麻醉与肠道菌群：从药物代谢到围手术期管理

谷禾健康

您和身边人是否有过这样的经历：一场成功的手术结束后，身体的伤口在一天天愈合，但一些莫名的困扰却悄然而至。

明明伤口恢复得不错，

为什么总是感觉浑身乏力、精神萎靡？

为什么会食欲不振，

甚至出现腹胀、便秘等消化问题？

有时还会感觉思维变得迟钝

记忆力下降，像是隔了一层脑雾，

情绪也莫名地低落、烦躁…

大多数时候，我们习惯将这些问题归咎于手术创伤本身，认为是身体康复过程中的元气大伤。但如果这些症状持续存在，或许我们应当考虑围术期中另一个关键却常被忽视的因素——麻醉。

在现代医学中，麻醉是保障外科手术安全与舒适的核心环节。然而，临床实践中，麻醉医生常常面临诸多挑战：患者对麻醉药物的反应存在显著个体差异，术后认知功能障碍（POCD）或谵妄的发生率居高不下，尤其在老年人中，围手术期、感染、器官功能损伤等并发症的管理日益复杂。

近年来，随着多组学技术的飞速发展，我们了解了一个庞大而复杂的“器官”——肠道菌群。肠道菌群通过肠-脑轴、肠-肝轴等多维网络，深度参与宿主代谢、免疫与神经调节。这种动态平衡一旦打破，便可能触发从代谢综合征到神经退行性疾病的连锁反应。

麻醉在药效动力学和药代动力学方面可能受到肠道菌群的影响。

例如，菌群通过调控肝脏CYP3A4酶活性影响麻醉药物清除效率，菌群代谢产物短链脂肪酸可增强七氟烷的麻醉敏感性，而菌群失调则可能通过激活TLR4/NF-κB通路加剧术后神经炎症。

反过来，麻醉药物也会影响菌群稳态。丙泊酚（一种强效的静脉注射麻醉药）可短暂抑制乳杆菌增殖，七氟烷（现代常用的吸入性全身麻醉药）暴露甚至可能导致Akkermansia菌丰度下降，形成“菌群紊乱-炎症加重-药物代谢异常”的恶性循环。

本文基于最新的科学文献，探讨肠道菌群与麻醉药物之间千丝万缕的联系及相关信号机制，总结了当前研究进展，了解其如何通过“肠-脑轴”“肠-肝轴”这些复杂网络影响围手术期管理，展望基于菌群调控的精准麻醉新未来。

01
关 于 麻 醉

我们对麻醉的理解，是否还停留在“睡一觉，手术就做完了”的层面？本章节将带您深入了解现代麻醉学的复杂性与精妙之处。

麻醉是现代医学史上最伟大的进步之一，它通过可逆性地阻断神经信号，使患者在接受可能带来剧烈疼痛的治疗或手术时，免于痛苦和创伤，是外科手术得以实施的根本保障。

麻醉不仅仅是让患者进入睡眠状态，更是一门精密的医学科学。它包含了意识调控、疼痛管理、生命体征维持等多个维度。现代麻醉医师需要精确计算药物剂量，实时监测患者状态，并根据手术进程动态调整麻醉深度。

麻醉过程中，医师需要平衡多种看似矛盾的目标：既要确保患者完全感觉不到疼痛，又要避免麻醉药物对身体各系统产生过度抑制；既要维持适当的肌肉松弛度便于手术操作，又要保证基本的生理功能正常运转。

麻醉的分类：从局部到全身

根据作用范围和对意识的影响，麻醉主要可分为三大类，每种类型服务于不同的临床目的，选择哪种麻醉方式，需要综合考虑手术类型、患者身体状况、既往病史等多种因素。

◕ 全身麻醉（General Anesthesia）

这是一种诱导可逆性、覆盖全身的意识和感觉丧失的状态。它通常用于心脏直视手术、脑部手术等大型复杂手术，要求患者完全无意识。

全身麻醉通常联合使用多种药物，包括：

• 用于快速诱导麻醉的静脉药物（如丙泊酚、依托咪酯、硫喷妥钠）；
• 用于在手术期间维持麻醉状态的吸入性气体（如七氟烷、地氟烷、异氟烷）。

此外，常辅以芬太尼等镇痛药和琥珀胆碱等肌肉松弛剂，以达到理想的手术条件。

◑ 区域麻醉（Regional Anesthesia）

在保持患者清醒的同时，阻断身体特定大范围区域（如肢体、下腹部或盆腔）的感觉。这种方式创伤小于全麻，术后恢复更快。

最常见的两种形式是:

• 椎管内麻醉：脊髓麻醉（俗称“半麻”），将局麻药一次性注入保护中枢神经系统的脑脊液中，起效迅速，常用于剖宫产、髋关节置换等下半身手术；
• 硬膜外麻醉：将药物注入脊髓周围的硬膜外腔，可通过导管持续给药，实现更可控、更持久的镇痛，常用于分娩镇痛和某些腹部大手术。

◔ 局部麻醉（Local Anesthesia）

作用范围最局限，仅麻醉身体一个微小、特定的区域，适用于各种小型手术和操作，如牙科治疗、痣切除或小型伤口缝合。

常用的局麻药有利多卡因、布比卡因等，通过皮下注射或局部涂抹乳膏给药。

麻醉药物如何发挥作用？

不同类型的麻醉药通过不同的药理机制来阻断神经信号：

全身麻醉药主要作用于中枢神经系统。它们通过增强大脑中主要的抑制性神经递质——γ-氨基丁酸（GABA）的信号通路，同时减弱兴奋性神经递质（如谷氨酸）的信号，最终导致意识的全面抑制和丧失。

局部和区域麻醉药的核心作用靶点是神经细胞膜上的电压门控钠离子通道（VGSCs）。这些药物能够可逆性地与通道结合，阻止钠离子在神经兴奋时大量内流，从而有效抑制了神经冲动的产生和传导。这样一来，来自手术区域的疼痛信号便无法上传至大脑，从而实现镇痛效果。

然而，值得注意的是，这些经典药理作用的最终效果，包括麻醉深度、持续时间以及个体敏感性，并非一成不变。新兴研究表明，宿主内在的因素，特别是肠道微生物群，正通过复杂的信号网络对这些中枢及外周的药物靶点产生着远距离的调控作用。 这种先前被忽视的联系，为理解麻醉药物的个体化差异提供了全新视角，其具体机制将在后续章节中深入探讨。

麻醉药物的代谢及安全性差异

临床上常用的局部麻醉药根据其化学结构可分为两大类，它们的代谢途径截然不同，这也与药物的安全性和过敏风险直接相关：

氨基酰胺类（Amino amides）

• 包括利多卡因、布比卡因、罗哌卡因等。
• 这类药物化学性质稳定，主要在肝脏中经过复杂的细胞色素P450酶系进行生物转化和代谢。
• 因此，肝功能不全的患者使用此类药物时，其代谢清除会减慢，药物半衰期延长，从而增加毒性反应的风险。

氨基酯类（Amino esters）

• 包括普鲁卡因、丁卡因、苯佐卡因等。
• 这类药物在血浆中被假性胆碱酯酶迅速水解，因此作用时间相对较短。
• 其代谢产物之一是对氨基苯甲酸（PABA），这是一种已知的过敏原，可能引发部分患者的超敏反应。

以上我们对麻醉的分类、机制、代谢等有了基本的了解。然而，一个核心问题依然存在：为何不同患者对相同麻醉方案的反应不一样？为何有些患者术后恢复良好，而另一些则饱受认知功能障碍的困扰？

除了年龄、性别、体重、肝肾功能、基础疾病等已知因素外，是否存在一个更深层次、更具可塑性的变量在其中扮演着关键角色？这一关键科学问题的答案，隐藏在“肠-脑轴”这一复杂而精密的信号网络之中。

接下来，我们将聚焦肠-脑轴，解析肠道菌群如何通过迷走神经、神经内分泌、免疫调节及代谢产物介导等多维途径，深度参与麻醉反应的调控机制。

02
肠-脑轴：调控麻醉反应的隐秘通路

肠-脑轴研究的核心，在于阐明肠道菌群与中枢神经系统之间的双向信息传递网络。这个复杂的系统主要包括四大核心通路：

• 迷走神经通路
• 神经内分泌通路（下丘脑-垂体-肾上腺轴，HPA）
• 免疫调节通路（细胞因子网络）
• 微生物代谢产物介导的信号通路

这些通路共同构成了菌群影响麻醉效果和术后神经系统并发症的生理基础。

▼
微生物代谢产物：如何调控麻醉？

➤ 短链脂肪酸：麻醉敏感性的调节器

作为菌群发酵膳食纤维的主要产物，短链脂肪酸可通过迷走神经或血脑屏障进入中枢，影响麻醉药物的镇静深度与作用时长。

微生物的代谢产物是构成肠-脑轴功能的主要贡献者。其中，短链脂肪酸（SCFAs）是肠道细菌分解膳食纤维等碳水化合物后的主要产物，能够作为信号，直接作用于迷走神经的传入末梢。

– 短链脂肪酸如何“敲开”大脑之门？

短链脂肪酸并不需要自己“跑”到大脑，而是选择了一条更高效的通信线路——迷走神经，这是连接肠道和脑干的一条信息高速公路。

在小鼠研究模型中，短链脂肪酸通过两种主要方式激活迷走神经传入神经元：

• 与游离脂肪酸受体(如FFAR2/3)结合
• 抑制组蛋白脱乙酰酶(HDAC)活性

一旦迷走神经被激活，这些信号沿迷走神经传递到大脑脑干中的一个关键“中继站”——孤束核(NTS)，信号在这里被整合并进一步传递，进而调节自主神经反射和中枢神经系统活动。

这与麻醉有什么关系？ 这一过程恰好能直接调节与麻醉密切相关的三大核心领域：镇静效果、疼痛感知、术后认知功能。

– 从动物到人的证据链

例如，研究发现由Roseburia intestinalis产生的丁酸，可以通过G蛋白偶联受体41（GPR41）激活迷走神经，来调控大脑中与疼痛相关的神经回路，从而在动物模型中起到了镇痛效果。

这不仅限于动物。一项包含31名参与者的人群研究甚至提示，女性和男性之间疼痛感的差异，可能部分由“肠道菌群-短链脂肪酸-皮质醇”轴的差异所介导。

注：目前关于短链脂肪酸调节麻醉机制的证据主要来自动物模型。

肠道菌群对麻醉下肠道-肝脏-大脑轴的调节机制

doi: 10.3389/fcimb.2025.1626585

破坏肠道屏障完整性可能促进 LPS 的易位并诱导微生物群失调。这会触发双重通路反应：

• 1) 对肝脏的打击：扰乱药物代谢肝脏 TLR4/NF-κB 激活抑制 CYP450 酶（如 CYP3A4），延缓药物清除；
• 2) 对大脑的打击：点燃神经炎症全身炎症通过小胶质细胞 NLRP3 炎症小体启动神经炎症，加剧术后谵妄。

相反，微生物代谢物（如 SCFAs、IPA）在两个轴上均发挥保护作用。

➤ 色氨酸代谢物：从疼痛感知到术后情绪的平衡

肠道菌群参与色氨酸的分解代谢，生成5-羟色胺前体、犬尿氨酸等活性物质。这些代谢物不仅通过调节中枢神经递质影响麻醉后的疼痛阈值，还可能关联术后焦虑、谵妄等情绪障碍。

微生物来源的色氨酸代谢物（如吲哚-3-丙酸，IPA）能够调节5-羟色胺（5-HT）的合成，还能有效抑制大脑中的促炎细胞因子（如IL-6和IL-1β）的释放。

这种保护作用是有临床数据支持的。一项前瞻性观察队列研究发现，患者术前血浆中吲哚-3-丙酸（IPA）的基线水平与术后谵妄的发生呈显著负相关，也就是说，患者在手术前血液中的IPA水平越高，术后发生谵妄的风险就越低。这一关系在临床前小鼠模型中也得到了验证，IPA的这种保护作用，部分是IPA通过激活了海马体中的一种蛋白（PGC-1α）来实现的。

然而问题在于，麻醉和手术本身恰恰可能是这个保护通路的破坏者。

麻醉/手术可导致肠道菌群多样性下降，进而可能扰乱色氨酸代谢通路。已有研究表明，术后小鼠粪便中的色氨酸代谢物水平发生显著变化，包括5-HT前体和犬尿氨酸等关键代谢物的异常。也就是说这条“肠-脑”通讯线路因手术而陷入了紊乱。

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脂多糖（LPS）：术后神经炎症的触发器

当肠道屏障因麻醉或手术受损时，革兰氏阴性菌释放的LPS易位入血，触发全身炎症级联反应。LPS通过激活脑内TLR4-NF-κB通路，诱导IL-1β等炎症因子释放，直接损伤海马体神经元，成为术后认知功能障碍的潜在元凶。

脂多糖（LPS）是存在于大肠杆菌等细菌外膜的一种成分。它会损害肠道屏障，导致菌群失调，并让内毒素等有害物质进入血液。这个过程被称为肠漏，会触发全身性的炎症反应。随后，这种炎症信号会进一步削弱血脑屏障的保护功能，最终将炎症传递到中枢神经系统。

LPS进入大脑后，主要通过两种方式搞破坏：

直接点燃炎症风暴

在脑部的海马体区域，LPS会激活大脑里的一个炎症开关，也就是TLR4-NF-κB通路，这会进一步上调NLRP3炎症小体，导致IL-1β等多种炎症因子的释放。

研究人员认为，这正是很多人在麻醉手术后感觉脑子不清醒、认知能力下降的核心原因。不过，电针疗法正是通过抑制此通路来改善认知功能，并减少神经元损伤的。

削弱大脑的防御力

LPS诱导的神经炎症还与氧化应激失衡有关。大脑本身有一套抗氧化防御系统，由Nrf2蛋白负责，用来抵抗损伤。但研究发现，神经炎症会伴随着海马体中Nrf2表达的下降，从而加剧氧化损伤。

注：Nrf2是调节身体抗氧化能力的关键转录因子。

针对这一点，衣康酸可以重新启动这套防御系统，也就是可以通过恢复Nrf2的活性并抑制炎症，来缓解麻醉和手术后的认知障碍。

此外，肠道还有一个热线电话能直接打给大脑，那就是迷走神经。肠道的炎症信号可以通过这条神经专线，把坏消息直接传递给大脑，同样能引发大脑的炎症。研究发现，有一种药物（重组人脑钠肽）可以切断这条神经信号，从而保护大脑免受炎症和认知功能障碍的困扰。

▼
HPA轴：麻醉应激的压力调节器

肠道菌群与下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴之间存在一个动态的相互作用网络，当这个网络失衡时，便构成了麻醉相关神经并发症的病理基础之一。

具体来说，由菌群产生的短链脂肪酸和色氨酸代谢物，能够直接调节HPA轴的活性，从而影响皮质酮或皮质醇等压力激素的分泌水平。

然而，麻醉和手术带来的巨大压力，常常会让这个HPA轴反应过度，进入一种红色警戒状态。这时候，一些特定的好细菌（如乳杆菌属）就能站出来安抚，可以抑制促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）的产生，让它冷静下来，从而缓解这种过度反应。

短链脂肪酸还能够穿透血脑屏障，直接在大脑中发挥作用。它们通过抑制组蛋白脱乙酰酶（HDAC），降低HPA轴对压力的敏感性，进而改善麻醉后的神经炎症反应。也就是说进入大脑后，短链脂肪酸会帮助压力指挥中心进行降噪处理，让其对压力的敏感度降低。这样一来，手术后的脑部炎症反应就会减轻。

此外，另一种关键细菌 Akkermansia muciniphila 也被证实，能通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPAR-γ）通路来调节HPA轴的功能。

03
肠-肝轴：解密麻醉药物代谢的个体差异

肠-肝轴是一个整合了胃肠道与肝脏之间解剖、代谢和免疫相互作用的双向交流系统。它通过胆汁酸的肠肝循环、微生物代谢物信号和肠道屏障完整性等机制，调控着营养物质处理、解毒和免疫稳态。对于麻醉学而言，这一轴线直接关系到麻醉药物的代谢和清除，是解释患者个体差异的关键。

肠-肝轴：肠道如何影响麻醉药的代谢

肝脏是分解麻醉药物的主要器官

像芬太尼、丙泊酚等常用麻醉药，都需要在肝脏中经过特定的酶（主要是细胞色素P450家族，如CYP3A4和CYP2B6）进行代谢分解。而肠道菌群，正是这个过程的一个重要的远程调控者。

肠道菌群主要通过以下几种方式影响肝脏的药物代谢：

有益代谢物的调控

健康菌群产生的短链脂肪酸可以进入肝脏，作为信号分子调节基因表达，从而增强某些关键药物代谢酶（如CYP3A4）的活性，帮助身体更有效地处理麻醉药。

有害物质的干扰

当肠道菌群失调时，肠漏风险增加，细菌的内毒素（LPS）等有害物质会进入肝脏。这会引发肝脏的炎症反应，并反过来抑制药物代谢酶的活性，导致麻醉药代谢变慢。

通过胆汁酸进行信号传导

肠道菌群能够修饰和改造胆汁酸。这些被改造后的胆汁酸，会作为信号分子，调节肝脏中与药物代谢相关的受体（如FXR和PXR）。这个过程能直接改变麻醉药在体内的代谢速率和清除效率。

这种相互作用是双向的。

• 一方面，肝脏疾病（如胆汁淤积）会显著降低药物代谢能力；
• 另一方面，某些麻醉药（如依托咪酯）自身也可能干扰胆汁酸的合成，破坏这种平衡。

因此，对于肝功能不佳的患者，麻醉药的选择和剂量需要格外谨慎。

个体差异：饮食塑造了不同肠道菌群

肠道菌群对麻醉药物代谢的影响存在巨大的个体差异，这很大程度上源于饮食习惯塑造了我们独特的肠道微生态。

• 西方饮食模式：高糖、高脂、低纤维的饮食，通常会导致肠道菌群多样性下降，并可能削弱身体有效处理麻醉药物的能力。
• 高纤维/地中海饮食模式：富含水果、蔬菜和全谷物的饮食，少吃肉，能促进菌群多样性和有益代谢物（如SCFA）的产生。这种模式不仅有助于改善肥胖、糖尿病等麻醉高风险因素，还能通过减轻全身炎症反应(潜在的促炎菌 Ruminococcus gnavus 也有所减少)，表明地中海饮食具有抗炎作用来优化患者对麻醉和手术创伤的生理应答。

综上所述，肠道微生态是影响麻醉药代动力学和术后结果的关键上游因素。为了完整地理解“菌群-麻醉”的关联，接下来章节我们来看反馈回路的另一端：麻醉药物和手术应激，将如何重塑肠道菌群的结构与功能。

04
麻醉对肠道菌群的影响

麻醉药物对肠道菌群的塑造

麻醉药物不仅作用于中枢神经系统，还会直接或间接地影响肠道微生态。它们通过改变肠道内的酸碱度、氧气含量和粘液分泌等方式，可能导致菌群多样性下降、促炎细菌增殖和代谢紊乱。这些肠道内的变化，继而会通过免疫、神经及内分泌途径，反过来影响大脑的功能。

静脉麻醉药：以丙泊酚为例

动物实验表明，丙泊酚具有一定的抗菌效果，可能是通过破坏细菌的细胞膜来抑制其生长。

例如，在大鼠注射丙泊酚后，一些有益菌（如普雷沃菌和乳杆菌）的数量会在短时间内下降，但通常在大约两周后逐渐恢复。

吸入性麻醉药：影响更为显著

相比之下，吸入性麻醉药对肠道菌群的影响似乎更为突出。

➯ 七氟烷

研究发现，重复使用七氟烷麻醉，会显著降低肠道菌群的整体多样性。具体表现为，有益菌Akkermansia（Akk菌）数量减少，而一些潜在的致病菌（如链球菌）增多。这种菌群失衡在新生儿和老年人等脆弱群体中影响更大，与术后认知障碍和谵妄风险增加有关。

作用机制：

七氟烷主要通过两条途径制造麻烦：

• 一是干扰胆汁酸的正常代谢；
• 二是通过增加肠道微生物的代谢产物TMAO（氧化三甲胺）的水平，这种物质会进入大脑，激活其中的小胶质细胞，点燃神经炎症的导火索。

➯ 异氟烷

另一种常用的吸入麻醉药异氟烷，同样会降低菌群多样性。它会导致肠道内不同菌门（如厚壁菌门增多、拟杆菌门减少）的比例失衡。这种变化与大脑内炎症因子（如IL-1β和IL-6）的积累密切相关，而这些炎症因子正是导致术后谵妄和认知障碍的关键驱动因素。

阿片类药物：对肠道菌群的快速冲击

阿片类药物（如吗啡、芬太尼）对肠道菌群的冲击是快速而剧烈的。

由于肠道本身就分布着大量阿片受体，这类药物可以直接作用于肠道，带来一系列负面影响：

• 抑制肠道功能：抑制肠道蠕动，减少有保护作用的粘液分泌，并破坏肠道屏障的紧密连接，导致肠漏和内毒素（LPS）入血。
• 改变菌群生态：直接抑制有益菌，同时为致病菌的增殖创造了条件。
• 扰乱关键代谢：抑制有益的短链脂肪酸的产生，并干扰胆汁酸的代谢循环。

这些因素共同作用，导致菌群多样性急剧下降，有益的产丁酸菌（如 Roseburia）减少，参与胆汁酸代谢的 Bilophila 也减少，而与炎症相关的细菌（如 拟杆菌属）可能占据主导。这种由药物引起的有害代谢物积累和神经炎症会形成一个难以打破的恶性循环，并且即便在停药后，菌群也往往难以完全恢复到初始状态。

麻醉药物对肠道菌群的影响

doi: 10.3389/fcimb.2025.1626585

长期麻醉暴露的潜在风险

在重症监护室（ICU）中，患者常常需要长时间使用镇静药物（如持续输注咪达唑仑）来维持治疗。然而，这种长期的麻醉暴露会带来一个潜在风险：肠道菌群失调，进而可能加剧肠道屏障的通透性（即肠漏）和全身性的炎症反应。

不同菌群特征与预后关联

一些临床研究为我们揭示了菌群与患者预后之间的密切联系：

一项针对61名ICU成年患者的前瞻性研究发现，最终存活下来的患者，其肠道中双歧杆菌属的丰度显著高于在住院期间不幸去世的患者。这暗示着，这种有益菌可能与更好的生存机会相关。

另一项规模更大的研究将目光投向了577名ICU中的早产儿。研究人员通过测序对他们的肠道菌群进行聚类分析，发现了不同菌群模式与婴儿健康状况的关联：

• 由肠球菌属（Enterococcus）主导的聚类4，以及由葡萄球菌属（Staphylococcus）主导的聚类5，更多地出现在胎龄较小（更脆弱）的婴儿中。
• 而由大肠杆菌/志贺氏菌属（Escherichia/Shigella）主导的聚类3，则与胎龄较大（相对健康）的婴儿相关。

这些发现意味着，对微生物群落进行特定的聚类分析，未来可能成为一种评估患者状况的非侵入性生物标志物。

加剧菌群紊乱的ICU环境因素

ICU中的其他治疗因素也加剧了这一问题。长期镇静常导致胃肠动力减弱和肠内营养摄入不足，而营养不良本身就与高风险的菌群模式（如上述由葡萄球菌主导的聚类5）显著相关。同时，广谱抗生素的普遍使用和较长的治疗周期，也进一步加剧了菌群的紊乱。

肠道微生物群与术后疼痛

我们常以为疼痛源于受伤的部位，近年来，科学家发现，肠道菌群可能是术后疼痛管理中一个不容忽视的一环。

事实上，肠道菌群与疼痛之间的关系已成为生物医学领域的研究热点，其研究涵盖了内脏痛、神经痛、炎症性疼痛等多种疼痛类型，并涉及复杂的调控机制。

在术后疼痛方面，肠道菌群主要通过以下途径参与疼痛的发生与调节：

• 影响神经信号：直接影响迷走神经的信号传递。
• 调节炎症反应：影响体内炎症因子的释放。

研究证据日益增多。例如，术前使用抗生素导致的菌群失调，会增加患者的内脏疼痛敏感性，而当菌群恢复平衡后，这种疼痛敏感性也随之逆转。

更有趣的是，一项研究揭示，术前的菌群特征甚至可以用来预测慢性术后疼痛的发生风险。该研究发现，在乳腺癌患者中，术前某些特定细菌丰度的减少，可能与她们痛觉敏感性的增加有关。

将“慢性术后疼痛患者的菌群”通过粪菌移植技术转移给无菌小鼠。结果发现：

• 行为上，接受移植的小鼠出现了明显的机械性痛觉超敏，即便是轻微的触碰也会让它们感到剧痛。
• 机制上， 科学家在这些小鼠的脊髓中发现，两种关键的抗炎与镇痛相关分子（Ppar-γ 和精氨酸酶-1）的表达水平也显著下降。

这也就是说，不健康的菌群确实可以直接“传播”疼痛。

基于这些发现，一些潜在的干预方法正在被探索。例如，生长抑素这类药物，可能正是通过调节术后肠道菌群的构成（如减少肠杆菌科 Enterobacteriaceae的数量），来帮助降低胰腺瘘等并发症相关疼痛的风险。

总而言之，尽管菌群与术后疼痛的关联已基本明确，但其精确的因果机制以及如何据此制定个体化的干预方案，仍需在不同类型的手术和更广泛的患者人群中进行深入的探索和验证。

05
基于肠道菌群辅助的麻醉干预策略

▼
微生物代谢物调控

短链脂肪酸

短链脂肪酸在麻醉中有两大潜在应用：辅助麻醉和辅助术后恢复。

◖ 辅助麻醉

某些SCFAs或其代谢产物自身就具有类似麻醉的效果。

乙酸：能增强七氟烷的麻醉效果，从而可能降低其所需浓度。

异戊酸：在动物模型中被发现具有直接的麻醉活性。

丙酸和甲基丙二酸：虽然单独使用没有麻醉效果，但它们能显著增强异氟烷的效力，有潜力作为麻醉辅助剂。

β-羟基丁酸：这是一种酮体，结构与短链脂肪酸相似。它能通过增强GABA-A受体的功能来产生麻醉效果，这或许能解释为何在酮症状态下，人有时会出现意识抑制。

◗ 辅助术后恢复

研究表明，通过饮食或电针等方式调节肠道菌群，补充短链脂肪酸，有助于减少麻醉后的神经炎症和认知障碍，这一作用在老年或高风险患者中尤为重要。

胆汁酸

胆汁酸与麻醉的关联主要体现在三个方面：

首先，对于存在胆汁酸分泌障碍（如某些遗传性肝病）的患者，全身麻醉会加重其代谢负担，需要谨慎选择方案。

其次，胆酸及其衍生物被发现能增强利多卡因等药物的局部麻醉效果。

最后，在某些高风险患者无法耐受手术时，压电碎石术结合口服胆汁酸（如熊去氧胆酸）是一种安全且有效的选择。

研究表明，69%的单发结石患者在接受无麻醉的碎石治疗后能够实现胆囊完全清除。

色氨酸代谢物

这也是一个极具潜力的干预靶点。例如，研究发现电针能够通过增加肠道中一种产生吲哚丙酸（IPA）的细菌数量，来修复肠-脑轴功能，从而减轻术后认知障碍和神经炎症。

未来，直接补充IPA或抑制其代谢通路中的关键酶（如IDO1），可能成为预防和治疗术后谵妄的新策略。

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抗生素和益生菌

抗生素：一把双刃剑

虽然围手术期使用抗生素是为了预防感染，但它们也可能增加风险。

• 过敏风险：抗生素是导致麻醉期间发生严重过敏反应的主要原因之一。
• 神经毒性：一些抗生素自身就具有神经毒性。例如，β-内酰胺类（头孢菌素、碳青霉烯类）与癫痫和脑病相关；氟喹诺酮类和大环内酯类则可能引起精神异常或神经病变。这种毒性如果与麻醉药自身的神经效应叠加，可能会加剧对患者的神经损伤。

因此，临床上需要仔细权衡患者的过敏史、手术类型和麻醉方案，来决定抗生素的使用。

益生菌：平衡菌群

在术前或术后使用益生菌，或许能通过调节肠道菌群来缓解麻醉和手术带来的炎症风暴。

• 减轻炎症：在心脏手术等大型手术中，联合使用益生菌等预处理方式，可显著降低患者术后的内毒素和炎症因子（如IL-6）水平。
• 保护屏障：益生菌有助于维持肠道屏障的完整性，减少病原菌过度生长和内毒素入血，从而可能降低术后感染和神经认知并发症的风险。
• 改善认知：补充特定的有益菌（如乳杆菌和双歧杆菌），已被证明可以通过调节神经炎症和氧化应激来改善认知功能。

一项荟萃分析研究分析了术后首次排气时间、首次排便时间、首次固体饮食天数、腹胀发生率和术后肠梗阻发生率，发现益生菌补充剂降低了腹胀发生率（RR，0.62）和术后肠梗阻（RR，0.47）。

在另一项针对 100 名慢传输便秘成年人的随机、双盲、安慰剂对照临床研究中，合生元补充剂增加了排便频率，改善了粪便性状，缩短了肠道传输时间，改善了肠道动力，并缓解了便秘。

乳杆菌GG 促进排气，并缓解了接受幽门保留胰十二指肠切除术患者的首次术后排便。

不过，目前益生菌在麻醉辅助治疗方面的人体研究结论尚不一致。不同的菌株、剂量和给药时机都会影响效果，有必要结合个性化策略来取得最佳效果。

靶向调节肠道菌群以实现精准麻醉：方法与未来策略

doi: 10.3389/fcimb.2025.1626585

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粪菌移植

粪菌移植（FMT）是一种将健康人粪便中的功能菌群移植到患者肠道内，以重建菌群平衡的治疗方法。它在治疗复发性艰难梭菌感染方面已取得巨大成功。

在麻醉领域的应用尚处于起步阶段，但已展现出巨大潜力。

改善认知

动物研究表明，对于因麻醉导致菌群失调和认知障碍的小鼠，通过FMT移植健康菌群后，其认知功能得到了缓解。这提示FMT或许能成为治疗麻醉相关神经毒性的一种新方法。

解决并发症

在ICU中，抗生素相关性腹泻是常见难题。一项临床试验证明，FMT能够通过恢复患者肠道菌群的多样性，有效加速腹泻的缓解。

安全性：
尽管前景看好，FMT在麻醉患者中的应用仍需高度关注安全性。首先，在镇静或麻醉状态下进行操作，需谨防误吸等风险。其次，对于免疫功能低下的ICU患者，FMT可能导致细菌易位或引发全身性炎症。因此，对供体粪便进行严格筛查和长期冷冻追溯至关重要。

总的来说，需要通过更多临床试验系统地评估 FMT在麻醉人群中的有效性和安全性，尤其是在预防和治疗多次麻醉后认知障碍方面的价值，同时，也需要优化供体选择、制备方法和给药时机等围手术期FMT的实施标准。

06
临床转化：挑战与未来方向

肠道菌群与麻醉相互作用的研究已取得显著进展，揭示了“肠-脑-肝轴”在调节麻醉效果和术后并发症中的巨大潜力，但从实验室的发现到真正的临床应用，仍有一段路要走。

当前的瓶颈与挑战

动物实验 ≠ 人体实验

那些在动物身上观察到的机制，在人体内是否以同样的方式运作、作用强度如何、靶点是否一致，这些关键问题仍需在临床人群中直接验证。

个体差异

每个人的年龄、遗传背景、饮食习惯、基础疾病和用药情况都不同，这些因素如何影响菌群与麻醉的相互作用，目前没有系统整合分析。

样本量不大

目前的临床研究普遍存在样本量小、观察期短的问题，且大多集中在特定人群（如ICU患者），且不同研究的结果难以比较。

突破口与未来方向

从基础到临床，验证核心代谢物

设计小规模的早期临床试验，直接评估某些关键微生物代谢物（如特定的短链脂肪酸SCFAs、吲哚丙酸IPA）作为麻醉辅助用药的安全性、药代动力学和初步效果，并验证它们是否能精准抵达目标组织并激活预期的信号通路。

构建精准预测模型

将常规化的围手术期肠道菌群检测纳入大规模、前瞻性的队列研究中。通过系统收集患者的多维度数据（包括术前菌群构成、血液代谢物、宿主基因等），并利用机器学习算法（如XGBoost和随机森林），从海量数据中挖掘出与麻醉敏感性及术后认知障碍高度相关的菌群特征谱，最终构建能够辅助临床决策的智能预测模型。

大规模临床试验证实干预效果

针对老年患者等高风险人群，开展多中心、大样本、安慰剂对照的随机临床试验（RCT）。在试验中，通过肠道菌群检测来动态监测干预前后的变化，从而明确益生菌等手段的最佳菌株组合、剂量、给药时机和疗程，并客观评估其真实效果。

开发智能靶向干预技术，实现精准调控

为了提高效率并减少副作用，需要开发更精准的干预工具。例如：

设计能够智能导航的纳米载体，将丁酸等有益物质的前体药物精准送达肠道。

利用CRISPR-Cas9技术改造噬菌体，如同生物导弹一般，精准剪断围手术期有害细菌的特定功能基因，从而减少毒性代谢产物的生成。

建立标准与指南，指导临床实践

系统性地建立微生物群-麻醉药物相互作用数据库。基于不断积累的证据，逐步制定关于围手术期肠道菌群检测以及后续益生菌、益生元或特定饮食干预的专家共识和临床指南，为临床实践提供标准化流程。

07
结 语

通过“肠-肝-脑轴”等多维互动机制，肠道菌群不仅参与麻醉药物的代谢调控，还通过其代谢产物直接影响中枢神经系统的功能状态，从而调节麻醉和术后恢复过程。同时，麻醉过程本身也对肠道菌群产生动态的重塑效应。这种双向互动关系提示我们，未来的麻醉管理可以将维持微生物稳态纳入考量。

随着微生物学与麻醉药理学的深度融合，我们可以看到其临床应用前景十分广阔。

术前：

通过肠道菌群检测了解患者术前肠道菌群特征谱，包括菌群多样性、核心菌属（如拟杆菌属、普雷沃氏菌属）及关键代谢产物（如短链脂肪酸SCFAs、胆汁酸）水平。可制定定制化干预方案包括饮食、补充剂等方式优化菌群结构，提高患者对麻醉药物的耐受性，降低术中药物不良反应风险。

术中：

可以利用噬菌体等精准技术，精确抑制特定有害菌的代谢通路，从而降低麻醉药物可能带来的肝毒性。

术后：

基于术后动态菌群监测，构建菌群生物标志物预测模型，通过机器学习算法筛选与谵妄、感染等并发症高度相关的菌群特征（如Akkermansia菌丰度降低、肠球菌属富集）及代谢物信号（如色氨酸代谢物IPA减少）。一旦监测到高风险信号，可启动一些干预措施如粪菌移植或补充特定代谢物，主动逆转菌群失衡，降低并发症发生率。

术后肠道功能的早期恢复不仅可以改善患者的临床效果和生活质量，特别是对于接受胃肠道手术的患者，还可以缩短住院时间，提高床位周转率，并节约医疗资源。

该领域的探索可能将围手术期医学带入菌群靶向治疗的新时代。

从实验室到临床的进展，仍需突破跨学科技术瓶颈：

• 一方面需建立“菌群-麻醉药物相互作用数据库” ，整合多组学检测数据（基因组、代谢组）与临床信息；
• 另一方面需通过大规模前瞻性队列研究验证菌群标志物的临床价值，制定标准化检测与干预指南。

随着肠道菌群检测技术的应用拓展，对微生物、宿主和药物三方交互的深入了解，可以推动“微生物检测辅助麻醉”模式的转化，最终提高手术安全性和患者的长期预后，为个体化麻醉管理和术后康复开辟创新的道路。

展望未来，这一领域的突破不仅依赖于持续的基础研究，更需要产学研的紧密协作，以加速科研成果向临床应用的转化。

在谷禾开放基金支持的研究方向中，也有关于“肠道菌群与老年患者骨科手术术后谵妄相关性及干预研究”等围手术期关键问题，旨在加速探索肠道菌群在围手术期神经认知功能障碍（如谵妄、POCD）中的作用机制及干预策略。

我们相信，随着研究的不断深入，一个全新的麻醉管理时代即将到来。欢迎有志于此的临床医生、科研人员及研究团队，与谷禾携手合作，共同探索肠道微生态在围手术期医学中的巨大潜力，推动菌群靶向干预策略的临床转化，最终为改善患者的术后康复与长期健康贡献力量。

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