功能性便秘與腸道菌群的關(guān)系及其微生態(tài)治療研究進(jìn)展

賈增增，徐月姣，李 吉，何若沖

(1.山西醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，太原 030001； 2.山西醫(yī)學(xué)科學(xué)院山西大醫(yī)院普通外科，太原 030032)

功能性便秘(functional constipation，F(xiàn)C)指生理、心理和社會因素相互作用產(chǎn)生，腸鏡檢查無明顯器質(zhì)性病變的功能性疾病。臨床表現(xiàn)為排便費力，排干硬便，排便不盡感，排便時肛門直腸堵塞感，需要手法輔助排便以及排便頻率少于每周3次。根據(jù)羅馬Ⅳ的診斷標(biāo)準(zhǔn)，有上述2個或2個以上癥狀即可診斷FC，且頻度閾值統(tǒng)一設(shè)定為“1/4以上的排便或周數(shù)”存在癥狀[1]。某些人群FC的患病率高達(dá)20%，并可發(fā)生在兒童、成人和老年人，不僅造成患者生理功能下降，還會導(dǎo)致不同程度的心理障礙，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[2]。FC的病理生理機(jī)制復(fù)雜，目前確切病因尚未明確，臨床治療具有挑戰(zhàn)性。腸道菌群是機(jī)體的重要組成部分，細(xì)菌數(shù)量幾乎是人體細(xì)胞總數(shù)的10倍，種類達(dá)1 000多種[3]。腸道菌群與FC之間相互影響，尤其是“腦-腸-菌”軸概念的提出，在一定程度上有助于FC病理生理機(jī)制的闡釋[4]。此外，有研究表明，微生態(tài)治療作為FC的新型療法亦有明確的療效[5]?，F(xiàn)結(jié)合國內(nèi)外最新研究成果，對FC患者腸道菌群改變、腸道菌群調(diào)節(jié)腸動力、FC微生態(tài)治療方面的研究進(jìn)展予以綜述。

1 FC患者腸道菌群改變

FC患者的腸道菌群組成在種類和數(shù)量上較健康人群有顯著差異。絕大多數(shù)腸道菌群不可培養(yǎng)，傳統(tǒng)培養(yǎng)依賴型研究方法不能完全反映真正的腸道菌群組成。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高通量測序技術(shù)的出現(xiàn)，對FC患者腸道菌群組成的研究也逐漸精確。Feng等[6]應(yīng)用實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)分別檢測FC患者糞便標(biāo)本和結(jié)腸黏膜菌群發(fā)現(xiàn)，糞便標(biāo)本中雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬水平明顯低于健康人群，結(jié)腸黏膜中雙歧桿菌屬也存在相同的變化。此外，一項羅馬基金會的研究報告顯示，便秘型腸易激綜合征患者腸道菌群改變主要表現(xiàn)為雙歧桿菌屬、梭菌屬和柔嫩梭菌屬的顯著減少，以及擬桿菌屬和腸桿菌科的顯著增高[7]。雙歧桿菌屬、乳桿菌屬等厭氧菌是人體優(yōu)勢菌群，同時也是人體益生菌群，提示FC的發(fā)生、發(fā)展可能與益生菌群減少有密切關(guān)系。Zhu等[8]運用16S核糖體RNA焦磷酸測序技術(shù)對兒童FC患者和健康兒童糞便標(biāo)本菌群的檢測，未見兒童FC患者雙歧桿菌屬數(shù)量明顯減少。另一項研究也表明，兒童FC患者糞便雙歧桿菌屬和梭菌屬水平顯著高于健康對照組[9]。這與上述FC患者雙歧桿菌屬的顯著減少存在矛盾，提示成人與兒童FC患者腸道菌群變化存在區(qū)別。目前，只有少數(shù)研究系統(tǒng)分析了兒童FC患者的腸道菌群組成，因此應(yīng)謹(jǐn)慎將成人的研究結(jié)果直接推斷于兒童。

FC患者存在的腸道菌群失調(diào)可通過影響生理活性物質(zhì)和腸道微環(huán)境進(jìn)一步影響腸功能。但在不同研究中，F(xiàn)C患者腸道菌群的改變?nèi)狈σ恢滦裕踔脸霈F(xiàn)相反的結(jié)論，可能是不同細(xì)菌定量研究方法和其他因素(如患者飲食和表型特征等)的影響。大多數(shù)研究是通過對糞便菌群的分析完成對腸道菌群的評估，并不能完全代表腸道內(nèi)的菌群組成。相較于糞便菌群，附著于黏膜處的菌群更能反映腸道菌群的組成，也更能體現(xiàn)對黏膜上皮的調(diào)節(jié)功能。Parthasarathy等[10]對FC患者糞便菌群和乙狀結(jié)腸黏膜菌群分別進(jìn)行操作分類單元聚類分析和多樣性分析發(fā)現(xiàn)，黏膜的菌群構(gòu)成與FC癥狀關(guān)系更為密切。因此，制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完善腸道菌群的定量研究方法可使有關(guān)FC患者腸道菌群改變的研究更為精確。

2 腸道菌群調(diào)節(jié)腸動力

腸動力障礙是FC的最常見原因。目前，治療FC藥物大多通過促進(jìn)腸動力發(fā)揮治療作用，如臨床常用的普魯卡比利就是通過激活5-羥色胺受體增強(qiáng)胃腸道中蠕動反射盒推進(jìn)運動模式。腸道菌群可通過各種途徑調(diào)節(jié)腸動力，對FC的發(fā)生、發(fā)展起重要作用。目前，大多數(shù)針對腸道菌群調(diào)節(jié)腸動力的研究都是基于無菌動物的研究。一項對無菌大鼠腸道內(nèi)移植特定菌群的研究表明，嗜酸乳桿菌屬和雙歧桿菌屬可降低消化間期移行性復(fù)合運動周期，并加快小腸運動，但藤黃微球菌和大腸埃希菌則表現(xiàn)出抑制作用[11]。Barbara等[12]提出，腸道菌群至少具有自身發(fā)酵代謝產(chǎn)物、參與胃腸激素和神經(jīng)內(nèi)分泌因子產(chǎn)生以及調(diào)節(jié)腸道免疫系統(tǒng)3種調(diào)節(jié)腸動力的機(jī)制。

2.1腸道菌群自身發(fā)酵代謝產(chǎn)物的作用 腸道菌群可通過發(fā)酵腸腔內(nèi)的底物產(chǎn)生一系列代謝產(chǎn)物，包括膽汁酸、短鏈脂肪酸、硫化氫和甲烷等，這些產(chǎn)物通過作用于腸壁影響腸動力。某些腸道菌群分泌的膽酸鹽水解酶可將肝臟產(chǎn)生的膽汁酸代謝成非結(jié)合膽汁酸，而非結(jié)合膽汁酸可以促進(jìn)腸動力，并在一定情況下誘導(dǎo)膽汁酸相關(guān)性腹瀉[13]。短鏈脂肪酸是共生菌群代謝可溶性膳食纖維的主要活性產(chǎn)物，包括乙酸、丙酸和丁酸等，可通過與腸嗜鉻細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，上調(diào)5-羥色胺，從而促進(jìn)腸蠕動。Bhattarai等[14]研究發(fā)現(xiàn)，移植人源性腸道菌群無菌大鼠腸腔內(nèi)5-羥色胺明顯上調(diào)，并發(fā)現(xiàn)該變化由乙酸作用所致。此外，腸道菌群代謝底物產(chǎn)生的氣體也可影響腸道平滑肌收縮，并與腹痛腹脹密切相關(guān)，其中硫化氫與胃腸道疾病的關(guān)系最為密切。有研究表明，給予外源性硫氫化鈉(硫化氫供體)可抑制胃腸道蠕動，誘導(dǎo)平滑肌擴(kuò)張[15]。甲烷也可影響腸動力，有研究顯示，慢傳輸型FC患者呼出氣體中的甲烷含量升高，而正常傳輸型FC患者和健康人群呼出氣體中的甲烷含量正常，表明甲烷可能會降低腸動力[16]。

2.2腸道菌群參與神經(jīng)內(nèi)分泌因子和胃腸激素的產(chǎn)生 神經(jīng)內(nèi)分泌因子是由神經(jīng)末梢分泌的高效能多肽類物質(zhì)，又稱神經(jīng)肽，主要與神經(jīng)系統(tǒng)共同調(diào)節(jié)消化器官的運動、分泌和吸收。與腸道菌群有密切關(guān)系的神經(jīng)肽包括5-羥色胺、血管活性腸肽以及P物質(zhì)等，其中5-羥色胺可刺激消化道平滑肌收縮，血管活性腸肽在消化系統(tǒng)的主要作用是舒張平滑肌。Yano等[17]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)芽孢細(xì)菌尤其是梭菌屬定植于腸道可促進(jìn)腸嗜鉻細(xì)胞分泌5-羥色胺，進(jìn)而促進(jìn)胃腸道蠕動。傅麗霞[18]的研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌四聯(lián)活菌片可升高血清血管活性腸肽水平、降低P物質(zhì)水平，能較快并持久緩解腹瀉型腸易激綜合征患者的癥狀。5-羥色胺和血管活性腸肽在生物體內(nèi)具有雙重作用，既是神經(jīng)肽，又是胃腸激素，不僅存在于腸神經(jīng)系統(tǒng)，也存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對機(jī)體發(fā)揮多種作用。胃腸激素是由機(jī)體內(nèi)分泌器官和腸道內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的胃腸肽，其中與腸道菌群密切相關(guān)的胃腸激素有生長抑素和胰高血糖素樣肽1等。Lenard[19]首次發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌可以促進(jìn)生長抑素分泌，而生長抑素對胃腸運動和消化道激素的分泌均有一定的抑制作用。胰高血糖素樣肽1由腸道L細(xì)胞分泌，可延緩胃排空和腸蠕動，Breton等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，腸內(nèi)灌注大腸埃希菌屬增殖對數(shù)期蛋白液能引起無菌小鼠血清胰高血糖素樣肽1水平升高。可見，腸道菌群可影響神經(jīng)內(nèi)分泌因子和胃腸激素的產(chǎn)生，參與調(diào)控腸動力。

3 FC的微生態(tài)治療

3.1益生菌 益生菌指可在適當(dāng)劑量下給宿主帶來健康益處的活菌劑或死菌劑，目前公認(rèn)的益生菌包括雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、酪酸梭菌、腸球菌以及布拉酵母菌等。一項Meta分析表明，益生菌可明顯提高FC患者的每周排便次數(shù)，目前已被廣泛用于FC患者的替代治療[23]。益生菌改善FC的機(jī)制為：①調(diào)節(jié)患者腸道菌群平衡；②益生菌代謝物改善腸道感覺運動功能；③增加短鏈脂肪酸產(chǎn)生，降低腸腔pH值，改善腸道環(huán)境。一項大型隨機(jī)對照研究證實，攝入有效劑量的植物乳桿菌和短雙歧桿菌可以顯著緩解FC患者的排便困難[24]。但另一項隨機(jī)對照研究表明，單獨使用乳酸雙歧桿菌NCC2818對治療FC無效，可能與人體腸道菌群的多樣性有關(guān)[25]。有益菌群之間的相互作用，如酪酸梭菌可通過其代謝產(chǎn)物丁酸改善腸道環(huán)境，從而促進(jìn)雙歧桿菌等其他有益菌群的生長[26]。由此可見，補(bǔ)充單一益生菌并不能發(fā)揮其最大效應(yīng)，現(xiàn)臨床常用的雙歧桿菌乳桿菌三聯(lián)活菌片(金雙歧)與雙歧桿菌三聯(lián)活菌膠囊(培菲康)均屬于包含多種益生菌的復(fù)合物。

益生菌已被廣泛用于FC的治療，但安全性仍有待確定。腸黏膜屏障功能不全時，益生菌活菌制劑可能通過腸黏膜屏障引起全身膿毒癥。Young和Vanderhoof[27]曾報道2例因益生菌治療短腸綜合征引起乳酸桿菌菌血癥的病例。此外，Besselink等[28]對急性重癥胰腺炎患者預(yù)防性鼻飼益生菌產(chǎn)品(嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、唾液乳桿菌、乳酸乳球菌、兩歧雙歧桿菌和乳酸雙歧桿菌混合物)的研究發(fā)現(xiàn)，使用益生菌產(chǎn)品并沒有降低感染性相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率，反而增加了死亡風(fēng)險。目前暫無益生菌在FC治療中并發(fā)癥的報道，但是益生菌使用前評估患者的腸黏膜屏障功能仍十分重要。

3.2益生元與合生元 益生元指能夠被宿主體內(nèi)菌群選擇性利用并轉(zhuǎn)化為有益于宿主健康的物質(zhì)，能夠刺激腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌的生長繁殖[29]。乳果糖、低聚果糖、低聚半乳糖和低聚木糖等益生元現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，此外，纖維和纖維補(bǔ)充劑在FC治療中也可發(fā)揮益生元的效應(yīng)。一項臨床試驗表明，每日補(bǔ)充菊粉(一種低聚果糖)能夠軟化兒童FC患者的糞便硬度[30]。另一項臨床試驗也表明，菊粉能夠顯著增加成人FC患者的排便次數(shù)、軟化糞便，提高生活質(zhì)量[31]。益生元在結(jié)腸被菌群代謝生成的短鏈脂肪酸作為代謝底物可降低腸道pH值，改善腸功能。合生元是適當(dāng)?shù)囊嫔鸵嫔慕M合，能夠提高益生菌的生存率，并調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，對FC有積極的治療作用。一項Meta分析表明，合生元對改善FC患者癥狀的效果較安慰劑好(治療失敗的相對風(fēng)險為0.78，95%CI0.67～0.92)[32]。另一項Meta分析表明，益生元(特指低聚半乳糖)與合生元(特指益生菌與低聚果糖的組合)能夠增加FC患者的排便次數(shù)并軟化糞便[33]。

綜上所述，益生元對FC具有調(diào)節(jié)作用，但盲目攝入仍存在潛在風(fēng)險。Liu等[34]對35名健康青年的臨床試驗發(fā)現(xiàn)，低聚果糖和低聚半乳糖可能會減少腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸菌的數(shù)量，進(jìn)而影響葡萄糖代謝。因此，對益生元生理作用的充分研究可避免FC治療過程中相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生。

3.3糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT) FMT是將健康人糞便中的功能菌群，通過鼻胃管、鼻腸管、腸鏡、灌腸或口服膠囊等多種方式移植到患者腸道內(nèi)，重建腸道菌群多樣性，從而達(dá)到治療胃腸疾病的目的。1958年，F(xiàn)MT被用于治療偽膜性結(jié)腸炎，目前FMT作為一種可靠有效的方法已被用于艱難梭菌感染的治療，并嘗試用于FC的治療。我國現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)的FMT開始于2012年張發(fā)明等[35]對“糞菌移植”的翻譯和推介，現(xiàn)以李寧教授為核心的腸道微生態(tài)診療團(tuán)隊將FMT進(jìn)一步推廣。田宏亮等[36]對15例FC患者進(jìn)行連續(xù)3 d的糞菌膠囊治療，并隨訪12周發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C的臨床緩解率和治愈率分別達(dá)53.3%和40.0%，排便頻率增加[(2.2±1.5)次/周比(3.1±2.1)次/周]，糞便性狀Bristol評分降低[(6.7±1.3)分比(5.1±1.8)分]，Wexner便秘評分明顯下降[(13.7±3.5)分比(10.1±2.3)分]，胃腸生活質(zhì)量表評分升高[(87.2±14.6)分比(110.9±10.5)分]，并且沒有發(fā)生明顯的不良事件。李寧等[37]通過對276例接受FMT治療的FC患者進(jìn)行回顧性分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C的臨床緩解率和治愈率分別達(dá)67.4%和40.2%。隨著臨床經(jīng)驗的不斷積累，醫(yī)務(wù)工作者將FMT與其他治療方法結(jié)合可進(jìn)一步提高療效。劉巧云等[38]采用FMT聯(lián)合聚乙二醇治療35例頑固性FC患者發(fā)現(xiàn)，患者臨床癥狀顯著改善。運動是一種經(jīng)濟(jì)、簡便的改善FC患者癥狀方式，若將運動與FMT有效結(jié)合可以明顯提高患者生活質(zhì)量。

FMT的總體治療效果安全有效，并發(fā)癥較少，多為暫時性腹瀉、惡心、腹痛、腹脹等，多在2 d內(nèi)消失。目前，由于缺乏糞便篩選、處理和植入等操作流程的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)MT過程帶來未知病原體感染的風(fēng)險仍較大，導(dǎo)致其治療有效性和安全性的報道不一。但隨著研究的不斷深入以及相關(guān)方法學(xué)的不斷完善，未來FMT治療FC將有廣闊的應(yīng)用前景。

4 小 結(jié)

腸道菌群改變在FC發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要。目前，相關(guān)研究大都是基于糞便菌群，但實際附著于黏膜處的菌群更能反映腸道菌群的組成，與FC關(guān)系更為密切，可見未來研究應(yīng)著重于更為精確的黏膜菌群而非糞便菌群。人體腸道菌群種類繁多，不同菌群之間可相互作用，目前關(guān)于FC與腸道菌群的研究大都基于獨立的菌屬或菌種，而忽略不同菌群之間的相互影響，故應(yīng)致力于菌群之間相互作用的研究，以更好地闡述FC的發(fā)病機(jī)制。與傳統(tǒng)治療相比，F(xiàn)C微生態(tài)治療具有效果好、并發(fā)癥少等優(yōu)勢，但不可忽視安全性問題，臨床實踐和治療流程的標(biāo)準(zhǔn)化對FC的益生菌、益生元及FMT等微生態(tài)治療有重要意義。