糞便微生物移植研究現(xiàn)狀及其在炎癥性腸病中的應(yīng)用*

古肖湘，吳雄健

(贛南醫(yī)學(xué)院 1.2018級碩士研究生；2.第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江西 贛州 341000)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一種病因尚不十分清楚的慢性易復(fù)發(fā)性的非特異性腸道炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(crohn's disease，CD)。IBD的發(fā)病率和患病率逐年上升[1]，IBD的全球醫(yī)療負(fù)擔(dān)促使人們努力提高藥物治療的效果。這些努力集中在控制炎癥，減少復(fù)發(fā)，維持長期緩解期，改善患者的生活質(zhì)量和開發(fā)新的治療方法。目前對IBD治療方法是使用傳統(tǒng)藥物，如氨基水楊酸鹽、抗生素、皮質(zhì)類固醇、噻吩類、葉酸拮抗劑(甲氨蝶呤)和生物制劑療法和干細(xì)胞移植[2]，但是這些治療效果不能長期維持且有很多不良反應(yīng)，另外高昂的治療成本使其應(yīng)用存在爭議。在IBD中，微生物群的總體組成和生物多樣性，穩(wěn)定性和功能受損，放線菌和變形菌更為豐富，而擬桿菌和后壁菌門減少，特別是產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)的細(xì)菌明顯降低，導(dǎo)致SCFAs的產(chǎn)生減少，主要是丁酸鹽，這是腸上皮細(xì)胞的必需營養(yǎng)素和重要的免疫調(diào)節(jié)劑[3]。這使得糞菌移植 (fecal microbial transplantation，F(xiàn)MT)成為人們關(guān)注的新出現(xiàn)的新型治療方法而逐漸成為研究的下一個前沿。FMT是指將健康捐獻(xiàn)者的糞便混懸液通過口服、胃腸鏡、灌腸或造瘺等方式將糞菌植入患者腸道內(nèi)，重塑腸道正常菌群的方法。FMT是治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染(CDI)的高效、安全的療法[4-5]，總治愈率高于90%[6]。因此FMT作為IBD的潛在療法值得探討。本文就FMT供體篩選、制備方法、給藥途徑、作用機制、局限性、不良反應(yīng)等的研究現(xiàn)狀及其在IBD中的應(yīng)用作一綜述。

1 FMT的供體篩選

糞便供體選擇是否合適是FMT成功的關(guān)鍵因素[7]，糞便捐獻(xiàn)者通過納入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，應(yīng)沒有攜帶任何可傳播的病原體或疾病，最好沒有使用抗菌藥物或影響糞便成分的藥物，排除結(jié)直腸癌的家族史，在過去3個月使用抗菌藥物，活動性胃腸道感染的家庭成員，肥胖或營養(yǎng)不良、惡性腫瘤、神經(jīng)/神經(jīng)發(fā)育障礙的個人或家族史，以確保選出健康合適的糞便捐獻(xiàn)者，然而很少一部人能通過篩選最終成為糞便捐獻(xiàn)者，其主要原因是由于胃腸道寄生蟲[8]。早期研究認(rèn)為由于遺傳相似性和共同的環(huán)境，受者與其近親捐獻(xiàn)者之間的微生物種類相似，共同的環(huán)境風(fēng)險因素也降低了將傳染物轉(zhuǎn)移給患者的風(fēng)險，但FMT的成功并不取決于供體與患者之間的關(guān)系，隨后的證據(jù)表明來自不相關(guān)捐獻(xiàn)者的FMT療效并無差別[9]。使用無親緣關(guān)系捐獻(xiàn)者的糞便優(yōu)勢是它們?nèi)菀讖募S便庫中獲得以節(jié)省時間和資金成本，因此，隨著糞便庫的建立，使用非親緣捐贈糞便的做法逐漸得到認(rèn)可。

2 FMT的制備方法

新鮮糞便的制備方法為供體排便后6 h內(nèi)進(jìn)行，用攪拌機或手動方式把至少30 g糞便和無菌正常氯化鈉制成混懸液，用過濾器或紗布過濾除去大顆粒以避免輸注管道堵塞，為了減少需氧菌繁殖，制備過程應(yīng)盡可能簡短，糞便樣品可以在室溫條件下儲存。冷凍糞便在冷凍前應(yīng)加入甘油，最終濃度為10%，標(biāo)記并儲存在-80 ℃，在使用當(dāng)天，糞便懸浮液應(yīng)在溫水(37 ℃)水浴中解凍，加入生理鹽水以獲得所需的懸浮液體積，并在解凍后6 h內(nèi)進(jìn)行移植，而且要避免反復(fù)凍結(jié)和解凍[10]。在幾項研究中表明冷凍和新鮮糞便制劑對復(fù)發(fā)或難治性CDI的臨床改善效果的功效相似[11-13]。還有一項糞便制備開發(fā)方案為冷凍干燥的標(biāo)準(zhǔn)化糞便微生物群包裝制劑，也被稱為凍干大便，該方案保留所有細(xì)菌門的活力，新鮮的糞便懸浮被轉(zhuǎn)移到真空干燥器，產(chǎn)生細(xì)碎的粉末，然后封裝。凍干大便膠囊是一種更濃縮、更穩(wěn)定、更方便的長期儲存產(chǎn)品。在Staley C等[14]觀察性研究中，優(yōu)化的、穩(wěn)定的凍干制劑在治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染的臨床療效方面與其他FMT制劑相當(dāng)。

3 FMT的給藥途徑

給FMT接受者的給藥途徑包括上消化道途徑(食管胃十二指腸鏡、鼻胃、鼻空腸或鼻十二指腸管),下消化道途徑(經(jīng)結(jié)腸鏡檢查或保留灌腸)和口服膠囊。理想的FMT遞送方法尚未得到證實，合適方法的決定應(yīng)取決于個人的臨床情況。上消化道途徑的FMT是治療老年、病況差、不符合下消化道FMT的有效方法。與經(jīng)結(jié)腸鏡檢查FMT相比，上消化道途徑的FMT所需手術(shù)時間短，不需要做腸道準(zhǔn)備，且有更持久腸道保留率，但糞便懸浮液的臭味可能會引起患者的惡心和嘔吐，且可能發(fā)生吸入性肺炎等不良事件[15]。經(jīng)結(jié)腸鏡檢查需要做腸道清潔準(zhǔn)備，可以減少孢子和殘留菌的數(shù)量，但重病患者有發(fā)生結(jié)腸穿孔的風(fēng)險。保留灌腸侵入性較小，且費用較低，但供體糞便材料不能輸送到遠(yuǎn)端結(jié)腸附近，且不易保留糞便材料，并且往往需要進(jìn)行多次治療[16-17]。膠囊制劑侵入性小，且能同時維持供體微生物群落的齊全性[16]，膠囊的腸溶包衣可以將膠囊制劑傳送到小腸而不是在胃中，有利于在嘔吐或胃食管反流的情況下使用[18]。Kao等的一項研究證明口服膠囊的FMT在預(yù)防復(fù)發(fā)CDI方面與通過結(jié)腸鏡檢查的效果相似[19]。

4 FMT的作用機制

FMT是將健康供體糞便的整個微生物群落接種于受體腸道以恢復(fù)腸道微生物群的正常功能和組成。FMT使腸道有益菌和微生物群的比例增加，競爭性抑制病原微生物，從而恢復(fù)微生物群的生態(tài)失調(diào)。FMT可通過產(chǎn)生SCFAs的細(xì)菌增加，從而使SCFAs的產(chǎn)生增加改善腸道通透性降低疾病嚴(yán)重程度。FMT還可通過刺激腸道粘膜免疫系統(tǒng)來保護腸粘膜[20]。在一項FMT治療活動性UC患者的隨機對照試驗中，明確了與治療反應(yīng)相關(guān)的細(xì)菌分類和功能因素。該研究表示，獲得臨床緩解的UC患者的結(jié)腸粘膜和糞便明顯具有更高的微生物物種豐富度，F(xiàn)MT治療后緩解的患者富含Eubacterium hallii和Roseburia inulivorans，且短鏈脂肪酸生物合成和次級膽汁酸水平增加，Eubacterium和Roseburia物種有助于增加有益的代謝途徑。Eubacterium hallii能夠產(chǎn)生大量的SCFAs，包括丁酸鹽和丙酸鹽，在維持腸道微生物代謝健康和體內(nèi)平衡方面具有重要作用，而未緩解的患者富含F(xiàn)usobacterium gonidiaformans、Sutterella wadsworthensis和埃希氏菌屬物種，并且血紅素和脂多糖生物合成水平增加。接受FMT的UC患者的緩解與捐贈者糞便中的擬桿菌相關(guān)，這些研究結(jié)果對有針對性和標(biāo)準(zhǔn)化的FMT微生物療法具有重要的指導(dǎo)意義[21]。

5 FMT與IBD

IBD發(fā)病機制與腸道微生物群的改變密切相關(guān)[22]，F(xiàn)MT具有恢復(fù)健康微生態(tài)的能力。 目前為止，共有四項隨機對照試驗(RCT)已經(jīng)報道了FMT應(yīng)用于UC的治療，這四項研究包括277例患者被隨機分配為FMT組和安慰劑組，整體而言，兩組的臨床緩解率分別為28%和9%(P= 0.000 2)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。見表1。

在Sood A等的研究中結(jié)果顯示在UC的標(biāo)準(zhǔn)治療中附加FMT可能有利于維持大量患者的臨床緩解，以及加強內(nèi)鏡和組織學(xué)緩解的實現(xiàn)[27]。在一項共納入346例艱難梭菌感染(CDI)的炎癥性腸病(IBD)患者的九個隊列研究的系統(tǒng)評價中顯示，F(xiàn)MT后初始治愈率為81%，總治愈率高達(dá)89%，F(xiàn)MT是CDI的IBD患者的高效治療方法[28]。

CD的FMT臨床試驗數(shù)據(jù)較少。目前還沒有隨機臨床試驗的結(jié)果，但在小規(guī)模研究中已發(fā)現(xiàn)積極的結(jié)果。一項在Vaughn B.P.等研究中單次FMT后，經(jīng)結(jié)腸鏡檢查58%的患者在FMT后微生物整體多樣性顯著增加，臨床癥狀改善[29]。在Cui B等研究中也發(fā)現(xiàn)CD患者在FMT后體重增加，生化改善，穩(wěn)態(tài)免疫能力增強，證實標(biāo)準(zhǔn)化FMT可能是一種總體安全，有效可行的治療CD的療法[30]。FMT也可能成為兒科CD患者的潛在治療選擇，9例12～19歲有輕度至中度癥狀的患者，通過鼻胃管接受FMT后，根據(jù)小兒克羅恩病活動指數(shù)(PCDAI)評分，有7例患者在2周時處于臨床緩解，5例患者在第6周和第12周未接受額外治療時仍處于緩解期。在最近一篇薈萃分析報告中統(tǒng)計了11例CD患者研究，總體而言，CD患者在隨訪期間達(dá)到臨床緩解率為50.5%[31]。評估FMT在CD中的療效最終需要對FMT進(jìn)行隨機對照試驗。

表1 UC中的FMT隨機對照試驗

多項系統(tǒng)評價和薈萃分析[31-34]表明，F(xiàn)MT是UC患者的有效治療方法，然而FMT在CD中作用的現(xiàn)有文獻(xiàn)仍然存在很大的局限性，缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐，特別是目前還沒有公布任何RCT數(shù)據(jù)，F(xiàn)MT在CD中的療效應(yīng)謹(jǐn)慎解釋。

6 FMT的局限性

盡管FMT在臨床上有明顯的短期有效性和安全性，但長期安全性未知，F(xiàn)MT在治療UC上有很好的臨床緩解率，但在CD患者中FMT療效證據(jù)有限。進(jìn)行較大樣本量的隨機臨床試驗對于提供更多證據(jù)證實FMT的療效是必要的。在篩選和標(biāo)準(zhǔn)化供體選擇、糞便細(xì)菌分離、劑量方案、FMT頻率與狀態(tài)(冷凍或新鮮)、持續(xù)時間、輸注方式方面，缺乏可供全球使用的全面的共識指南，需要更長時間的隨訪來評估安全性和有效性。

7 FMT的不良反應(yīng)

FMT通常有良好的耐受性，被認(rèn)為是一種普遍安全的治療方法，大多數(shù)不良反應(yīng)是輕微和自限性的，以腹瀉、腹脹和腹痛為主，嚴(yán)重不良反應(yīng)有IBD耀斑與CDI、感染、結(jié)腸切除術(shù)、腸梗阻、胰腺炎和吸入性肺炎，甚至死亡等嚴(yán)重不良事件[35]。在Jiang Z.D等的研究中發(fā)現(xiàn)隨機經(jīng)口服接受FMT的患者中出現(xiàn)惡心或排便急迫的比例更高，直腸途徑接受FMT的患者中經(jīng)歷腹部痙攣比例較高，但FMT后3個月，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，口服或直腸遞送方式對FMT的不良反應(yīng)沒有影響[13]。一項薈萃分析報道，F(xiàn)MT組與對照組在嚴(yán)重不良事件發(fā)生率上無明顯差異[32]。采用人工方法制備糞便微生物群的患者的不良事件發(fā)生率明顯高于自動方法制備的患者(21.7%VS 8.7%)，但并不影響FMT的功效[36]。

8 FMT技術(shù)應(yīng)用于IBD的展望

近年來，隨著醫(yī)療水平的發(fā)展，F(xiàn)MT成為腸道微生態(tài)的臨床研究的熱點之一。FMT不但可以緩解復(fù)發(fā)性CDI 和 IBD的臨床癥狀，還可以治療慢性便秘[37]，成為肥胖患者的潛在替代治療選擇[38]，還有助于改善抗癌治療的效果和/或減少抗癌治療相關(guān)的不良反應(yīng)[39]，而且可以增加微生物的多樣性，從而改善抑郁和焦慮患者的癥狀[40]。FMT可以通過重建腸道微生態(tài)從而治療以上以及更多的腸內(nèi)和腸外多種疾病。今后的研究應(yīng)著重于確定腸道微生物區(qū)系，從而明確它們的功能，然后根據(jù)不同的宿主和疾病基因型/表型，進(jìn)行個性化的FMT治療。未來可能研制出一種有特定菌群的糞便制劑，患者可以通過吞咽膠囊來完成FMT，從而改變FMT對IBD治療的模式，減少成本，使患者對FMT的依從性好，從而促進(jìn)FMT在臨床上的應(yīng)用。但是FMT可靠性、安全性和治療方案的標(biāo)準(zhǔn)化方面仍存在許多問題。因此，進(jìn)行更多的多中心研究是非常重要的。相信通過廣大科研人員的努力，未來FMT在IBD中的應(yīng)用會迎來一片嶄新的天地。