菌和拟杆菌相对丰度降低[33]。此外，NEC患儿的喂养类型、胎龄、住院环境和抗生素使用等都会影响肠道菌群构成，菌群变化通过脑-肠轴影响大脑，导致神经行为的改变[34]。肠道与大脑之间的神经通路主要由肠神经、迷走神经、胸腰段神经、盆腔神经等组成。其中，迷走神经在NEC相关脑损伤中起主要作用[34]。NEC患儿的迷走神经张力降低，导致其介导的抗炎反射下降，胃酸分泌和胃肠蠕动减少，造成致病菌在局部滞留、过度生长，容易引发全身感染。有研究表明早产儿生后迷走神经张力低可能是NEC发生的易感性指标[35]。此外，迷走神经会影响焦虑和行为，Coehler等[36]发现空肠梭菌通过激活迷走神经上的特定通路，造成小鼠焦虑样行为增加，另一方面，给予益生菌鼠李糖乳杆菌后，小鼠脑神经递质浓度发生变化、焦虑样行为减少，这种效应在迷走神经切除的小鼠中没有出现[37]。这表明迷走神经是肠道微生物群、肠道和大脑之间交流的重要途径，但其在NEC中的作用目前尚不明确，需要更多的研究来阐述。肠道内存在多条影响大脑的内分泌通路，如胆汁酸激活回肠受体FXR，释放FGF19进入体循环，通过血脑屏障到达下丘脑弓形核，参与糖代谢的调节，并抑制下丘脑-垂体-肾上腺轴[38,39]。短链脂肪酸(short chain fatty acids，SCFA)刺激FFAR2/GPR43受体和FFAR3/GPR41受体，调节胰岛素样生长因子1的分泌与表达[40]。胆汁酸和SCFA有助于肠嗜铬细胞瘤细胞和中枢神经系统合成神经递质5-羟色胺，并调节其释放[41]。虽然肠道与大脑存在许多内分泌通路，但目前尚未发现NEC相关脑损伤的确切通路。肠道微生物群产生多种代谢产物，如SCFA、胆汁酸代谢物、神经系统递质(如γ-氨基丁酸)、色氨酸及代谢物、5-羟色胺和儿茶酚胺，它们除了参与神经和内分泌通路间接影响神经发育外，还存在某些直接作用：如SCFA可以促进肠道屏障和血脑屏障的完整性，也可通过血脑屏障促进小胶质细胞成熟，影响动物和人类的行为[42]。胆汁酸影响磷脂代谢，有研究表明神经认知与36个月时的卵磷脂及炎症代谢产物有关[43]。共生乳酸菌和双歧杆菌产生的神经递质γ-氨基丁酸对肠道与中枢神经系统的交流有促进作用[44]。5-羟色胺可影响神经发生、神经元迁移和回路形成，对大脑的神经发育至关重要，影响情绪和认知[45]。去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺等儿茶酚胺类物质可以影响运动和营养吸收，参与某些神经系统疾病的进展[46]。总之，NEC相关脑损伤是影响NEC患儿预后的一个重要问题，值得临床医生关注。缺氧缺血、免疫炎症、营养、脑-肠轴等可能是NEC相关脑损伤的发病机制。此外，NEC还与其他早产儿并发症有关，如支气管肺发育不良、脑室内出血和早产儿视网膜病变等，这些都会影响患儿的神经认知结局[18]。NEC相关脑损伤的确切机制有待进一步研究，肠道菌群与炎症因子的交互作用是值得深入研究的领域，可为NEC患儿神经发育结局的精准预测及靶向防治提供新的方向。
