論文No1614
Bacterial Dissemination to the Brain in Sepsis
Benjamin H. Singer, Robert P. Dickson, Scott J. Denstaedt, Michael W. Newstead, Kwi Kim, Nicole R. Falkowski, John R. Erb-Downward, Thomas M. Schmidt, Gary B. Huffnagle, Theodore J. Standiford
AJRCCM, Vol. 197, No. 6 | Mar 15, pp. 747–756, 2018.
＜背景＞
敗血症は脳機能異常、神経性炎症を起こす。
敗血症における神経性炎症が細菌の脳への播種ではじまるのか、持続性感染で維持されるのか、
神経性炎症が滅菌性プロセスで単に血液中の炎症性メディエータに起因するのかは不明である。
＜目的＞
腸内細菌が敗血症中に脳に移行するのか、神経性炎症に関連するのかを調べる。
＜方法＞
ネズミの盲腸を縛り穿刺することで敗血症を起こした。
敗血症を生き延びたマウスを死亡したマウスや敗血症のないコントロールのマウスと比較した。
敗血症で死亡した患者の脳組織を非感染性疾患で死亡した患者の脳組織と比較した。
細菌分類群はマウス、ヒトの脳検体で16sリボゾーマルRNA遺伝子シークエンスで決定した。
敗血症群と非敗血症群で比較し、S100A8レベル（神経性炎症のマーカー）との相関をpermutational multivariate ANOVAで検討した。
＜結果＞
腹部敗血症を生き延びたマウスは５日後の脳で腸由来の生きている細菌が豊富であった(P < 0.01)。
これらは１４日後には検出されなくなった。
脳関連の細菌叢の構造は神経性炎症の重症度と関連した (P < 0.001)。
さらに敗血症で死んだ人の脳で検出された細菌分類群は非感染性疾患で死んだ人のものと異なっていた(P < 0.001)。
またS100A8/A9発現と関連していた (P < 0.05)。
＜感想＞
マウスの敗血症で腸内細菌は急性期に脳に移行したものの慢性脳内感染は起こさなかったようです。
敗血症で死亡した人の脳組織の細菌叢はそうでない人の細菌叢と異なっており、脳機能異常と関連している可能性があるようです。
Rationale: Sepsis causes brain dysfunction and neuroinflammation. It is unknown whether neuroinflammation in sepsis is initiated by dissemination of bacteria to the brain and sustained by persistent infection, or whether neuroinflammation is a sterile process resulting solely from circulating inflammatory mediators.
Objectives: To determine if gut bacteria translocate to the brain during sepsis, and are associated with neuroinflammation.
Methods: Murine sepsis was induced using cecal ligation and puncture, and sepsis survivor mice were compared with sham and unoperated control animals. Brain tissue of patients who died of sepsis was compared with patients who died of noninfectious causes. Bacterial taxa were characterized by 16S ribosomal RNA gene sequencing in both murine and human brain specimens; compared among sepsis and nonsepsis groups; and correlated with levels of S100A8, a marker of neuroinflammation using permutational multivariate ANOVA.
Measurements and Main Results: Viable gut-associated bacteria were enriched in the brains of mice 5 days after surviving abdominal sepsis (P < 0.01), and undetectable by 14 days. The community structure of brain-associated bacteria correlated with severity of neuroinflammation (P < 0.001). Furthermore, bacterial taxa detected in brains of humans who die of sepsis were distinct from those who died of noninfectious causes (P < 0.001) and correlated with S100A8/A9 expression (P < 0.05).
Conclusions: Although bacterial translocation is associated with acute neuroinflammation in murine sepsis, bacterial translocation did not result in chronic cerebral infection. Postmortem analysis of patients who die of sepsis suggests a role for bacteria in acute brain dysfunction in sepsis. Further work is needed to determine if modifying gut-associated bacterial communities modulates brain dysfunction after sepsis.