糞便移植技術(shù)的應(yīng)用研究

舒 龍，胡 繼

（1.四川省資陽市雁江區(qū)畜牧食品局，四川 資陽 641300；2.重慶市奉節(jié)縣青蓮鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，重慶 奉節(jié) 404646）

糞便移植是一種對抗“超級細(xì)菌”的治療方法，是將健康者糞便通過鼻胃管或胃瘺開口導(dǎo)入患者小腸中，利用健康者糞便中的一些有益菌群來化解某些健康危機(jī)，也稱之為細(xì)菌療法或益生素灌輸。這種療法，因其顯著的醫(yī)療效果，近些年越來越受到重視。

1 糞便移植的由來

在獸醫(yī)科學(xué)中，糞便移植療法有著很深的歷史淵源，已經(jīng)在動(dòng)物身上嘗試了幾個(gè)世紀(jì)。像反芻動(dòng)物如牛，因消化不良不反芻，可以通過飼喂健康牛的瘤胃液來治療。17世紀(jì)，意大利解剖學(xué)家Fabricius Aquapendente第一次描述了這種移植現(xiàn)象，并稱之為“轉(zhuǎn)宿”，此后，便逐漸產(chǎn)生了轉(zhuǎn)宿的操作程序。通過特制工具，移植某種形式的腸道微生物群來預(yù)防和治療反芻動(dòng)物的胃腸功能紊亂。

隨著抗生素的廣泛使用，具有耐藥性的“超級細(xì)菌”開始出現(xiàn)，嚴(yán)重危脅著人類健康。自20世紀(jì)50年代中期以來，個(gè)別臨床醫(yī)師開始嘗試應(yīng)用人類某種形式的糞便菌群，來治療抗生素相關(guān)性腹瀉和嚴(yán)重的梭菌性痢疾。臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)證明，此療法對某些梭菌性腹瀉和一些未知病原的頑固性結(jié)腸炎病例有顯著療效。此后，在耐藥菌的巨大壓力下，越來越多的臨床醫(yī)師考慮了糞便移植療法。

2 研究進(jìn)展與臨床應(yīng)用

2006年細(xì)胞學(xué)雜志封面展示了一次研究：美國北卡羅來納州大學(xué)的生物學(xué)家John Rawls通過跨種屬動(dòng)物間糞便微生物區(qū)系移植，來研究機(jī)體如何形成糞便微生物區(qū)系，糞便微生物區(qū)系又是如何影響宿主生理機(jī)能的。試驗(yàn)先沖洗老鼠的腸道至無菌，然后移植斑馬魚的腸道微生物群，結(jié)果發(fā)現(xiàn)移植后菌群的構(gòu)成發(fā)生了明顯變化，反之亦然。

同在2006年，Ley等通過比較肥胖人群與非肥胖人群遠(yuǎn)端結(jié)腸菌群的差異，發(fā)現(xiàn)肥胖者遠(yuǎn)端結(jié)腸內(nèi)類桿菌比非肥胖者明顯減少，而硬壁菌則相應(yīng)增加。而且，肥胖者體重減輕1年后，硬壁菌的比例變成與非肥胖者相似。為了再次驗(yàn)證腸道菌群的改變是否導(dǎo)致了機(jī)體肥胖，Ley等進(jìn)行了另一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們把肥胖型小鼠和非肥胖型小鼠的腸道菌群分別定植于兩組非肥胖型無菌小鼠的腸道，2周后發(fā)現(xiàn)，定植肥胖型小鼠腸道菌群的無菌小鼠，比起另一組小鼠體重有所增加。Turnbaugh也制造了一個(gè)家鼠模型，通過給兩組老鼠的無菌腸道分別導(dǎo)入肥胖和瘦弱小鼠的糞便微生物群系，來證明肥胖、飲食與腸道微生物區(qū)系的關(guān)系。除個(gè)別外，他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入肥胖小鼠微生物區(qū)系的無菌家鼠比導(dǎo)入瘦鼠微生物區(qū)系的家鼠的體重要重。這充分說明小鼠體重的增加可能歸因于腸道菌群的不同。

2008年，Kalliom等為了明確早期的腸道菌群是否與兒童肥胖相關(guān)，通過對25個(gè)體重超重的7歲兒童進(jìn)行前瞻性研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與體重正常的同齡兒童相比，肥胖兒童的腸道雙歧桿菌減少，腸球菌增多，說明腸道菌群紊亂發(fā)生在體重增加之前。然而，腸道菌群促進(jìn)體重增加的變化機(jī)制尚不清楚。

在2009年9月的歐盟糖尿病研討會上，荷蘭研究人員的臨床治療試驗(yàn)驗(yàn)證了糞便移植是否對代謝病有幫助，微生物群失調(diào)是否容易導(dǎo)致糖尿病。他們發(fā)現(xiàn)18例有代謝病的病人，在給他們灌輸來自瘦的、健康捐贈(zèng)人的糞便后，使用胰島素治療非常有效，而且降低了血脂。

在西方人群中，腸應(yīng)激綜合征是一種常見病，常規(guī)的治療沒有滿意的效果。然而很多試驗(yàn)證明胚牙乳桿菌對該病有治療價(jià)值，可以減輕疼痛，改善腸功能。除了治療腸炎疾患外，臨床工作者偶爾也用來治療似乎跟腸道無關(guān)的疾病，例如慢性疲勞綜合征、痤瘡和多發(fā)性硬化癥，經(jīng)驗(yàn)證明一些移植病例的繼發(fā)癥狀有所好轉(zhuǎn)。新南威爾士州消化道研究中心實(shí)施了一項(xiàng)臨床實(shí)驗(yàn)，使用抗生素治療18例帕金森患者的難辨梭菌，觀察到患者出現(xiàn)便秘，之后采用了糞便移植替代療法，結(jié)果除未發(fā)生便秘外，神經(jīng)病學(xué)癥狀也得到了顯著改善。

3 作用機(jī)理

移植的糞便中最重要的是常年棲息于腸道內(nèi)的數(shù)以億計(jì)的微生物，它們和腸道上皮細(xì)胞等生物成分與食源性非生物成分（未被消化的食物）及來自胃、腸、胰和肝的分泌物（如激素、酶、黏液和膽鹽等）共同構(gòu)成腸道微生態(tài)系統(tǒng)。糞便移植的意義就在于重建正常的腸道微生態(tài)結(jié)構(gòu)。糞便移植的主要作用機(jī)理可能是利用糞便中有益菌種的生態(tài)占位，定植抗力，生物奪氧，免疫調(diào)節(jié)，降低腸腔pH值和細(xì)菌代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)等。比如治療由難辨梭菌引起的復(fù)發(fā)痢疾，其原理是由于腸道菌群間存在生存上的競爭，優(yōu)勢菌群會抑制其他菌群的生長與繁殖，通過恢復(fù)腸道菌群結(jié)構(gòu)而達(dá)到抑制難辨梭菌生長、繁殖的目的。并且糞便中含有的有益菌種如乳桿菌和雙歧桿菌，能產(chǎn)生乳酸、醋酸、丁酸和丙酸等，使腸道內(nèi)的pH值降低，而腸道pH值降低不僅能夠促進(jìn)鈣、鎂、鐵和銅等離子吸收，而且能增加胃腸蠕動(dòng)、增進(jìn)食欲、促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和提高機(jī)體免疫功能。雙歧桿菌屬的一些種還可以通過封閉上皮細(xì)胞上的結(jié)合位點(diǎn)來抑制病原體增殖，增強(qiáng)腸道的黏膜屏障作用和調(diào)節(jié)腸道通透性。另外，雙歧桿菌的細(xì)胞壁含有大量的肽聚糖和磷壁酸，具有很強(qiáng)的生物活性，能激發(fā)腹腔巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞和淋巴細(xì)胞因子的活性，從而在機(jī)體免疫中發(fā)揮重要作用。關(guān)于糞便移植后更多詳細(xì)的作用機(jī)制，仍需進(jìn)一步研究。

4 在獸醫(yī)上的應(yīng)用前景

在認(rèn)識到腸道菌群與機(jī)體健康的重要關(guān)系后，人們開始思考調(diào)控腸道菌群的方法。顯然，糞便移植是一種最直接的方法和途徑，其在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、動(dòng)物生產(chǎn)領(lǐng)域的深度和廣度值得大力研究和開發(fā)。筆者根據(jù)腸道微生物群功能和眾多糞便移植的研究結(jié)論，展望了糞便移植在獸醫(yī)科學(xué)上的應(yīng)用前景，期待日后獸醫(yī)臨床加以證實(shí)。

4.1 治療營養(yǎng)代謝疾病 結(jié)腸微生物群的主要代謝功能是對食物殘?jiān)⒛c道上皮細(xì)胞分泌的黏液等進(jìn)行發(fā)酵分解，并合成一些維生素等小分子物質(zhì)。代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，特別是醋酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽能促進(jìn)盲腸對鈣、鐵、鎂等離子的吸收。丁酸鹽是結(jié)腸上皮細(xì)胞的主要能量來源，幾乎全被吸收利用，影響結(jié)腸中上皮細(xì)胞的增殖。這些復(fù)雜的代謝產(chǎn)物，對宿主而言是能量和可吸收的底物，但同時(shí)也為細(xì)菌自身的生長和繁殖提供了能量和營養(yǎng)。因此，微生物菌群與機(jī)體是共生關(guān)系，當(dāng)一系列原因?qū)е聞?dòng)物機(jī)體菌群失調(diào)后均可采用糞便移植重構(gòu)正常菌群，達(dá)到緩解和治療由失調(diào)引起的一系列癥狀，比如獸醫(yī)臨床上常見的惡病質(zhì)、個(gè)體瘦弱、功能性腸便秘和某些營養(yǎng)缺乏癥。

4.2 改善機(jī)體免疫力低下 腸道黏膜是免疫系統(tǒng)與外環(huán)境之間的主要界面。腸道相關(guān)淋巴組織是機(jī)體最大的免疫細(xì)胞群。宿主與腸道黏膜表面菌群的相互作用對于機(jī)體免疫系統(tǒng)的發(fā)育、成熟十分重要。因此對于免疫力低下的動(dòng)物，及時(shí)通過糞便移植建立正常的腸道微生態(tài)結(jié)構(gòu)，讓機(jī)體免疫系統(tǒng)有機(jī)會接觸各種微生物，或許可以提高機(jī)體免疫力。

4.3 增強(qiáng)屏障保護(hù)功能 腸道菌群可以通過以下幾種機(jī)制發(fā)揮屏障功能：營養(yǎng)競爭、占位競爭、腸道上皮細(xì)胞黏附位點(diǎn)競爭以及產(chǎn)生抗菌物質(zhì)。因此，在獸醫(yī)臨床上，對于各種常發(fā)性腹瀉、抗生素治療無效的腹瀉、頑固性痢疾、急慢性腸炎，以及犬細(xì)小病毒病、輪狀病毒病等腸道病毒引起的腹瀉，可進(jìn)行糞便移植，在腸道建立起一層生物保護(hù)屏障，輔助對抗病原微生物。

4.4 調(diào)整機(jī)體能量平衡 根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)論，可設(shè)想在肉用經(jīng)濟(jì)動(dòng)物生產(chǎn)上，收集強(qiáng)壯健康個(gè)體的糞便，移植給瘦弱、食欲不良的個(gè)體，達(dá)到治療和促肥育、降低料重比的目的。而對于伴侶動(dòng)物如犬、貓，則移植瘦小、健康的同種個(gè)體糞便，以達(dá)到控制體重增長的目的。

4.5 輔助治療肥胖和II型糖尿病 近年來,有關(guān)腸道菌群與機(jī)體代謝平衡方面又有了一個(gè)新觀點(diǎn)：II型糖尿病和肥胖與高脂飲食所激發(fā)的機(jī)體輕度炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。然而研究發(fā)現(xiàn)，作為一種細(xì)菌性因素,腸道菌群中革蘭氏陰性桿菌產(chǎn)生的脂多糖是高脂飲食誘發(fā)機(jī)體出現(xiàn)肥胖癥、糖尿病和炎癥反應(yīng)的前提條件。因此，糞便移植或許可用于獸醫(yī)臨床上輔助治療肥胖癥、糖尿病和減輕腸道炎性反應(yīng)。

目前為止，在使用糞便移植的文獻(xiàn)報(bào)道中，還沒有提到任何副作用。盡管如此，這項(xiàng)技術(shù)并未推廣，目前僅存在于美國的一些醫(yī)院。問題之一在于還沒有進(jìn)行過相關(guān)的可控研究，無法防止糞便移植可能傳播難以發(fā)現(xiàn)的疾病，像病毒、致病菌、寄生蟲等；之二是因?yàn)榧S便不是市場銷售的生物制品，操作程序沒有得到統(tǒng)一的規(guī)定，應(yīng)用劑量也沒有文獻(xiàn)具體報(bào)告；之三是由于篩選健康捐獻(xiàn)者的程序復(fù)雜，要像檢查器官移植捐贈(zèng)者一樣進(jìn)行檢查，成本較高。

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