植入医疗器械后，细菌侵入大脑

大脑植入物对于恢复瘫痪、癫痫和其他神经系统疾病患者的功能有着巨大的希望。但凯斯西储大学的一组研究人员发现，植入医疗设备后，细菌会侵入大脑，导致炎症，降低设备的长期有效性。

　　

大脑植入物在恢复瘫痪、癫痫和其他神经系统疾病患者的功能方面有着巨大的希望。

但凯斯西储大学的一组研究人员发现，植入医疗设备后，细菌会侵入大脑，导致炎症，降低设备的长期有效性。

这项开创性的研究最近发表在《自然通讯》杂志上，现在已经确定了一个目标，可以提高大脑植入物的长期成功率。

“了解细菌在植入物性能和大脑健康中的作用可以彻底改变这些设备的设计和维护方式，”凯斯西储大学创新副教务长、唐纳生物医学工程研究所教授、路易斯斯托克斯克利夫兰退伍军人医疗中心的高级研究职业科学家杰夫卡帕多纳说。

卡帕多纳的实验室领导了这项研究，该研究检测了植入微电极的小鼠模型大脑中细菌DNA的存在。

令他们惊讶的是，研究人员在大脑中发现了与肠道有关的细菌。这一发现表明，由于植入这种装置而导致的所谓“血脑屏障”被破坏，可能会让微生物进入。

“这是一个范式转变的发现，”该研究的主要作者乔治·霍弗林（George Hoeferlin）说，他是卡帕多纳实验室凯斯西储大学生物医学工程研究生。“几十年来，该领域一直关注人体对这些植入物的免疫反应，但我们的研究现在表明，细菌——一些来自肠道——也在这些植入物周围的炎症中发挥作用。”

在这项研究中，用抗生素治疗的小鼠模型减少了细菌污染，植入装置的性能也得到了改善——尽管长期使用抗生素被证明是有害的。

这一发现的意义超出了设备故障的范畴。在大脑中发现的一些细菌与神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和中风。

卡帕多纳说：“如果我们不识别或解决这种植入的后果，我们可能会造成比我们解决的更多的伤害。”“这一发现强调了迫切需要开发一种永久性策略来防止植入设备的细菌入侵，而不仅仅是在事后控制炎症。”我们对这个过程了解得越多，我们就越能设计出安全有效的植入物。”

卡帕多纳说，他的实验室现在正在扩大研究范围，以检查其他类型的大脑植入物中的细菌，比如用于治疗脑积水的脑室分流器，脑积水是一种大脑中异常积聚的液体。

该团队还检查了植入大脑装置的人类受试者的粪便，并发现了类似的结果。

“这一发现强调了理解细菌入侵如何不仅仅是实验室现象，而是临床相关问题的重要性，”凯斯工程学院和医学院的罗伯特和布伦达艾肯生物医学工程教授、克利夫兰退伍军人医疗中心的科学家Bolu Ajiboye说。“通过我们在CWRU和VA之间强大的转化管道，我们现在正在研究这一发现如何直接为患者提供更安全、更有效的神经植入策略。”

这项研究得到了美国退伍军人事务部先进平台技术中心、美国国立卫生研究院、国防部和唐纳学院教授基金会的支持。