癲癇是一種常見的神經系統疾病，該疾病可損害患者的認知功能、影響心理健康，給家庭社會帶來巨大負擔，根據2023年世界衛生組織統計，全球約有5000萬癲癇患者，我國癲癇患者的患病率為4‰～7‰，其中約有600萬為活動性癲癇患者，該人群數量還在持續增加，但癲癇的病因和病理機制仍然知之甚少。抗癲癇發作藥物控制癲癇發作效果有限，仍需尋找更多新的安全、有效的方法來治療癲癇。隨著微生物研究的深入，很多研究發現相對于健康人群，癲癇患者的腸道微生物群組成有較大不同。根據癲癇患者腸道微生物群測序的研究分析，癲癇患者其腸道微生物群中擬桿菌門和變形桿菌門豐度較正常人群有明顯降低。很多相關臨床研究發現采取生酮飲食、口服益生菌、抗生素或糞便微生物區系移植均可通過使腸道微生物群正常化來有效的控制癲癇的發作。上述的種種研究提示提示著腸道微生物群和癲癇發作之間或許存在某種聯系，認識到腸道微生物可對中樞神經系統產生影響，于是許多研究者便提出了腸-腦軸的相關概念。因此腸道微生物群在癲癇中的作用漸漸被重視，近期部分臨床研究證實通過補充益生菌可以有效的減少癲癇發作，且能改善癲癇的共患病，這或許可成為治療癲癇的一種新方法。
引用本文： 袁海莉, 何永橋, 鄧永宜, 慕潔. 益生菌治療癲癇的研究進展. 癲癇雜志, 2024, 10(3): 240-248. doi: 10.7507/2096-0247.202403001 復制
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癲癇是由多種原因導致的腦部神經元高度同步化異常放電所致的臨床綜合征，其臨床表現具有短暫性、刻板性、重復性和發作性的特點。癲癇是最常見的神經系統疾病之一，它影響全球5 000多萬人的生活，其中近80%的癲癇患者生活在低中收入國家[1]。據不完全統計在我國約有1 000萬癲癇患者，其中活動性癲癇患者有600萬，且該數值還在逐年增加[2]。目前約有70%的癲癇患者使用抗癲癇發作藥物來控制癲癇發作[3]。然而在癲癇患者中約36%為藥物難治性癲癇，對抗癲癇發作藥物治療效果欠佳，病情無法得到控制[4]。盡管在醫學先進的今天，癲癇的病因和病理生理機制仍未完全研究清楚[5]。據統計癲癇的死亡和殘疾風險約為正常人群的2.6倍，為社會經濟帶來了沉重的負擔，就直接和間接醫療費用而言，癲癇患者的支出幾乎是正常人群的13倍[6]。盡管有這些令人震驚的數字，依舊缺乏有效的癲癇治療方法。癲癇發作的控制難以達到滿意和抗癲癇發作藥物相關的副作用鼓勵人們繼續研究，尋找更安全和有效的治療方法來減輕癲癇發作。
癲癇常見的病因包括結構性、遺傳性、感染性、代謝性、免疫性和未知因素。癲癇的發病機制尚不明確，2020 年 ILAE 提出了繼發于自身免疫性腦炎的急性癥狀發作（Acute symptomatic seizures secondary to autoimmune encephalitis）及自身免疫相關癲癇 （Autoimmune-associated epilepsy）這兩個概念術語，說明了癲癇和與免疫性病因的關系[7]。2017 年我國報道過一例通過糞菌移植（Fecal microbiota transplantation，FMT）治療患者克羅恩病的臨床案例，該案例中患者經過FMT治療后其克羅恩病痊愈的同時癲癇發作也得到了控制。該臨床案例使得大家重視到了腸道微生物群和癲癇的相關性[8]。近年來一些研究表明癲癇患者與健康人之間的糞便微生物組成存在統計學差異；即癲癇患者腸道的厚壁菌門、變形菌門、疣微菌門和梭桿菌門豐度較健康對照組增加，而擬桿菌門和放線菌門則相對減少[9-12]。又有研究提出腸道微生物群能改變腸道的炎癥和免疫反應來影響神經系統[13-14]。由此研究者們提出了“腸-腦軸”的概念，表明腸道微生物群可通過中樞神經系統（Central nervous system，CNS）、下丘腦-垂體-腎上腺（Hypothalamic–pituitary–adrenal axis，HPA）軸、免疫系統以及神經遞質等途徑來塑造大腦功能，說明了腸道微生物群可通過“腸-腦軸”來參與了癲癇發作[15]。綜上可以看出通過重建腸道微生物群平衡可能成為未來治療癲癇的新方法；而口服益生菌能快速有效的使腸道微生物群正常化。在此，本文將通過整理綜合相關研究，對益生菌的抗癲癇作用進行探討。
1 人類腸道微生物群的組成
人體存在的微生物約100萬億種，包括細菌、真菌和病毒[16]；人類微生物群的組成受宿主基因型、環境因素的影響，包括陰道分娩與剖腹產、母乳喂養、地理、飲食、年齡、生理機能和抗生素等[17]。而健康的腸道微生物群是多樣且相對穩定的，在分類學上，細菌按門、綱、目、科、屬和種進行分類。人類大腸中已鑒定出微生物約2172種，其分屬于12個不同的門[18]，其中厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門、梭桿菌門、疣微菌門是人類胃腸道中的主要細菌門；擬桿菌門和厚壁菌門占比90%以上，是腸道占比最豐富的兩大菌群[19]。厚壁菌門由乳酸菌、芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、腸球菌等200多個不同的屬組成；梭狀芽孢桿菌屬約占厚壁菌門的95%；擬桿菌門主要由擬桿菌屬和普氏菌屬組成[17]。腸道微生物群在健康人群中的總體分布保持不變，其通過調節新陳代謝和宿主免疫反應來影響人類健康[20-21]。
2 常見的益生菌的種類
2001年，世界衛生組織（World Health Organization，WHO）及聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）給出了益生菌的定義，即攝入一定數量且對宿主細胞產生有益作用的活性微生物[22]。益生菌主要分為乳桿菌類（加氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、唾液乳桿菌、 短乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、瑞士乳桿菌、德士乳桿菌、保加利亞亞種）、雙歧桿菌類（短雙岐桿菌、長雙岐桿菌、乳雙歧桿菌）、乳球菌類（乳酸乳球菌、乳酸乳球菌乳亞種、乳酸片球菌）和鏈球菌類（嗜熱鏈球菌、唾液鏈球菌、牙鏈球菌）三大類，其中雙歧桿菌和乳酸菌是研究及應用最為廣泛的益生菌[23]。鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌、約氏乳桿菌、雙歧桿菌、布拉迪酵母菌、脆弱擬桿菌是研究較多的益生菌菌株[24]。
3 益生菌治療癲癇的機制研究
3.1 腸-腦軸假說
越來越多的研究表明，腸道微生物群的多樣性和相對豐度的變化與多種神經精神疾病相關，包括帕金森病、阿爾茨海默病、自閉癥、癲癇和抑郁障礙等[25-28]。幾項關于癲癇患者腸道微生物群的相關研究表明：癲癇受試者和健康對照組之間的腸道微生物群多樣性有明顯的差異[10-12]（表1），根據表中總結的腸道微生物群組成差異情況，可以看出癲癇患者較健康對照組相比變形菌門（Proteobacteria），疣微菌門（Verrucomicrobia），梭桿菌門（Fusobacteria）和厚壁菌門（ Firmicutes）水平升高，放線菌（Actinobacteria）和擬桿菌（Bacteroidetes）水平下降。在前兩項研究中，健康對照組的厚壁菌門分布低于癲癇患者（分別為34.38%：45.82%和37.5%：46.9%）；但在Safak等[11]的研究中，健康人的腸道厚壁菌門的分布高于癲癇患者（53.8%對31.2%）。得出厚壁菌門的分布在國內兩項研究中[9-10]與Safak等[11]的研究結果相反；與藥物敏感型癲癇患者相比，難治性癲癇患者腸道微生物群組成變化更大[10]。也說明了腸道微生物群影響著癲癇發作。此外，在1～4歲的嬰兒患者中，難治性癲癇患兒和健康對照組的糞便成分也有差異，首先較正常對照組，難治性癲癇患兒的腸道微生物群中厚壁菌門、變形菌門增加[9]。在另一項針對2～17歲兒童的研究中，在難治性癲癇患者和健康對照父母中觀察到了糞便微生物α多樣性差異[29]；經過分類分析表明，與對照父母樣本相比，難治性癲癇兒童的微生物群顯示出擬桿菌門和變形桿菌門的相對豐度降低，而厚壁菌門和放線菌門的相對豐度增加，經過生酮飲食治療后，觀察到患兒糞便微生物α多樣性降低，厚壁菌門豐度降低，擬桿菌門豐度增加[30]，該研究提示了生酮飲食通過糾正癲癇患兒的腸道微生物群控制了癲癇發作。近期華西醫院神經內科的一項臨床研究納入55例被診斷為癲癇3年以上的患者和46例來自同一家庭的健康對照。與不生活在同一家庭的人相比，夫妻之間的腸道細菌群落更相似。因此，該研究納入了健康配偶（一起生活并飲食相似至少10年的夫婦）作為對照。最后試驗研究結果表明：通過使用 16S rDNA 測序，發現癲癇患者組的α多樣性指數遠低于健康對照組。一些細菌門，包括梭桿菌（Fusobacteria）、疣微菌（Verrucomicrobia）和硝化螺旋菌（Nitrospirae），在癲癇患者腸道菌群豐度增加。而厚壁菌門和Saccharibacteria（該菌門與放線菌門共存）數量較少。預后不良的癲癇患者腸道中黏液真桿菌屬（Blautia）、雙歧桿菌屬、Subdoligranulum、普雷沃氏菌（Prevotella）、戴阿利斯特桿菌屬 （Dialister）和Anaerostipes增加。其中普雷沃氏菌屬（擬桿菌門）生長最為豐富，雷沃氏菌屬為擬桿菌門，其是腸道核心菌，但是較高豐度的普雷沃氏菌會促進炎癥。較高豐度的普氏菌可能導致腸道中持續產生IL-6，從而引發炎癥反應。此外，據報道，普雷沃菌屬會改變腸道通透性[31]。上述研究初步印證了癲癇患者腸道菌群的改變，也側面反映了通過糾正腸道微生物群可以成為一種治療癲癇的新方法。
表1
癲癇患者組和健康對照組之間的腸道微生物群多樣性比較
基于癲癇患者腸道微生物群的改變情況，隨著基因測序技術的發展，越來越多研究證實了腸道微生物與癲癇發作之間存在關聯，由此便衍生了“腸-腦軸”的概念 [32-33]。
腸-腦軸是指腸道細菌和大腦之間的雙向（腸道微生物群到大腦以及大腦到腸道微生物群）通訊，腸-腦軸的雙向通訊途徑包括自主神經系統、腸神經系統（Enteric nervous system，ENS）、迷走神經、HPA軸、免疫系統和代謝通路[16]。它在維持胃腸道系統、中樞神經系統和全身微生物系統的動態平衡方面扮演者至關重要的角色[34-37]。腸-腦軸主要由中樞神經系統、腸道神經系統和腸道微生物調節。通信路徑可分為上行路徑和下行路徑[38]。軸的上行路徑導致小膠質細胞功能發生變化[39]。小膠質細胞在中樞神經系統的正常活動中非常重要，因為它們在神經發生、突觸形成和控制神經興奮性方面發揮著重要作用[40]。因此，腸道微生物群的變化可以引起中樞神經系統內穩態的變化[41-43]。在腸道內的微生物群可以產生多種生物活性肽和微生物代謝產物，如γ-氨基丁酸（Gamma-aminobutyric acid，GABA）、去甲腎上腺素、多巴胺和5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）以及短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFAs）、支鏈氨基酸（branched chain amino acid，BCAAs）和4-乙基苯硫酸鹽（4-ethylphenyl sulfate，4-EPS）。這些代謝物可以通過門脈循環和免疫系統相互作用，影響局部神經細胞直接向大腦發出的信號，對神經系統產生影響[44-46]。在腸道微生物群失調的情況下，腸道微生物所產生的代謝產物如SCFAs等物質的減少，從而使血腦屏障通透性增加，使毒素和炎性細胞因子進入，促進癲癇的發作。此外，腸道-腦軸可通過改變神經遞質水平影響癲癇發作，腸道細菌的失調使得GABA、5-HT等神經遞質的減少從而加劇癲癇發作[47]。
3.2 腸腦軸與癲癇相關的作用機制
3.2.1 免疫和炎癥途徑
該途徑是腦腸軸參與癲癇發生發展的重要環節。
3.2.1.1 小膠質細胞和星形膠質細胞相互作用誘發癲癇
小膠質細胞和星形膠質細胞是中樞神經系統中主要的炎癥細胞，它們可通過炎癥反應導致癲癇發作[48]。星形膠質細胞是大腦中最豐富的神經膠質細胞，具有多種功能，包括調節血腦屏障的完整性、神經遞質的循環利用以及參與免疫反應[49]。小膠質細胞是中樞神經系統的常駐巨噬細胞，介導非特異性免疫反應[50]。小膠質細胞可以調節星形膠質細胞的表型和功能，例如小鼠小膠質細胞可以通過血管內皮生長因子B（Vascular endothelial growth factor，VEGF-B）（其可促進星形膠質細胞的致病反應和炎癥反應）和轉化生長因子-α（Transforming growth factor-α，TGF-α）來調節星形膠質細胞的行為[51]。腸道微生物將食物中的色氨酸轉化為芳香烴化合物受體激動劑，并與受體相互作用，控制小膠質細胞活化以及TGF-α和VEGF-B表達，從而調節星形膠質細胞的致病活性[52]。星形膠質細胞釋放的炎癥細胞因子和趨化因子增強小膠質細胞的活性，包括遷移、凋亡細胞的吞噬作用和突觸修剪[53]。星形膠質細胞和小膠質細胞之間的相互作用使促炎細胞因子的產生和血腦屏障通透性增加，從而介導外周血免疫細胞和細胞因子進入中樞神經系統，引起相關神經系統炎癥[54]。有研究說明腸道微生物群是小膠質細胞成熟以及星形膠質細胞激活的重要因素之一[55]。還有動物研究發現：無菌和抗生素處理的動物會出現小膠質細胞的形態、成熟、激活和分化方面的缺陷，而這種免疫反應缺陷可以在腸道微生物群重新定植菌群平穩后修復，這表明腸道微生物群的平衡對于中樞神經系統功能至關重要[56]。因此腸道微生物群可通過小膠質細胞和星形膠質細胞相互作用促使癲癇發作。
3.2.1.2 腸道微生物群通過非特異性免疫誘發癲癇
正常情況時腸粘膜屏障和血腦屏障共同作用以防止腸道微生物群及其分泌物進入大腦，影響大腦正常功能。當腸道菌群失調時，發生腸道炎癥，出現腸道粘膜屏障受損、腸道通透性增加時便形成了“腸漏”綜合征[57]。該情況可導致細菌、有毒代謝物和小分子釋放進入血液中，激活外周免疫細胞，改變血腦屏障完整性，導致癲癇發作[58]。另外，在外界壓力或應激情況下會使腸粘膜通透性增加，使得腸腔內產生的脂多糖和其他細胞因子進入血液循環刺激Toll樣受體，產生炎癥細胞因子，增加血腦屏障通透性來影響大腦[59]。 腸道微生物群失調會減少緊密蛋白的產生并增加腸壁的通透性，導致腸道細菌代謝產物和毒素進入體循環。腸道微生物群的失調還會減少短鏈脂肪酸，增加血腦屏障通透性導致中樞神經系統炎癥[60]。
如果腸道屏障和血腦屏障均被破壞，那么微生物群釋放的免疫細胞和炎癥因子就會進入大腦并誘發癲癇發作。肽聚糖是細菌細胞壁的成分，主要存在于人體腸道中。腦部炎癥的模型中在大腦組織的小膠質細胞中可以檢測到肽聚糖成分[61]。因此，可以推測肽聚糖可能使腸道屏障、血腦屏障受損，導致腦部炎癥并誘導癲癇的發作。
3.2.1.3 腸道微生物群通過特異性免疫促使癲癇發作
腸道微生物群還通過誘導特異性免疫來促進癲癇的發生。腸道微生物群可以誘導免疫細胞產生細胞因子，通過腸粘膜和血腦屏障進入大腦，激活大腦免疫細胞參與免疫反應。輔助T細胞17（T helper cell 17，Th17）是特異性免疫的關鍵組成部分，白細胞介素17（Interleukin 17，IL-17）是由Th17細胞產生的細胞因子，可以通過特定的腸道微生物群（例如擬桿菌門）進行調節[62]。研究發現，癲癇患者的腦脊液和外周血中IL-17水平均高于對照組，并且該細胞因子的水平與癲癇發作的頻率和嚴重程度高度相關。因此，腸道微生物群可以通過介導IL-17來影響癲癇的發生[63]。因此，腸道微生物群可以通過腸-腦軸的方式參與調節非特異性免疫、特異性免疫和炎癥機制，促進癲癇發生。
4 自主神經系統
腸道微生物群可通過自主神經系統調節大腦活動。有研究表明給小鼠口服空腸彎曲桿菌會導致腦干迷走神經感覺神經節和初級感覺中c-fos表達增加，表明腸道刺激可以通過自主神經系統調節大腦活動[64]。據報道，迷走神經傳入纖維的電刺激可以改變大腦中5-HT、GABA和谷氨酸的濃度，進而影響癲癇發作[65]。最近Kaelberer等[66]發現一種稱為神經足細胞的腸內分泌細胞可以與迷走神經元突觸、使用谷氨酸作為神經遞質將腸腔信號傳遞至大腦。神經足細胞的發現為通過調節腸道微生物群來治療神經系統疾病提供了強有力的理論支持。
5 腸道微生物群代謝物產物：神經遞質和短鏈脂肪酸
腸道細菌可產生各種物質，這些物質包括短鏈脂肪酸、GABA、5-HT等[67]。經研究癲癇患者通常存在神經遞質失衡，如GABA、5-HT活性低下，谷氨酸、多巴胺和去甲腎上腺素活性增高[68]。神經遞質失衡與癲癇密切相關。然而腸道微生物可影響神經遞質的產生。在胃腸道中，神經遞質可由腸道微生物群直接分泌或由胃腸細胞在腸道微生物群代謝物的刺激下產生。不同的腸道微生物群可以產生不同的神經遞質（腸球菌屬、鏈球菌屬和埃希氏菌屬產生血清素；乳桿菌屬和雙歧桿菌屬產生GABA；埃希氏菌屬和芽孢桿菌屬可以產生多巴胺。腸道微生物群產生的各種神經遞質均可以通過腸粘膜，除了GABA其他神經遞質很少通過血腦屏障[69]。在海馬損傷或癲癇狀態下，腸道微生物群產生的GABA和谷氨酸系統之間的比例失衡，從而引起癲癇發作。大約90%的5-HT由胃腸道的腸嗜鉻細胞產生[70]。在實驗小鼠中，某些腸道微生物群，如梭桿菌群可通過上調結腸色氨酸羥化酶1（一種5-HT產生的限速酶）來促進腸道中5-HT的生物合成[71]。先前的研究表明，顳葉癲癇患者存在5-HT缺乏。予以選擇性5-HT再攝取抑制劑，可以改善癲癇患者的癲癇發作[72]。腸道微生物可通過產生神經遞質5-HT來改善癲癇患者的發作。去甲腎上腺素對癲癇發作具有雙重作用，具體取決于其含量，低劑量的去甲腎上腺素具有促癲癇作用，而高劑量的去甲腎上腺素可以抑制癲癇發作[73]。
短鏈脂肪酸包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，可以由一些腸道細菌（主要是擬桿菌門和厚壁菌門）通過不溶性膳食纖維的發酵產生[74]。短鏈脂肪酸在小膠質細胞成熟、腸腦神經系統、血腦屏障通透性以及通過直接或間接途徑的應激反應中發揮著重要作用，上述所有都與癲癇發作密切相關[75]。在戊四唑（Pentylenetetrazol，PTZ）致癇小鼠模型上，進一步研究了不同單鏈脂肪酸對癲癇的保護作用及其機制。丁酸鹽可能通過減輕腸道炎癥和氧化應激而在PTZ誘導的癲癇小鼠中顯示出抗癲癇作用[76]。丁酸鹽還可以通過Keap/Nrf2/HO-1途徑改善線粒體功能障礙并保護腦組織免受氧化應激和神經元凋亡的影響，從而提高癲癇閾值并降低癲癇強度[77]。丙酸鹽可以通過減少線粒體損傷、海馬細胞凋亡和神經缺陷來減輕癲癇發作強度并延長癲癇發作潛伏期[78]。這些研究表明，腸道微生物代謝產物：短鏈脂肪酸也在癲癇可通過不同的機制對癲癇具有保護作用。
6 下丘腦-垂體-腎上腺軸
外界應激或壓力可誘發癲癇[79]。下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA軸）是應激反應的核心，包括促腎上腺皮質激素釋放激素、促腎上腺皮質激素的分泌以及下游糖皮質激素和兒茶酚胺的釋放[80]。腸道微生物群可通過HPA軸影響癲癇；HPA軸和腸道微生物群之間的相關性 具體機制尚未完全闡明。持續的壓力或應激可上調糖皮質激素，從而增強谷氨酸信號傳導并誘發癲癇發作。腸道微生物群可以通過改變細胞因子水平或其他途徑影響下丘腦的功能[81]。有研究證實了腸道菌群可調節應激依賴的垂體和腎上腺的激活，并通過改變結腸中調節腎上腺皮質激素釋放激素通路的基因表達來參與HPA軸，說明腸道微生物群在塑造周圍組織對壓力的反應中起著重要作用[82]。上述說明腸道微生物群可以通過HPA軸影響癲癇發作。但腸道菌群、HPA軸和癲癇三者的關系仍需要更多的證據來驗證。
綜上所述，腸道微生物群可通過多條通路影響癲癇發作。首先腸道菌群生成的代謝產物可誘導免疫炎癥反應，破壞血腦屏障、腸道屏障，引起腦內GABA/谷氨酸比例失衡，最終誘發癲癇。同時外界應激和壓力通過HPA軸可能加重了這一過程。腸道菌群可通過HPA軸（下丘腦-垂體-腎上腺軸）、腸道神經系統和迷走神經系統影響大腦導致癲癇發作[47]。
7 益生菌治療癲癇的證據
7.1 益生菌抗癲癇的相關動物研究
2019 年 Bagheri 等[83]最先報道了使用益生菌干預癲癇的動物實驗，該實驗采用混合益生菌制劑（鼠李糖乳桿菌lactobacillus rhamnosus、羅伊氏乳桿菌Lactobacillus reuteri和嬰兒雙歧桿菌Bifidobacterium infantis）來平衡腸道微生物群，實驗為期3周，每隔一天通過腹腔注射PTZ進行癲癇點燃，持續24天，實驗結果提示大鼠在PTZ化學點燃之前或期間給予益生菌治療的，顯著降低了癲癇發作，更有趣的是， Bagheri等[83]還表明益生菌治療還有改善認知的作用。2020 年Tahmasebi等[84]使用另一類混合益生菌制劑（干酪乳桿菌Lactobacillus casei、 嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilus、雙歧桿菌 Bifidobacteria）同樣減輕了PTZ癲癇模型小鼠的癲癇發作。2021 年 Eor 等[85]使用單一乳酸菌株（MSK408）同樣也減少了PTZ模型小鼠的癲癇發作。上述動物研究證實了益生菌制劑對于PTZ模型小鼠是具有一定抗癲癇發作的。后來Aygun等[86]通過動物試驗評估益生菌補充劑對PTZ誘導的大鼠癲癇發作的影響。該實驗采用的益生菌為VSL#3（它是一種含有八個活細菌菌株的高濃度益生菌混合物。它含有4株乳桿屬、3株雙歧桿菌屬和唾液鏈球菌嗜熱亞種）。試驗結果提示：PTZ組大鼠腦內腦源性神經營養因子（Brain-derived neurotrophic factor）、神經生長因子（Nerve growth factor，NGF）的表達水平較對照組顯著降低，而腫瘤壞死因子-α （ Tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白細胞介素-6 （Interleukin 6，IL-6）、總氧化狀態 （Total oxidant status，TOS） 和一氧化氮 （Nitric oxidev，NO） 水平升高。 在 PTZ+PB（益生菌） 組中，與 PTZ 組相比，NGF表達顯著增加，而 TNF-α、IL-6、TOS 和 NO 水平降低。在組織病理學檢查中，PTZ組中有大量壞死神經元，而PTZ+PB組中則較少。此外，補充益生菌組的體重在治療后減輕。該試驗說明了益生菌補充劑可以通過減少神經炎癥和氧化應激以及改變致癲癇腦中神經營養蛋白的表達來減輕癲癇發作的嚴重程度并發揮神經保護作用[86]。上述動物試驗均說明了益生菌制劑均有一定抗癲癇作用。
7.2 益生菌治療癲癇臨床研究
2017年我國學者報道通過糞菌移植治療一例克羅恩病患者的同時治愈了其難治性癲癇[8]，該臨床案例提出FMT可使得腸道微生物群重建，這一發現突出了腸道微生物的抗癲癇的作用，初步證實了一種治療癲癇的新方法。在Gómez-Eguílaz等[87]一項前瞻性研究中，首次采用混合益生菌制劑（嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌、 短乳桿菌、動物雙歧桿菌乳亞種、乳雙岐桿菌、唾液鏈球菌嗜熱亞種）來干預癲癇治療的臨床研究，該試驗結果提示在接受益生菌混合物治療4個月的難治性癲癇（Drug-resistant epilepsy，DRE）患者中，28.9%的患者癲癇發作頻率降低了≥50%，其中76.9%的患者在停藥4個月后仍保持較低的癲癇發作頻率。這項研究表明，輔助性益生菌可以減少癲癇發作的頻率，由此說明口服補充益生菌可以作為抗癲癇治療的補充治療。該文章提出益生菌通過增加動物體內的GABA以及人類體內雙歧桿菌和乳桿菌的水平來改善癲癇發作，證實了益生菌是一種安全有效的治療方式[87]。在2021年鄧宇虹等[88]一項予以益生菌干預腸道微生物群治療癲癇的臨床研究中發現口服益生菌（脆弱擬桿菌839菌株）可有效控制癲癇發作并且改善患者共患病，此研究是首次報道口服脆弱擬桿菌839菌株可有效治療難治性癲癇的研究，具有重要的理論和現實意義。該研究納入了47 例難治性癲癇患者，其證實脆弱擬桿菌839（BF839）可安全、有效輔助治療難治性癲癇，還有利于改善其共患病，包括認知、情緒、睡眠的改善，明顯降低了患者的入院次數，減少患者發作次數、減輕發作程度。不僅如此，該研究還發現口服益生菌對其中2 例 Rett綜合征患者的抗癲癇作用效果顯著，也說明了益生菌對遺傳性癲癇治療同樣有效。2022年一項單獨使用脆弱擬桿菌839（BF839）治療 15 例考慮“可能的自身免疫相關癲癇”新診斷患者的回顧性研究，其研究結果提示：在 14～33 個月的隨訪期間，73.33%（11/15）患者在隨訪期 達到了 1 年緩解，此外，有 5 例患者在停止服菌后，在后續的隨訪期 6～15個月間仍能保持無發作，再次提示益生菌治療癲癇是有效的[89]。綜上研究發現，益生菌能控制癲癇發作，通過FMT和口服益生菌制劑人為改變腸道微生物群可以緩解癲癇的發作；還可以改善焦慮、抑郁等癲癇共患病，提升癲癇患者生活質量。對腸道微生物群組成正常化的直接干預可能代表著一種新的可能的治療方法。這表明也需要更多的研究來確定關鍵的微生物變化，這些變化可能是未來癲癇的潛在生物標記物或新的治療靶點。
7.3 益生菌治療癲癇的不良反應和風險因素
眾所周知，服用益生菌常見的不良反應包括胃腸道反應（惡心、嘔吐、腹瀉、便秘、排氣增加），過敏（皮疹等），益生菌治療癲癇的不良反應相關研究還較少。在Gómez-Eguílaz等[87]使用益生菌混合制劑治療耐藥性癲癇的實驗中，觀察到服用益生菌制劑期間的主要不良反應為：腹瀉，43例患者參與研究，僅有2例出現腹瀉不良反應，其未采取相關治療措施可自行好轉。在鄧宇虹等[88]使用益生菌（擬脆弱桿菌）輔助治療難治性癲癇的研究中，共有47例患者參與實驗，在服用擬脆弱桿菌后出現不良反應主要表現為腹瀉和便秘，腹瀉發生率為4.3%， 便秘發生率為4.3%。從上述相關實驗結構可以看出，益生菌制劑的不良反應在癲癇患者中無增加，總體發生率低且不良反應程度輕微，是安全的。
8 益生菌治療癲癇的研究前景
現有治療癲癇的方式主要為抗癲癇發作藥物、手術和神經調控治療，仍有大部分癲癇患者未得到控制，隨著微生物研究技術的進步，癲癇患者腸道微生物群的改變已被大量研究證實，干預癲癇患者的腸道微生物群代表著一種新的調節治療方法。益生菌不僅能安全有效的控制癲癇，還能改善癲癇患者的共患病、提升患者的生活質量，還具有副作用小的優點，如若可通過口服益生菌控制癲癇發作的效力提高，想必廣大癲癇患者的依從性及生活質量將會得到巨大的提升，因此如何尋找靶點以及更為特異性的益生菌是未來的一大方向。
9 小結與展望
隨著微生物相關的研究愈加深入，腸-腦軸的概念得到人們的重視，加強探索腸道微生物群與癲癇發病的研究，或許能為我們重新認識癲癇的發病機制帶來啟示。雖然目前已有部分臨床實驗說明口服益生菌能有效減少癲癇發作，但由于各項研究的臨床樣本量有限，對于采取益生菌治療癲癇的有效性和安全性，仍需開展更多樣本量更大的隨機臨床試驗來證實，以保證在臨床能為癲癇患者提供有效、安全且經濟實惠的治療方式。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
癲癇是由多種原因導致的腦部神經元高度同步化異常放電所致的臨床綜合征，其臨床表現具有短暫性、刻板性、重復性和發作性的特點。癲癇是最常見的神經系統疾病之一，它影響全球5 000多萬人的生活，其中近80%的癲癇患者生活在低中收入國家[1]。據不完全統計在我國約有1 000萬癲癇患者，其中活動性癲癇患者有600萬，且該數值還在逐年增加[2]。目前約有70%的癲癇患者使用抗癲癇發作藥物來控制癲癇發作[3]。然而在癲癇患者中約36%為藥物難治性癲癇，對抗癲癇發作藥物治療效果欠佳，病情無法得到控制[4]。盡管在醫學先進的今天，癲癇的病因和病理生理機制仍未完全研究清楚[5]。據統計癲癇的死亡和殘疾風險約為正常人群的2.6倍，為社會經濟帶來了沉重的負擔，就直接和間接醫療費用而言，癲癇患者的支出幾乎是正常人群的13倍[6]。盡管有這些令人震驚的數字，依舊缺乏有效的癲癇治療方法。癲癇發作的控制難以達到滿意和抗癲癇發作藥物相關的副作用鼓勵人們繼續研究，尋找更安全和有效的治療方法來減輕癲癇發作。
癲癇常見的病因包括結構性、遺傳性、感染性、代謝性、免疫性和未知因素。癲癇的發病機制尚不明確，2020 年 ILAE 提出了繼發于自身免疫性腦炎的急性癥狀發作（Acute symptomatic seizures secondary to autoimmune encephalitis）及自身免疫相關癲癇 （Autoimmune-associated epilepsy）這兩個概念術語，說明了癲癇和與免疫性病因的關系[7]。2017 年我國報道過一例通過糞菌移植（Fecal microbiota transplantation，FMT）治療患者克羅恩病的臨床案例，該案例中患者經過FMT治療后其克羅恩病痊愈的同時癲癇發作也得到了控制。該臨床案例使得大家重視到了腸道微生物群和癲癇的相關性[8]。近年來一些研究表明癲癇患者與健康人之間的糞便微生物組成存在統計學差異；即癲癇患者腸道的厚壁菌門、變形菌門、疣微菌門和梭桿菌門豐度較健康對照組增加，而擬桿菌門和放線菌門則相對減少[9-12]。又有研究提出腸道微生物群能改變腸道的炎癥和免疫反應來影響神經系統[13-14]。由此研究者們提出了“腸-腦軸”的概念，表明腸道微生物群可通過中樞神經系統（Central nervous system，CNS）、下丘腦-垂體-腎上腺（Hypothalamic–pituitary–adrenal axis，HPA）軸、免疫系統以及神經遞質等途徑來塑造大腦功能，說明了腸道微生物群可通過“腸-腦軸”來參與了癲癇發作[15]。綜上可以看出通過重建腸道微生物群平衡可能成為未來治療癲癇的新方法；而口服益生菌能快速有效的使腸道微生物群正常化。在此，本文將通過整理綜合相關研究，對益生菌的抗癲癇作用進行探討。
1 人類腸道微生物群的組成
人體存在的微生物約100萬億種，包括細菌、真菌和病毒[16]；人類微生物群的組成受宿主基因型、環境因素的影響，包括陰道分娩與剖腹產、母乳喂養、地理、飲食、年齡、生理機能和抗生素等[17]。而健康的腸道微生物群是多樣且相對穩定的，在分類學上，細菌按門、綱、目、科、屬和種進行分類。人類大腸中已鑒定出微生物約2172種，其分屬于12個不同的門[18]，其中厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門、梭桿菌門、疣微菌門是人類胃腸道中的主要細菌門；擬桿菌門和厚壁菌門占比90%以上，是腸道占比最豐富的兩大菌群[19]。厚壁菌門由乳酸菌、芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、腸球菌等200多個不同的屬組成；梭狀芽孢桿菌屬約占厚壁菌門的95%；擬桿菌門主要由擬桿菌屬和普氏菌屬組成[17]。腸道微生物群在健康人群中的總體分布保持不變，其通過調節新陳代謝和宿主免疫反應來影響人類健康[20-21]。
2 常見的益生菌的種類
2001年，世界衛生組織（World Health Organization，WHO）及聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）給出了益生菌的定義，即攝入一定數量且對宿主細胞產生有益作用的活性微生物[22]。益生菌主要分為乳桿菌類（加氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、唾液乳桿菌、 短乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、瑞士乳桿菌、德士乳桿菌、保加利亞亞種）、雙歧桿菌類（短雙岐桿菌、長雙岐桿菌、乳雙歧桿菌）、乳球菌類（乳酸乳球菌、乳酸乳球菌乳亞種、乳酸片球菌）和鏈球菌類（嗜熱鏈球菌、唾液鏈球菌、牙鏈球菌）三大類，其中雙歧桿菌和乳酸菌是研究及應用最為廣泛的益生菌[23]。鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌、約氏乳桿菌、雙歧桿菌、布拉迪酵母菌、脆弱擬桿菌是研究較多的益生菌菌株[24]。
3 益生菌治療癲癇的機制研究
3.1 腸-腦軸假說
越來越多的研究表明，腸道微生物群的多樣性和相對豐度的變化與多種神經精神疾病相關，包括帕金森病、阿爾茨海默病、自閉癥、癲癇和抑郁障礙等[25-28]。幾項關于癲癇患者腸道微生物群的相關研究表明：癲癇受試者和健康對照組之間的腸道微生物群多樣性有明顯的差異[10-12]（表1），根據表中總結的腸道微生物群組成差異情況，可以看出癲癇患者較健康對照組相比變形菌門（Proteobacteria），疣微菌門（Verrucomicrobia），梭桿菌門（Fusobacteria）和厚壁菌門（ Firmicutes）水平升高，放線菌（Actinobacteria）和擬桿菌（Bacteroidetes）水平下降。在前兩項研究中，健康對照組的厚壁菌門分布低于癲癇患者（分別為34.38%：45.82%和37.5%：46.9%）；但在Safak等[11]的研究中，健康人的腸道厚壁菌門的分布高于癲癇患者（53.8%對31.2%）。得出厚壁菌門的分布在國內兩項研究中[9-10]與Safak等[11]的研究結果相反；與藥物敏感型癲癇患者相比，難治性癲癇患者腸道微生物群組成變化更大[10]。也說明了腸道微生物群影響著癲癇發作。此外，在1～4歲的嬰兒患者中，難治性癲癇患兒和健康對照組的糞便成分也有差異，首先較正常對照組，難治性癲癇患兒的腸道微生物群中厚壁菌門、變形菌門增加[9]。在另一項針對2～17歲兒童的研究中，在難治性癲癇患者和健康對照父母中觀察到了糞便微生物α多樣性差異[29]；經過分類分析表明，與對照父母樣本相比，難治性癲癇兒童的微生物群顯示出擬桿菌門和變形桿菌門的相對豐度降低，而厚壁菌門和放線菌門的相對豐度增加，經過生酮飲食治療后，觀察到患兒糞便微生物α多樣性降低，厚壁菌門豐度降低，擬桿菌門豐度增加[30]，該研究提示了生酮飲食通過糾正癲癇患兒的腸道微生物群控制了癲癇發作。近期華西醫院神經內科的一項臨床研究納入55例被診斷為癲癇3年以上的患者和46例來自同一家庭的健康對照。與不生活在同一家庭的人相比，夫妻之間的腸道細菌群落更相似。因此，該研究納入了健康配偶（一起生活并飲食相似至少10年的夫婦）作為對照。最后試驗研究結果表明：通過使用 16S rDNA 測序，發現癲癇患者組的α多樣性指數遠低于健康對照組。一些細菌門，包括梭桿菌（Fusobacteria）、疣微菌（Verrucomicrobia）和硝化螺旋菌（Nitrospirae），在癲癇患者腸道菌群豐度增加。而厚壁菌門和Saccharibacteria（該菌門與放線菌門共存）數量較少。預后不良的癲癇患者腸道中黏液真桿菌屬（Blautia）、雙歧桿菌屬、Subdoligranulum、普雷沃氏菌（Prevotella）、戴阿利斯特桿菌屬 （Dialister）和Anaerostipes增加。其中普雷沃氏菌屬（擬桿菌門）生長最為豐富，雷沃氏菌屬為擬桿菌門，其是腸道核心菌，但是較高豐度的普雷沃氏菌會促進炎癥。較高豐度的普氏菌可能導致腸道中持續產生IL-6，從而引發炎癥反應。此外，據報道，普雷沃菌屬會改變腸道通透性[31]。上述研究初步印證了癲癇患者腸道菌群的改變，也側面反映了通過糾正腸道微生物群可以成為一種治療癲癇的新方法。
表1
癲癇患者組和健康對照組之間的腸道微生物群多樣性比較
基于癲癇患者腸道微生物群的改變情況，隨著基因測序技術的發展，越來越多研究證實了腸道微生物與癲癇發作之間存在關聯，由此便衍生了“腸-腦軸”的概念 [32-33]。
腸-腦軸是指腸道細菌和大腦之間的雙向（腸道微生物群到大腦以及大腦到腸道微生物群）通訊，腸-腦軸的雙向通訊途徑包括自主神經系統、腸神經系統（Enteric nervous system，ENS）、迷走神經、HPA軸、免疫系統和代謝通路[16]。它在維持胃腸道系統、中樞神經系統和全身微生物系統的動態平衡方面扮演者至關重要的角色[34-37]。腸-腦軸主要由中樞神經系統、腸道神經系統和腸道微生物調節。通信路徑可分為上行路徑和下行路徑[38]。軸的上行路徑導致小膠質細胞功能發生變化[39]。小膠質細胞在中樞神經系統的正常活動中非常重要，因為它們在神經發生、突觸形成和控制神經興奮性方面發揮著重要作用[40]。因此，腸道微生物群的變化可以引起中樞神經系統內穩態的變化[41-43]。在腸道內的微生物群可以產生多種生物活性肽和微生物代謝產物，如γ-氨基丁酸（Gamma-aminobutyric acid，GABA）、去甲腎上腺素、多巴胺和5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）以及短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFAs）、支鏈氨基酸（branched chain amino acid，BCAAs）和4-乙基苯硫酸鹽（4-ethylphenyl sulfate，4-EPS）。這些代謝物可以通過門脈循環和免疫系統相互作用，影響局部神經細胞直接向大腦發出的信號，對神經系統產生影響[44-46]。在腸道微生物群失調的情況下，腸道微生物所產生的代謝產物如SCFAs等物質的減少，從而使血腦屏障通透性增加，使毒素和炎性細胞因子進入，促進癲癇的發作。此外，腸道-腦軸可通過改變神經遞質水平影響癲癇發作，腸道細菌的失調使得GABA、5-HT等神經遞質的減少從而加劇癲癇發作[47]。
3.2 腸腦軸與癲癇相關的作用機制
3.2.1 免疫和炎癥途徑
該途徑是腦腸軸參與癲癇發生發展的重要環節。
3.2.1.1 小膠質細胞和星形膠質細胞相互作用誘發癲癇
小膠質細胞和星形膠質細胞是中樞神經系統中主要的炎癥細胞，它們可通過炎癥反應導致癲癇發作[48]。星形膠質細胞是大腦中最豐富的神經膠質細胞，具有多種功能，包括調節血腦屏障的完整性、神經遞質的循環利用以及參與免疫反應[49]。小膠質細胞是中樞神經系統的常駐巨噬細胞，介導非特異性免疫反應[50]。小膠質細胞可以調節星形膠質細胞的表型和功能，例如小鼠小膠質細胞可以通過血管內皮生長因子B（Vascular endothelial growth factor，VEGF-B）（其可促進星形膠質細胞的致病反應和炎癥反應）和轉化生長因子-α（Transforming growth factor-α，TGF-α）來調節星形膠質細胞的行為[51]。腸道微生物將食物中的色氨酸轉化為芳香烴化合物受體激動劑，并與受體相互作用，控制小膠質細胞活化以及TGF-α和VEGF-B表達，從而調節星形膠質細胞的致病活性[52]。星形膠質細胞釋放的炎癥細胞因子和趨化因子增強小膠質細胞的活性，包括遷移、凋亡細胞的吞噬作用和突觸修剪[53]。星形膠質細胞和小膠質細胞之間的相互作用使促炎細胞因子的產生和血腦屏障通透性增加，從而介導外周血免疫細胞和細胞因子進入中樞神經系統，引起相關神經系統炎癥[54]。有研究說明腸道微生物群是小膠質細胞成熟以及星形膠質細胞激活的重要因素之一[55]。還有動物研究發現：無菌和抗生素處理的動物會出現小膠質細胞的形態、成熟、激活和分化方面的缺陷，而這種免疫反應缺陷可以在腸道微生物群重新定植菌群平穩后修復，這表明腸道微生物群的平衡對于中樞神經系統功能至關重要[56]。因此腸道微生物群可通過小膠質細胞和星形膠質細胞相互作用促使癲癇發作。
3.2.1.2 腸道微生物群通過非特異性免疫誘發癲癇
正常情況時腸粘膜屏障和血腦屏障共同作用以防止腸道微生物群及其分泌物進入大腦，影響大腦正常功能。當腸道菌群失調時，發生腸道炎癥，出現腸道粘膜屏障受損、腸道通透性增加時便形成了“腸漏”綜合征[57]。該情況可導致細菌、有毒代謝物和小分子釋放進入血液中，激活外周免疫細胞，改變血腦屏障完整性，導致癲癇發作[58]。另外，在外界壓力或應激情況下會使腸粘膜通透性增加，使得腸腔內產生的脂多糖和其他細胞因子進入血液循環刺激Toll樣受體，產生炎癥細胞因子，增加血腦屏障通透性來影響大腦[59]。 腸道微生物群失調會減少緊密蛋白的產生并增加腸壁的通透性，導致腸道細菌代謝產物和毒素進入體循環。腸道微生物群的失調還會減少短鏈脂肪酸，增加血腦屏障通透性導致中樞神經系統炎癥[60]。
如果腸道屏障和血腦屏障均被破壞，那么微生物群釋放的免疫細胞和炎癥因子就會進入大腦并誘發癲癇發作。肽聚糖是細菌細胞壁的成分，主要存在于人體腸道中。腦部炎癥的模型中在大腦組織的小膠質細胞中可以檢測到肽聚糖成分[61]。因此，可以推測肽聚糖可能使腸道屏障、血腦屏障受損，導致腦部炎癥并誘導癲癇的發作。
3.2.1.3 腸道微生物群通過特異性免疫促使癲癇發作
腸道微生物群還通過誘導特異性免疫來促進癲癇的發生。腸道微生物群可以誘導免疫細胞產生細胞因子，通過腸粘膜和血腦屏障進入大腦，激活大腦免疫細胞參與免疫反應。輔助T細胞17（T helper cell 17，Th17）是特異性免疫的關鍵組成部分，白細胞介素17（Interleukin 17，IL-17）是由Th17細胞產生的細胞因子，可以通過特定的腸道微生物群（例如擬桿菌門）進行調節[62]。研究發現，癲癇患者的腦脊液和外周血中IL-17水平均高于對照組，并且該細胞因子的水平與癲癇發作的頻率和嚴重程度高度相關。因此，腸道微生物群可以通過介導IL-17來影響癲癇的發生[63]。因此，腸道微生物群可以通過腸-腦軸的方式參與調節非特異性免疫、特異性免疫和炎癥機制，促進癲癇發生。
4 自主神經系統
腸道微生物群可通過自主神經系統調節大腦活動。有研究表明給小鼠口服空腸彎曲桿菌會導致腦干迷走神經感覺神經節和初級感覺中c-fos表達增加，表明腸道刺激可以通過自主神經系統調節大腦活動[64]。據報道，迷走神經傳入纖維的電刺激可以改變大腦中5-HT、GABA和谷氨酸的濃度，進而影響癲癇發作[65]。最近Kaelberer等[66]發現一種稱為神經足細胞的腸內分泌細胞可以與迷走神經元突觸、使用谷氨酸作為神經遞質將腸腔信號傳遞至大腦。神經足細胞的發現為通過調節腸道微生物群來治療神經系統疾病提供了強有力的理論支持。
5 腸道微生物群代謝物產物：神經遞質和短鏈脂肪酸
腸道細菌可產生各種物質，這些物質包括短鏈脂肪酸、GABA、5-HT等[67]。經研究癲癇患者通常存在神經遞質失衡，如GABA、5-HT活性低下，谷氨酸、多巴胺和去甲腎上腺素活性增高[68]。神經遞質失衡與癲癇密切相關。然而腸道微生物可影響神經遞質的產生。在胃腸道中，神經遞質可由腸道微生物群直接分泌或由胃腸細胞在腸道微生物群代謝物的刺激下產生。不同的腸道微生物群可以產生不同的神經遞質（腸球菌屬、鏈球菌屬和埃希氏菌屬產生血清素；乳桿菌屬和雙歧桿菌屬產生GABA；埃希氏菌屬和芽孢桿菌屬可以產生多巴胺。腸道微生物群產生的各種神經遞質均可以通過腸粘膜，除了GABA其他神經遞質很少通過血腦屏障[69]。在海馬損傷或癲癇狀態下，腸道微生物群產生的GABA和谷氨酸系統之間的比例失衡，從而引起癲癇發作。大約90%的5-HT由胃腸道的腸嗜鉻細胞產生[70]。在實驗小鼠中，某些腸道微生物群，如梭桿菌群可通過上調結腸色氨酸羥化酶1（一種5-HT產生的限速酶）來促進腸道中5-HT的生物合成[71]。先前的研究表明，顳葉癲癇患者存在5-HT缺乏。予以選擇性5-HT再攝取抑制劑，可以改善癲癇患者的癲癇發作[72]。腸道微生物可通過產生神經遞質5-HT來改善癲癇患者的發作。去甲腎上腺素對癲癇發作具有雙重作用，具體取決于其含量，低劑量的去甲腎上腺素具有促癲癇作用，而高劑量的去甲腎上腺素可以抑制癲癇發作[73]。
短鏈脂肪酸包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，可以由一些腸道細菌（主要是擬桿菌門和厚壁菌門）通過不溶性膳食纖維的發酵產生[74]。短鏈脂肪酸在小膠質細胞成熟、腸腦神經系統、血腦屏障通透性以及通過直接或間接途徑的應激反應中發揮著重要作用，上述所有都與癲癇發作密切相關[75]。在戊四唑（Pentylenetetrazol，PTZ）致癇小鼠模型上，進一步研究了不同單鏈脂肪酸對癲癇的保護作用及其機制。丁酸鹽可能通過減輕腸道炎癥和氧化應激而在PTZ誘導的癲癇小鼠中顯示出抗癲癇作用[76]。丁酸鹽還可以通過Keap/Nrf2/HO-1途徑改善線粒體功能障礙并保護腦組織免受氧化應激和神經元凋亡的影響，從而提高癲癇閾值并降低癲癇強度[77]。丙酸鹽可以通過減少線粒體損傷、海馬細胞凋亡和神經缺陷來減輕癲癇發作強度并延長癲癇發作潛伏期[78]。這些研究表明，腸道微生物代謝產物：短鏈脂肪酸也在癲癇可通過不同的機制對癲癇具有保護作用。
6 下丘腦-垂體-腎上腺軸
外界應激或壓力可誘發癲癇[79]。下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA軸）是應激反應的核心，包括促腎上腺皮質激素釋放激素、促腎上腺皮質激素的分泌以及下游糖皮質激素和兒茶酚胺的釋放[80]。腸道微生物群可通過HPA軸影響癲癇；HPA軸和腸道微生物群之間的相關性 具體機制尚未完全闡明。持續的壓力或應激可上調糖皮質激素，從而增強谷氨酸信號傳導并誘發癲癇發作。腸道微生物群可以通過改變細胞因子水平或其他途徑影響下丘腦的功能[81]。有研究證實了腸道菌群可調節應激依賴的垂體和腎上腺的激活，并通過改變結腸中調節腎上腺皮質激素釋放激素通路的基因表達來參與HPA軸，說明腸道微生物群在塑造周圍組織對壓力的反應中起著重要作用[82]。上述說明腸道微生物群可以通過HPA軸影響癲癇發作。但腸道菌群、HPA軸和癲癇三者的關系仍需要更多的證據來驗證。
綜上所述，腸道微生物群可通過多條通路影響癲癇發作。首先腸道菌群生成的代謝產物可誘導免疫炎癥反應，破壞血腦屏障、腸道屏障，引起腦內GABA/谷氨酸比例失衡，最終誘發癲癇。同時外界應激和壓力通過HPA軸可能加重了這一過程。腸道菌群可通過HPA軸（下丘腦-垂體-腎上腺軸）、腸道神經系統和迷走神經系統影響大腦導致癲癇發作[47]。
7 益生菌治療癲癇的證據
7.1 益生菌抗癲癇的相關動物研究
2019 年 Bagheri 等[83]最先報道了使用益生菌干預癲癇的動物實驗，該實驗采用混合益生菌制劑（鼠李糖乳桿菌lactobacillus rhamnosus、羅伊氏乳桿菌Lactobacillus reuteri和嬰兒雙歧桿菌Bifidobacterium infantis）來平衡腸道微生物群，實驗為期3周，每隔一天通過腹腔注射PTZ進行癲癇點燃，持續24天，實驗結果提示大鼠在PTZ化學點燃之前或期間給予益生菌治療的，顯著降低了癲癇發作，更有趣的是， Bagheri等[83]還表明益生菌治療還有改善認知的作用。2020 年Tahmasebi等[84]使用另一類混合益生菌制劑（干酪乳桿菌Lactobacillus casei、 嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilus、雙歧桿菌 Bifidobacteria）同樣減輕了PTZ癲癇模型小鼠的癲癇發作。2021 年 Eor 等[85]使用單一乳酸菌株（MSK408）同樣也減少了PTZ模型小鼠的癲癇發作。上述動物研究證實了益生菌制劑對于PTZ模型小鼠是具有一定抗癲癇發作的。后來Aygun等[86]通過動物試驗評估益生菌補充劑對PTZ誘導的大鼠癲癇發作的影響。該實驗采用的益生菌為VSL#3（它是一種含有八個活細菌菌株的高濃度益生菌混合物。它含有4株乳桿屬、3株雙歧桿菌屬和唾液鏈球菌嗜熱亞種）。試驗結果提示：PTZ組大鼠腦內腦源性神經營養因子（Brain-derived neurotrophic factor）、神經生長因子（Nerve growth factor，NGF）的表達水平較對照組顯著降低，而腫瘤壞死因子-α （ Tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白細胞介素-6 （Interleukin 6，IL-6）、總氧化狀態 （Total oxidant status，TOS） 和一氧化氮 （Nitric oxidev，NO） 水平升高。 在 PTZ+PB（益生菌） 組中，與 PTZ 組相比，NGF表達顯著增加，而 TNF-α、IL-6、TOS 和 NO 水平降低。在組織病理學檢查中，PTZ組中有大量壞死神經元，而PTZ+PB組中則較少。此外，補充益生菌組的體重在治療后減輕。該試驗說明了益生菌補充劑可以通過減少神經炎癥和氧化應激以及改變致癲癇腦中神經營養蛋白的表達來減輕癲癇發作的嚴重程度并發揮神經保護作用[86]。上述動物試驗均說明了益生菌制劑均有一定抗癲癇作用。
7.2 益生菌治療癲癇臨床研究
2017年我國學者報道通過糞菌移植治療一例克羅恩病患者的同時治愈了其難治性癲癇[8]，該臨床案例提出FMT可使得腸道微生物群重建，這一發現突出了腸道微生物的抗癲癇的作用，初步證實了一種治療癲癇的新方法。在Gómez-Eguílaz等[87]一項前瞻性研究中，首次采用混合益生菌制劑（嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌、 短乳桿菌、動物雙歧桿菌乳亞種、乳雙岐桿菌、唾液鏈球菌嗜熱亞種）來干預癲癇治療的臨床研究，該試驗結果提示在接受益生菌混合物治療4個月的難治性癲癇（Drug-resistant epilepsy，DRE）患者中，28.9%的患者癲癇發作頻率降低了≥50%，其中76.9%的患者在停藥4個月后仍保持較低的癲癇發作頻率。這項研究表明，輔助性益生菌可以減少癲癇發作的頻率，由此說明口服補充益生菌可以作為抗癲癇治療的補充治療。該文章提出益生菌通過增加動物體內的GABA以及人類體內雙歧桿菌和乳桿菌的水平來改善癲癇發作，證實了益生菌是一種安全有效的治療方式[87]。在2021年鄧宇虹等[88]一項予以益生菌干預腸道微生物群治療癲癇的臨床研究中發現口服益生菌（脆弱擬桿菌839菌株）可有效控制癲癇發作并且改善患者共患病，此研究是首次報道口服脆弱擬桿菌839菌株可有效治療難治性癲癇的研究，具有重要的理論和現實意義。該研究納入了47 例難治性癲癇患者，其證實脆弱擬桿菌839（BF839）可安全、有效輔助治療難治性癲癇，還有利于改善其共患病，包括認知、情緒、睡眠的改善，明顯降低了患者的入院次數，減少患者發作次數、減輕發作程度。不僅如此，該研究還發現口服益生菌對其中2 例 Rett綜合征患者的抗癲癇作用效果顯著，也說明了益生菌對遺傳性癲癇治療同樣有效。2022年一項單獨使用脆弱擬桿菌839（BF839）治療 15 例考慮“可能的自身免疫相關癲癇”新診斷患者的回顧性研究，其研究結果提示：在 14～33 個月的隨訪期間，73.33%（11/15）患者在隨訪期 達到了 1 年緩解，此外，有 5 例患者在停止服菌后，在后續的隨訪期 6～15個月間仍能保持無發作，再次提示益生菌治療癲癇是有效的[89]。綜上研究發現，益生菌能控制癲癇發作，通過FMT和口服益生菌制劑人為改變腸道微生物群可以緩解癲癇的發作；還可以改善焦慮、抑郁等癲癇共患病，提升癲癇患者生活質量。對腸道微生物群組成正常化的直接干預可能代表著一種新的可能的治療方法。這表明也需要更多的研究來確定關鍵的微生物變化，這些變化可能是未來癲癇的潛在生物標記物或新的治療靶點。
7.3 益生菌治療癲癇的不良反應和風險因素
眾所周知，服用益生菌常見的不良反應包括胃腸道反應（惡心、嘔吐、腹瀉、便秘、排氣增加），過敏（皮疹等），益生菌治療癲癇的不良反應相關研究還較少。在Gómez-Eguílaz等[87]使用益生菌混合制劑治療耐藥性癲癇的實驗中，觀察到服用益生菌制劑期間的主要不良反應為：腹瀉，43例患者參與研究，僅有2例出現腹瀉不良反應，其未采取相關治療措施可自行好轉。在鄧宇虹等[88]使用益生菌（擬脆弱桿菌）輔助治療難治性癲癇的研究中，共有47例患者參與實驗，在服用擬脆弱桿菌后出現不良反應主要表現為腹瀉和便秘，腹瀉發生率為4.3%， 便秘發生率為4.3%。從上述相關實驗結構可以看出，益生菌制劑的不良反應在癲癇患者中無增加，總體發生率低且不良反應程度輕微，是安全的。
8 益生菌治療癲癇的研究前景
現有治療癲癇的方式主要為抗癲癇發作藥物、手術和神經調控治療，仍有大部分癲癇患者未得到控制，隨著微生物研究技術的進步，癲癇患者腸道微生物群的改變已被大量研究證實，干預癲癇患者的腸道微生物群代表著一種新的調節治療方法。益生菌不僅能安全有效的控制癲癇，還能改善癲癇患者的共患病、提升患者的生活質量，還具有副作用小的優點，如若可通過口服益生菌控制癲癇發作的效力提高，想必廣大癲癇患者的依從性及生活質量將會得到巨大的提升，因此如何尋找靶點以及更為特異性的益生菌是未來的一大方向。
9 小結與展望
隨著微生物相關的研究愈加深入，腸-腦軸的概念得到人們的重視，加強探索腸道微生物群與癲癇發病的研究，或許能為我們重新認識癲癇的發病機制帶來啟示。雖然目前已有部分臨床實驗說明口服益生菌能有效減少癲癇發作，但由于各項研究的臨床樣本量有限，對于采取益生菌治療癲癇的有效性和安全性，仍需開展更多樣本量更大的隨機臨床試驗來證實，以保證在臨床能為癲癇患者提供有效、安全且經濟實惠的治療方式。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
