重建腸道菌群穩(wěn)態(tài)在治療艱難梭菌感染中作用的研究進展*

曹 靜 牛亞楠 楊 靖 趙建宏

河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院 河北省臨床檢驗中心(050000)

艱難梭菌(Clostridiumdifficile)是厭氧、產(chǎn)芽孢的革蘭陽性桿菌，艱難梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)的臨床癥狀可包括從輕度腹瀉到偽膜性腸炎、中毒性巨結腸甚至死亡[1]。幾乎所有抗菌藥物長期使用均會導致腸道菌群失調(diào)，腸道菌群失去對艱難梭菌的定植抗性，產(chǎn)毒菌株過度增殖，故腸道菌群失調(diào)與CDI具有重要的聯(lián)系[2]。目前，傳統(tǒng)抗菌藥物治療CDI面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，迫切需要研發(fā)新的治療方法。腸道菌群在CDI的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)是治療CDI的關鍵靶點[3]。本文就腸道菌群穩(wěn)態(tài)與CDI的相關性，以及通過恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)治療CDI的研究進展作一綜述。

一、腸道菌群穩(wěn)態(tài)與CDI之間的關系

腸道菌群穩(wěn)態(tài)是指宿主(腸黏膜屏障)、腸道內(nèi)環(huán)境(包括腸道菌群)、營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物等相互作用所構成腸道菌群的動態(tài)平衡狀態(tài)[2]。腸道菌群對病原體具有定植抗性，參與人體免疫應答以及生理代謝。腸道菌群介導的定植抗性包括對營養(yǎng)物質(zhì)和物理空間的競爭、分泌代謝產(chǎn)物直接殺傷病原體和與宿主之間相互作用等[4-5]。

1. 腸道菌群變化與CDI的關系：抗菌藥物是CDI的主要危險因素之一[6]。抗菌藥物導致的腸道菌群失調(diào)與腸道菌群失去定植抗性有關[4]，恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)可幫助恢復其定植抗性，有助于預防CDI[7]。

與健康對照組相比，CDI患者的糞便腸道菌群多樣性下降[2]。在CDI患者糞便中，擬桿菌門、普氏桿菌門、毛螺菌門、瘤胃球菌和雙歧桿菌屬減少，乳酸桿菌、腸球菌屬和腸桿菌科增加[3]。正常倉鼠注射克林霉素后容易患CDI，腸道中擬桿菌門、厚壁菌門減少而變形桿菌門顯著增高，這些變化不同程度上與CDI的易感性有關[8]。

2. 腸道菌群代謝產(chǎn)物與CDI的關系：腸道菌群的代謝產(chǎn)物可能通過抑制病原菌的生長發(fā)揮其定植抗性的作用。腸道菌群的代謝產(chǎn)物包括短鏈脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)、次級膽汁酸等。發(fā)生CDI時SCFAs水平下降，可通過補充膳食纖維(主要含SCFAs)或產(chǎn)SCFAs的益生菌，抑制CDI的發(fā)生[9]。腸道菌群能通過分泌膽鹽水解酶(bile salt hydrolase, BSH)和7α-脫氫酶對共軛膽汁酸進行生物轉(zhuǎn)化。95%的初級膽汁酸被末端回腸吸收，少量膽汁酸通過肝臟系統(tǒng)到達結直腸，在腸道菌群去氧和脫羥基作用下進一步轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸，包括脫氧膽酸(DCA)、石膽酸(LCA)和熊脫氧膽酸(UDCA)。CDI患者次級膽汁酸水平下降。有趣的是，初級膽汁酸通常刺激艱難梭菌生長和芽孢萌發(fā)，而次級膽汁酸則抑制艱難梭菌生長和芽孢萌發(fā)[4]。提示膽汁酸代謝可調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)。

二、CDI的治療

1. 腸道菌群治療

①糞便菌群移植(fecal microbiota transplantation, FMT)：恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)對治療菌群失調(diào)引起的疾病至關重要。FMT是將健康人體的糞菌移植到患者體內(nèi)，通過恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)來治療CDI的一種方法。歐洲臨床微生物學與感染病學會指出，CDI復發(fā)2次或以上的患者進行FMT治療，其治愈率高達85%～95%[10]。FMT聯(lián)合萬古霉素治療復發(fā)性艱難梭菌感染(recurrentClostridiumdifficileinfection, rCDI)的療效明顯高于單獨非達霉素或萬古霉素治療的rCDI患者[11]。

傳統(tǒng)FMT移植時間必須控制在6 h內(nèi)，凍干糞便膠囊可放寬FMT的移植時間。Reygner等[12]將非穿透性低溫冷凍保護劑方法保存的糞便通過FMT途徑移植至CDI小鼠后，小鼠存活率從20%提高到70%，恢復了腸道菌群α多樣性及其組成。但目前糞便中一些未知的細菌和病毒仍不能完全確定，可能會感染人體，特別是對免疫缺陷患者，故接受FMT治療的后果具有不可預測性[13]。

②SER-109：SER-109是從健康人糞便中分離出的50種厚壁菌門芽孢制備成的膠囊[14]。Khanna等[15]的研究中，CDI患者接受抗菌藥物治療后服用SER-109，結果顯示可恢復腸道菌群的多樣性。在接受SER-109治療的30例患者中，26例(86.7%)隨訪8周，無一例患者發(fā)生rCDI，說明SER-109可安全有效地預防rCDI的發(fā)生。

③RBX2660：RBX2660是從健康人體糞便中提取微生物懸液后制備的灌腸袋，通過灌腸治療rCDI。一項臨床Ⅱ期研究[16]發(fā)現(xiàn)RBX2660治療CDI患者的有效率高達88.8%，能安全有效治療復發(fā)性或嚴重CDI。RBX2660治療后恢復了腸道菌群多樣性，擬桿菌門、梭菌以及α多樣性增多，變形桿菌門尤其是腸桿菌科相應減少[17]。

2. 特定微生物治療

①益生菌與益生元：益生菌是指人體攝入足夠數(shù)量后能夠帶來益處的微生物，其死亡菌體和成分也有益于人體。目前最常用的益生菌是雙歧桿菌、乳酸菌和酵母菌[18]。益生元是一種不被宿主消化吸收卻能促進特定益生菌生長的碳水化合物，能改善宿主腸道微生態(tài)[19]。Quigley等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，CDI小鼠服用乳酸桿菌APC678后，糞便中艱難梭菌檢出率明顯降低，腸道菌群α多樣性增加，大腸埃希菌相對豐度顯著減少。R?tsep等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，倉鼠在艱難梭菌灌胃前后分別給予植物乳酸桿菌和木糖醇聯(lián)合治療，其生存率可從13%提高到78%。推測益生菌與益生元聯(lián)合應用可能恢復了倉鼠的腸道菌群穩(wěn)態(tài)。此外，植物乳酸桿菌對萬古霉素、甲硝唑、環(huán)丙沙星耐藥，在抗菌藥物治療期間可考慮聯(lián)用植物乳酸桿菌和木糖醇預防CDI以及rCDI。

布拉酵母菌可分泌絲氨酸蛋白酶，抑制艱難梭菌產(chǎn)生毒素A和毒素B。一項前瞻性對照研究[22]中，接受抗菌藥物的住院患者再每天服用2次布拉酵母菌膠囊，結果顯示CDI發(fā)生率從3.6%降至1.5%。

目前，有關益生菌治療rCDI及其不良反應的臨床研究相對較少。因此，需開展更多關于益生菌對CDI治療效果的臨床研究。益生菌具有菌株特異性，目前有必要選擇和確定最佳的益生菌菌株[23]。故應謹慎使用益生菌[24]。

②噬菌體：人體腸道中約存在1015個噬菌體，具有靶向特異性和裂解細菌的特點，對腸道菌群的影響較小[25]。phiCD5763是一種能侵入艱難梭菌標準菌株630并繁殖的功能性噬菌體[26]。Zuo等[27]對CDI患者和健康對照組的糞便樣本進行宏基因組測序比較，結果顯示CDI患者有尾噬菌體多樣性、豐度較低。當供體糞便中有尾噬菌體多樣性、豐度高時，F(xiàn)MT的療效更佳。由此可見，噬菌體在恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，有可能改變宿主菌群的組成和功能。

③其他：白念珠菌是一種能在胃腸道中存活較長時間的條件致病菌[28]。Markey等[29]發(fā)現(xiàn)，白念珠菌定植可增強小鼠保護性免疫應答。感染白念珠菌后的CDI小鼠給予艱難梭菌灌胃，其IL-17A表達高于未感染白念珠菌的CDI小鼠。白念珠菌可能通過細胞因子IL-17A降低CDI小鼠的死亡率。白念珠菌還可恢復腸道菌群多樣性，降低小鼠對艱難梭菌的易感性。

3. 腸道菌群代謝產(chǎn)物治療

①細菌素：活的益生菌可有效防治CDI，但免疫功能高度受損或黏膜屏障功能受損的患者使用活菌存在一定風險，應用腸道菌群產(chǎn)物抑制艱難梭菌定植避免宿主暴露于活菌是治療CDI的一種新策略。細菌素是由30～60個氨基酸組成的陽離子小分子，具有殺菌或抑菌作用，可干擾細菌細胞壁合成，導致細菌死亡蘇云金桿菌產(chǎn)生的一種細菌素對抑制艱難梭菌生長具有特異作用且對腸道菌群多樣性無明顯影響[30]。此外，艱難梭菌CD4可產(chǎn)生R型細菌素，新型結合蛋白可替代R型細菌素天然受體結合蛋白成為改良的R型細菌素，這種細菌素可選擇性地殺死RT027型艱難梭菌，能在不破壞腸道菌群的前提下防治CDI[31]。

②BSH和7α-脫氫酶：腸道菌群通過產(chǎn)生BSH和7α-脫氫酶參與膽汁酸代謝而影響艱難梭菌生長。次級膽汁酸如鵝脫氧膽酸可抑制艱難梭菌芽孢萌發(fā)[32]。擬桿菌門可通過分泌BSH介導膽汁酸代謝抑制艱難梭菌的生長[33]。BSH還可通過介導DCA抑制艱難梭菌芽孢萌發(fā)，分泌BSH有助于FMT治療rCDI。厚壁菌門如毛螺菌科、疣微菌科、勞特菌科可通過產(chǎn)生7α-脫氫酶將初級膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸，7α-脫氫酶可抑制艱難梭菌芽孢萌發(fā)[4,34]。

③UDCA：UDCA具有良好的抗炎以及保護細胞的作用[35]。UDCA對艱難梭菌的營養(yǎng)細胞以及芽孢萌發(fā)均有抑制作用。有研究發(fā)現(xiàn)，1例CDI患者接受抗菌藥物以及FMT治療后療效不佳，而口服UDCA 10個月后未復發(fā)?？咕幬锱cUDCA聯(lián)合使用為FMT療效不佳的CDI患者提供了新的治療思路[36]。

④SCFAs：擬桿菌門和厚壁菌門在將碳水化合物和氨基酸發(fā)酵成SCFAs的過程中發(fā)揮重要作用[4]。丁酸鹽在維持腸上皮完整性和腸道免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，可減輕腸道炎癥反應和減少細菌移位，保護CDI小鼠腸上皮免受艱難梭菌毒素的侵害[9]。膳食可改變腸道菌群。攝入膳食纖維的CDI小鼠腸道菌群多樣性以及豐度增加，同時CDI的患病率降低[37]。

三、結語

預防CDI的前提是避免濫用抗菌藥物。傳統(tǒng)抗菌藥物治療CDI有一定療效，但會使人體腸道菌群發(fā)生改變，腸道菌群失調(diào)可能會導致更多疾病的發(fā)生。目前，恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)的方法，如FMT能有效治療rCDI，但存在安全隱患，供體選擇也是一大難題；益生菌治療CDI已用于臨床，但治療CDI最佳的菌種和治療劑量尚未達成共識；腸道菌群代謝產(chǎn)物治療CDI缺乏隨機、雙盲、前瞻性臨床試驗，應擴大樣本量進一步行臨床試驗。今后應著重研究微生物靶向治療，進行個性化診療措施?？煽紤]抗菌藥物聯(lián)合微生物或腸道菌群代謝產(chǎn)物靶向治療，通過恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)來提高腸道菌群多樣性和功能有望成為未來治療CDI的輔助手段之一。