糞菌移植在治療艱難梭菌感染中的研究進(jìn)展

崔夢舸，李 巖

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院消化內(nèi)科，遼寧 沈陽 110004

糞菌移植在治療艱難梭菌感染中的研究進(jìn)展

崔夢舸，李 巖

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院消化內(nèi)科，遼寧 沈陽 110004

艱難梭菌感染(Clostridium difficile infection,CDI)是一種臨床上常見的疾病，由于其明顯的胃腸道癥狀，患者的身心健康均受到了極大的損傷。近年來，屢屢有研究證實(shí)糞菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)在CDI治療中有效率較高(>80%)，患者的癥狀得到明顯緩解。為了更好地服務(wù)于臨床，本文將對FMT在CDI臨床治療中的進(jìn)展作一概述。

糞菌移植；艱難梭菌感染；腸道菌群；臨床應(yīng)用

糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)亦稱為糞便移植,是指將健康供體糞便中的功能菌群移植到患者胃腸道內(nèi)，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)，增強(qiáng)腸道抵抗致病菌的能力，從而治療腸道內(nèi)外的疾病?！凹S菌移植”早在我國東晉時(shí)期的中醫(yī)療法中有已有記載，但當(dāng)時(shí)并未獲得關(guān)注[1]，直到1958年Eiseman等[2]記錄了FMT成功治療偽膜性腸炎的過程。在之后的近60年里，F(xiàn)MT在臨床治療中逐漸得到應(yīng)用與發(fā)展，2010年美國將FMT作為CDI的治療方案寫入了臨床指南[3]。艱難梭菌是一種革蘭氏陽性厭氧菌，當(dāng)腸道微生態(tài)紊亂時(shí)可大量繁殖，產(chǎn)生細(xì)胞毒素，造成艱難梭菌感染(Clostridium difficile infection，CDI)，引起不同程度的腹痛、腹瀉、發(fā)熱和便血，嚴(yán)重者還可能引起敗血癥、腸穿孔或腹腔感染等[3]。近年來，由于高毒菌株的出現(xiàn)、抗生素的廣泛使用、年齡、病史等一系列原因，CDI的發(fā)病率與死亡率在全球范圍內(nèi)不斷增長[4]。

1 腸道菌群

正常人體的腸道微生物主要包括細(xì)菌、真菌、古細(xì)菌、病毒和寄生蟲等[5]。其中細(xì)菌占絕大多數(shù)，其種類多于1 000種，數(shù)量多達(dá)1 014個(gè)[6]。研究[7]表明，人體腸道菌群的核心種系主要包括普氏糞桿菌，腸道羅斯氏菌和單形擬桿菌等。CDI患者腸道菌群的多樣性下降，并可以檢出機(jī)會(huì)性致病菌如肺炎克雷伯菌、大腸埃希氏菌、奇異變形桿菌、吉氏副擬桿菌或糞腸球菌等[8]。作為一種重要的微生物器官，腸道菌群與機(jī)體健康維持、免疫調(diào)節(jié)、眾多胃腸道和非胃腸道疾病關(guān)系密切[9]。

2 FMT治療CDI的應(yīng)用

2013年van Nood等[10]通過隨機(jī)對照試驗(yàn)證明：81%的CDI患者經(jīng)鼻十二指腸管進(jìn)行FMT后癥狀得到緩解，且整體的治療效果明顯優(yōu)于臨床應(yīng)用萬古霉素的療法。2014年，Youngster等[11]稱,70%的患者在首次進(jìn)行FMT治療后癥狀就得到了緩解；20%在首次無效后進(jìn)行二次FMT治療，效果明顯，總治愈率達(dá)90%。Aroniadis等[12]稱,FMT治療嚴(yán)重的復(fù)雜性CDI的首發(fā)治愈率與復(fù)發(fā)治愈率分別為88.2%和94.1%。2016年，鄭晗晗等[13]通過Meta分析研究表明，743例患者經(jīng)FMT治療后有663例癥狀得到緩解，臨床緩解率為89.2%，合并緩解率為87.6%。FMT對于治療兒童CDI的長期成功率為89.4%[14]。另有Girotra等[15]稱,FMT治療后93.1% 的復(fù)發(fā)性CDI老年患者的癥狀明顯改善，并在之后1～2年無復(fù)發(fā)。

FMT在臨床應(yīng)用時(shí)，需對供者進(jìn)行嚴(yán)格篩選。糞菌的供者應(yīng)至少選擇身體健康、腸蠕動(dòng)正常的人。由于遺傳基因、飲食習(xí)慣、居住環(huán)境等均是影響人們腸道菌群的重要因素，因此捐助者最好是家庭成員、朋友或共同生活的同伴，這樣既可以增加腸道菌群相似的可能性、減少篩檢的成本，還能在一定程度上減少移植后黏膜的適應(yīng)性免疫應(yīng)答[16]，提高移植的成功率和治療的安全性[17-18]。還有學(xué)者提出患者自身也可作為供體，即收集保存健康或病情較輕時(shí)期的糞便以備使用[19]?；颊哌€可以選擇陌生的健康供體或通用的標(biāo)準(zhǔn)化供體。為了保證安全與療效，使用前應(yīng)對供體的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室檢查。

3 FMT治療CDI的作用機(jī)制

研究[20]發(fā)現(xiàn)，CDI患者的腸道菌群多樣性明顯下降，其中最顯著的就是擬桿菌門和厚壁菌門。它們對維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)有重要作用，擬桿菌門能抑制艱難梭菌的繁殖，厚壁菌門通過產(chǎn)生丁酸鹽來維持腸上皮細(xì)胞的完整性，并調(diào)節(jié)黏膜免疫反應(yīng)。FMT后，腸道菌群多樣性上升，主要由擬桿菌門和產(chǎn)生丁酸鹽的菌群組成[8]。

在宿主的生理和免疫防御方面，腸道菌群通過與艱難梭菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)來干預(yù)其毒性因子的合成或直接造成其死亡[21]。此外腸道微生物之間的競爭抑制作用不僅僅局限于營養(yǎng)物質(zhì)和增殖資源，細(xì)菌素是一種更快、更強(qiáng)力的途徑，它是一種有殺菌和抑制細(xì)菌活性作用的抗菌肽[22]。

膽汁酸能夠誘導(dǎo)孢子皮質(zhì)退化、鈣離子釋放、孢子的再水化，在細(xì)菌增殖早期占據(jù)重要地位[23-24]。膽酸類膽汁酸可促進(jìn)艱難梭菌孢子的增殖，而鵝去氧膽酸類膽汁酸則起抑制作用[25]。因此，艱難梭菌孢子的增殖與腸道中所有表達(dá)的膽汁酸有關(guān)[21]。研究[26]證明,結(jié)腸中膽汁酸的組成取決于次級(jí)膽汁酸。臨床上CDI患者應(yīng)用的抗生素抑制了次級(jí)膽汁酸的代謝，特別是復(fù)發(fā)性CDI患者。而FMT恢復(fù)了腸道中次級(jí)膽汁酸的代謝，使患者胃腸道內(nèi)次級(jí)膽汁酸的代謝狀況與供體相似[27]。此外，還有學(xué)者證實(shí)FMT治療前，復(fù)發(fā)性CDI患者胃腸道內(nèi)的膽汁酸組合能促進(jìn)艱難梭菌孢子的增殖，而治療后，患者表達(dá)的膽汁酸組合則起抑制作用[28]。

感染后固有免疫細(xì)胞和興奮的上皮細(xì)胞可釋放促炎細(xì)胞因子和化學(xué)增活素，這些化學(xué)分子可激活免疫細(xì)胞、誘導(dǎo)抗菌肽的表達(dá)和活性氮、活性氧自由基的生成[29-30]，啟動(dòng)宿主免疫系統(tǒng)。腸道固有菌群發(fā)出的持續(xù)性信號(hào)還能促進(jìn)上皮細(xì)胞合成、黏液素和抗菌肽生成釋放，幫助FMT修復(fù)CDI患者的腸道屏障[31]。此外供體的腸道菌群還能通過直接合成抗炎因子來對抗促炎細(xì)胞因子[21]，減少炎癥的發(fā)生。

4 FMT治療CDI的移植途徑

目前臨床上的移植途徑多種多樣，經(jīng)上消化道如經(jīng)鼻胃管，經(jīng)胃鏡等; 經(jīng)中消化道如鼻空腸管、盲腸造口置管等; 經(jīng)下消化道如保留灌腸、經(jīng)結(jié)腸鏡等，也可幾種方式聯(lián)合使用[32]。針對患者的不同情況可選擇最合適的糞菌輸入途徑，主要分為上消化道、中消化道、下消化道 3 種途徑。其中上消化道途徑主要指口服糞菌膠囊；中消化道途徑包括通過鼻腸管、胃鏡鉗道孔、經(jīng)皮內(nèi)鏡胃造瘺空腸管；下消化道途徑包括結(jié)腸鏡、灌 腸、 結(jié) 腸 造 瘺 口、 以 及最新技術(shù)經(jīng) 內(nèi) 鏡 腸 道 植 管 術(shù)(transendoscopic enteral tubing, TET)，其保留肛內(nèi)時(shí)間短，患者滿意度高。不同的途徑效果有明顯差異，Gough等[33]在系統(tǒng)回顧分析了317 例經(jīng)FMT 的CDI患者后表示，經(jīng)下消化道移植的方法有效率高于上消化道，其中通過灌腸的有效率為95%、結(jié)腸鏡89%，經(jīng)上消化道的有效率為76%。結(jié)腸鏡檢查治療是目前臨床上的首選途徑[34]，其優(yōu)點(diǎn)是全程可直視，必要時(shí)還可取活檢，缺點(diǎn)是該方法為侵入性治療，患者有明顯不適感。

5 FMT治療的不良反應(yīng)

研究[35]表明,利用FMT進(jìn)行治療短期內(nèi)是相對比較安全的，特別是復(fù)發(fā)性CDI，而治療后的長期安全由于未能進(jìn)行長期隨訪而無法確定。輕中度的短期不良反應(yīng)發(fā)生率較高，但?？勺孕芯徑狻ammarota等[36]報(bào)道稱,94%的CDI患者在灌注糞便后出現(xiàn)腹瀉，60%出現(xiàn)脹氣及腹部絞痛的癥狀，在12 h內(nèi)癥狀得到緩解。Kelly等[35]研究表明,16例復(fù)發(fā)性CDI患者接受FMT后，有15例出現(xiàn)腹瀉，5例有腹部絞痛感，3例出現(xiàn)噯氣及1例出現(xiàn)明確的惡心感。癥狀在3 h內(nèi)有明顯緩解。此外常見的不良反應(yīng)還有便秘、嘔吐、噯氣、發(fā)熱及C反應(yīng)蛋白的升高。嚴(yán)重的不良反應(yīng)包括患者的死亡，有研究[37]報(bào)道，1例與FMT明確相關(guān)的患者死亡是由結(jié)腸鏡檢查時(shí)鎮(zhèn)靜狀態(tài)中的吸入造成的，另有2例患者的死亡與FMT過程中感染或潛在的免疫抑制狀態(tài)有關(guān)[38]；糞便病原體的感染如同時(shí)移植了供者胃腸道內(nèi)的病毒造成的諾瓦克病毒的感染[39]；IBD的發(fā)生及CDI病情的加重等。對于長期不良反應(yīng)，研究[35]表明，經(jīng)過FMT治療的患者一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)與腸道菌群相關(guān)的疾病如肥胖、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、結(jié)腸癌、脂肪肝等。

另有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,FMT相關(guān)的不良反應(yīng)共有78種，在CDI中發(fā)生率為28%[38]。值得注意的是，不良反應(yīng)的發(fā)生率與移植途徑有關(guān)，研究[38]發(fā)現(xiàn)經(jīng)上消化道的FMT治療(43.9%)比經(jīng)下消化道的FMT治療(20.6%)輕中度不良反應(yīng)的發(fā)生率高。經(jīng)上消化道進(jìn)行治療時(shí)常見的不良反應(yīng)有鼻塞、咽喉疼痛、鼻溢液、上消化道出血等；兩種途徑都易發(fā)生的不良反應(yīng)主要有腹痛、排便頻率增加、胃腸氣脹、發(fā)熱等。而嚴(yán)重不良反應(yīng)則在經(jīng)下消化道的FMT治療中發(fā)生率相對較高。

6 FMT治療的未來

除了傳統(tǒng)的將正常供體的糞便移植到患者體內(nèi)的方法外，眾多學(xué)者在探索通過加工糞便中的有用物質(zhì)來獲得更加精煉的治療產(chǎn)品[40]。Petrof等[32]發(fā)表了“人工組合菌群治療”的方法，即人工培養(yǎng)從正常人糞便中分離出的33種細(xì)菌，然后制成細(xì)菌混合物再進(jìn)行糞菌移植。現(xiàn)在還有學(xué)者嘗試口服膠囊制劑的方式[41]，但這些都是治療CDI的短期橋梁，通過研究糞便菌群的組成結(jié)構(gòu)，制備 “標(biāo)準(zhǔn)化”糞便，F(xiàn)MT會(huì)逐漸被后期商業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物所替代[35]。

[1] 張發(fā)明. 糞菌移植的概念、歷史、現(xiàn)狀和未來 [J]. 中國內(nèi)鏡雜志, 2012, 18(9): 930-934.

Zhang FM. Fecal microbiota transplantation: definition, past, current and future [J]. China Journal of Endoscopy, 2012, 18(9): 930-934.

[2] Eiseman B, Silen W, Bascom GS, et al. Fecal enema as anadjunct in the treatment of pseudomembranous enterocolitis [J]. Surgery, 1958, 44(5): 854-859.

[3] Cohen SH, Gerding DN, Johnson S, et al. Clinical practice guidelines for Clostridium difficile infection in adults: 2010 update by the society for healthcare epidemiology of America (SHEA) and the infectious diseases society of America (IDSA) [J]. Infect Control Hosp Epidemiol, 2010, 31(5): 431-455.

[4] Burke KE, Lamont JT. Clostridium difficile infection: a worldwide disease [J]. Gut and liver, 2014, 8(1): 1-6.

[5] Brandt LJ. American Journal of Gastroenterology Lecture: Intestinal microbiota and the role of fecal microbiota transplant (FMT) in treatment of C. difficile infection [J]. Am J Gastroenterol, 2013, 108(2): 177-185.

[6] Sommer F, B?ckhed F. The gut microbiota--masters of host development and physiology [J]. Nat Rev Microbiol, 2013, 11(4): 227-238.

[7] Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing [J]. Nature, 2010, 464(7285): 59-65.

[8] Chang JY, Antonopoulos DA, Kalra A, et al. Decreased diversity of the fecal microbiome in recurrent Clostridium difficile-associated diarrhea [J]. J Infect Dis, 2008, 197(3): 435-438.

[9] Marchesi JR, Adams DH, Fava F, et al. The gut microbiota and host health: a new clinical frontier [J]. Gut, 2016, 65(2): 330-339.

[10] van Nood E, Vrieze A, Nieuwdorp M, et al. Duodenal infusion of donor feces for recurrent Clostridium difficile [J]. N Engl J Med, 2013, 368(5): 407-415.

[11] Youngster I, Russell GH, Pindar C, et al. Oral, capsulized, frozen fecal microbiota transplantation for relapsing Clostridium difficile infection [J]. JAMA, 2014, 312(17): 1772-1778.

[12] Aroniadis OC, Brandt LJ, Greenberg A, et al. Long-term follow-up study of fecal microbiota transplantation for severe and/or complicated clostridium difficile infection: a multicenter experience [J]. J Clin Gastroenterol, 2016, 50(5): 398-402.

[13] 鄭晗晗, 江學(xué)良. 糞便菌群移植治療艱難梭菌感染有效性和安全性的Meta分析 [J]. 中國全科醫(yī)學(xué), 2016, 19(2): 199-205.

Zheng HH, Jiang XL. Fecal microbiota transplantation for clostridium difficile infection: a Meta-analysis [J]. Chinese General Practice, 2016, 19(2): 199-205.

[14] Walia R, Kunde S, Mahajan L. Fecal microbiota transplantation in the treatment of refractory Clostridium difficile infection in children:an up date [J]. Curr Opin Pediatr, 2014, 26(5): 573-578.

[15] Girotra M, Garg S, Anand R, et al. Fecal microbiota transplantation for recurrent clostridium difficile infection in the elderly: long-term outcomes and microbiota changes [J]. Dig Dis Sci, 2016, 61(10): 3007-3015.

[16] Vandenplas Y, Pierard D, De Greef E. Fecal microbiota transplantation: just a fancy trend [J]. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 2015, 61(1): 4-7.

[17] Rohlke F, Stollman N. Fecal microbiota transplantation in relapsing Clostridium difficile infection [J]. Therap Adv Gastroenterol, 2012, 5(6): 403-420.

[18] Agito MD, Atreja A, Rizk MK. Fecal microbiota transplantation for recurrent C difficile infection: ready for prime time [J]. Cleve Clin J Med, 2013, 80(2): 101-108.

[19] Wang ZK, Yang YS, Chen Y, et al. Intestinal microbiota pathogenesis and fecal microbiota transplantation for inflammatory bowel disease [J]. World J Gastroenterol, 2014, 20(40): 14805-14820.

[20] 林敏怡, 陳燁. 糞菌移植治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染[J]. 現(xiàn)代消化及介入診療, 2014, 19 (6): 411-414.

[21] Khoruts A, Sadowsky MJ. Understanding the mechanisms of faecal microbiota transplantation [J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2016, 13(9): 508-516.

[22] Lenski RE, Riley MA. Chemical warfare from an ecological perspective [J]. Proc Nat Acad Sci U S A, 2002, 99(2): 556-558.

[23] Francis MB, Allen CA, Sorg JA. Spore cortex hydrolysis precedes dipicolinic acid release during clostridium difficile spore germination [J]. J Bacteriol, 2015, 197(14): 2276-2783.

[24] Wang S, Shen A, Setlow P, et al. Characterization of the dynamic germination of individual clostridium difficile spores using raman spectroscopy and differential interference contrast microscopy [J]. J Bacteriol, 2015, 197(14): 2361-2373.

[25] Sorg JA, Sonenshein AL. Inhibiting the initiation of Clostridium difficile spore germination using analogs of chenodeoxycholic acid, a bile acid [J]. J Bacteriol, 2010, 192(19): 4983-4990.

[26] Hofmann AF, Hagey LR. Bile acids: chemistry, pathochemistry, biology, pathobiology, and therapeutics [J]. Cell Mol Life Sci, 2008, 65(16): 2461-2483.

[27] Weingarden AR, Chen C, Bobr A, et al. Microbiota transplantation restores normal fecal bile acid composition in recurrent Clostridium difficile infection [J]. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2014, 306(4): G310-G319.

[28] Weingarden AR, Dosa PI, DeWinter E, et al. Changes in colonic bile acid composition following fecal microbiota transplantation are sufficient to control clostridium difficile germination and growth [J]. PLoS One, 2016, 11(1): e0147210.

[29] Madan R, Petri WA Jr. Immune responses to Clostridium difficile infection [J]. Trends Mol Med, 2012, 18(11): 658-666.

[30] Solomon K. The host immune response to Clostridium difficile infection [J]. Ther Adv Infect Dis, 2013, 1(1): 19-35.

[31] Belkaid Y, Hand TW. Role of the microbiota in immunity and inflammation [J]. Cell, 2014, 157(1): 121-141.

[32] Petrof EO, Gloor GB, Vanner SJ, et al. Stool substitute transplant therapy for the eradication of Clostridium difficile infection:"RePOOPulating" the gut [J]. Microbiome, 2013, 1(1): 3.

[33] Gough E, Shaikh H, Manges AR. Systematic review of intestinal microbiota transplantation (fecal bacteriotherapy) for recurrent Clostridium difficile infection [J]. Clin Infect Dis, 2011, 53(10): 994-1002.

[34] Brandt LJ, Borody TJ, Campbell J. Endoscopic fecal microbiota transplantation: "first-line" treatment for severe clostridium difficile infection [J]. J Clin Gastroenterol, 2011, 45(8): 655-657.

[35] Kelly CR, Kahn S, Kashyap P, et al. Update on Fecal Microbiota Transplantation 2015: Indications, Methodologies, Mechanisms, and Outlook [J]. Gastroenterology, 2015, 149(1): 223-237.

[36] Cammarota G, Masucci L, Ianiro G, et al. Randomised clinical trial:faecal microbiota transplantation by colonoscopy vs. vancomycin for the treatment of recurrent Clostridium difficile infection [J]. Aliment Pharmacol Ther, 2015, 41(9): 835-843.

[37] Kelly CR, Ihunnah C, Fischer M, et al. Fecal microbiota transplant for treatment of Clostridium difficile infection in immunocompromised patients [J]. Am J Gastroenterol, 2014, 109(7): 1065-1071.

[38] Wang S, Xu M, Wang W, et al. Systematic review: adverse events of fecal microbiota transplantation [J]. PLoS One, 2016, 11(8): e0161174.

[39] Schwartz M, Gluck M, Koon S. Norovirus gastroenteritis after fecal microbiota transplantation for treatment of Clostridium difficile infection despite asymptomatic donors and lack of sick contacts [J]. Am J Gastroenterol, 2013, 108(8): 1367.

[40] Orenstein R, Dubberke E, Hardi R, et al. Safety and durability of rbx2660 (microbiota 366 suspension) for recurrent clostridium difficile infection: results of the punch CD study. [J]. Clin Infect Dis, 2016, 62(5): 596-602.

[41] 郭文濤, 董麗娜, 王俊平, 等. 糞菌移植的臨床應(yīng)用新進(jìn)展[J]. 世界華人消化雜志, 2014, 22(30): 4593-4598.

Guo WT, Dong LN, Wang JP, et al. New advances in clinical application of fecal microbiota transplantation [J]. World Chinese Journal of Digestology, 2014, 22(30): 4593-4598.

(責(zé)任編輯：陳香宇)

ProgressoffecalmicrobiotatransplantationintreatmentofClostridiumdifficileinfection

CUI Mengge, LI Yan

Department of Gastroenterology, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110004, China

Clostridium difficile infection (CDI) is a kind of common diseases in clinic. Because of the heavy gastrointestinal symptoms, patients suffer a grave damage both in physiology and psychology. Recent years, Fecal microbiota transplantation (FMT) has won a high efficacy in the treatment of CDI, some even higher than 80 percent. For the sake of better clinical treatments, we will systematically review the development of FMT in the treatment of CDI.

Fecal microbiota transplantation; Clostridium difficile infection; Gut microbiota; Clinical application

崔夢舸，研究方向：腸道微生態(tài)與消化系統(tǒng)疾病。E-mail:550977758@qq.com

李巖，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：腸道微生態(tài)與消化系統(tǒng)疾病。E-mail:liy@sj-hospital.org

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.11.029

R574

A

1006-5709(2017)11-1313-04

2016-12-13