糞菌移植在兒童肥胖患者治療策略中的作用

賈雙珍，周少明

（中國醫(yī)科大學(xué)深圳市兒童醫(yī)院 消化科，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著膳食模式和生活方式的快速改變,肥胖成為一種全球范圍內(nèi)的流行病，僅在美國，肥胖就影響到近40%的成年人和18.5%的兒童。肥胖問題也越來越引發(fā)關(guān)注。2017 年發(fā)布的《中國兒童肥胖報(bào)告》提示，20 世紀(jì)90 年代到本世紀(jì)初，我國兒童的超重率和肥胖率出現(xiàn)快速上升的趨勢，到2030 年，0～7 歲兒童和7 歲及以上兒童超重肥胖檢出率將達(dá)6.0%和28.0%[1]。兒童期肥胖可延續(xù)至成年階段，而且會(huì)嚴(yán)重影響生活質(zhì)量，帶來較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。肥胖現(xiàn)已成為一個(gè)主要的公共衛(wèi)生問題，迫切需要解決方案以減輕其對現(xiàn)代社會(huì)的負(fù)面影響。

肥胖是一種以體內(nèi)脂肪過多為特點(diǎn)的代謝障礙性疾病，主要是因?yàn)闄C(jī)體能量平衡被破壞（能量攝入超過能量消耗），導(dǎo)致體內(nèi)脂肪成分顯著增高[2]。它既是一個(gè)獨(dú)立的疾病，又是導(dǎo)致代謝性疾?。ㄈ? 型糖尿病、非酒精性脂肪肝）心血管疾病、骨關(guān)節(jié)炎和某些癌癥等發(fā)生的一個(gè)誘因，同時(shí)也會(huì)對心理行為及認(rèn)知智力等方面造成不良影響，嚴(yán)重?fù)p害兒童的生長發(fā)育及身心健康。然而，越來越多的證據(jù)表明人類的腸道菌群（gut microbiota，GM）以多種方式影響宿主的新陳代謝，并可能在肥胖的發(fā)展中發(fā)揮作用。通常，健康的人體內(nèi)擁有多達(dá)500 多種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的菌群。腸道微生物群落的多樣性可以用樣本中不同物種的數(shù)量（豐度）和該區(qū)域不同物種的豐度（均勻度）來表示，被稱為α-多樣性，以及不同樣本之間的物種差異，被定義為β-多樣性。目前有研究表明腸道菌群與體內(nèi)許多生理和心理調(diào)節(jié)功能相關(guān)：①維持和修復(fù)腸黏膜屏障功能；②參與構(gòu)建和調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)；③合成體內(nèi)重要的維生素；④通過獲取大量的營養(yǎng)物質(zhì)抑制潛在的致病菌群，為腸道創(chuàng)造健康的環(huán)境；⑤利用食物中不消化的碳水化合物如低聚糖等，在厭氧菌酵解作用下產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFAs），減少有害菌群的生長，起到抗炎、抗腫瘤等作用；⑥腸道菌群產(chǎn)生的活性物質(zhì)經(jīng)腸-腦軸作用于大腦，間接調(diào)節(jié)情緒和社會(huì)行為等。GM 在豐度、多樣性、穩(wěn)定性等方面發(fā)生改變,稱為GM 紊亂（microbial dysbiosis），查閱相關(guān)資料，有證據(jù)表明，其與多種腸內(nèi)疾病比如偽膜性腸炎、腹瀉、便秘、結(jié)腸癌等，腸外疾病比如皮疹、哮喘、功能性腸道疾病、肥胖、2 型糖尿病、孤獨(dú)癥、癲癇等存在密切聯(lián)系。腸道微生物對人的肥胖有著重要影響，同時(shí)肥胖也會(huì)在一定程度上改變著腸道微生物的組成。

1 腸道菌群與肥胖

越來越多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，腸道菌群改變與肥胖及其并發(fā)癥之間有潛在因果關(guān)系。腸道菌群的研究歷史上，有人利用基因檢測技術(shù)對169 例肥胖和123 例正常人群的腸道菌群進(jìn)行樣本分析，發(fā)現(xiàn)與正常人群相比，肥胖者菌群豐度明顯降低，并伴有血脂異常、胰島素抵抗及炎癥表型等。與正常人群相比，肥胖者腸道中雙歧桿菌和擬桿菌門的數(shù)量較少。與其相反，厚壁菌、梭狀芽孢桿菌和腸桿菌較多。厚壁菌通過發(fā)酵多糖，使其轉(zhuǎn)化為更易人體吸收的單糖類和SCFAs，人體吸收更多能量，導(dǎo)致體重逐漸增加，最終發(fā)展成為肥胖。但人類腸道菌群改變與肥胖的關(guān)系仍需進(jìn)一步闡明。2005 年首先采用16sRNA 基因測序法，得出遺傳性肥胖小鼠的腸道菌群分析與瘦鼠相比，腸道微生物基因多樣性較低且腸道內(nèi)F/B（厚壁菌/擬桿菌）增加，將肥胖大鼠腸道內(nèi)高比值的F/B 菌群移植到無菌小鼠腸道內(nèi)后成功復(fù)制出肥胖表型。實(shí)驗(yàn)說明腸道內(nèi)的微生物可以移植并復(fù)制，推測小鼠的體重與腸道菌群存在關(guān)系，且F/B 在肥胖個(gè)體中可能存在特異性。然而，也有研究表明，人類肥胖者和非肥胖者腸道內(nèi)F/B 比值變化有自己的特點(diǎn)，與鼠類并不完全保持一致。在肥胖（BMI ≥30.0）和超重（25.0

上述描述了肥胖者腸道菌群具有的特點(diǎn)和腸道菌群所發(fā)揮的作用，我們認(rèn)為通過糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）、補(bǔ)充益生菌或益生元等方式調(diào)整GM 結(jié)構(gòu)，糾正菌群紊亂給出了治療肥胖及其相關(guān)代謝方面疾病一個(gè)新視角。

在臨床實(shí)踐中，常常通過補(bǔ)充益生菌或益生元、使用抗生素等方式來調(diào)節(jié)腸道菌群，使其繼續(xù)發(fā)揮正常的作用，并且也有用于治療肥胖及其并發(fā)癥的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。人開展實(shí)驗(yàn)研究，在肥胖和糖尿病小鼠體內(nèi)輸入益生菌，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，5 周后觀察到小鼠腸道內(nèi)厚壁菌數(shù)量增加，擬桿菌數(shù)量減少，同時(shí)改善了小鼠糖耐量和低度炎癥反應(yīng)，增加了L 細(xì)胞和腸道胰高血糖素原mRNA 的數(shù)量，并伴隨胰高血糖素樣肽-1水平升高以及脂肪含量下降。在一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照試驗(yàn)中，要求參與實(shí)驗(yàn)的48 名超重或肥胖成年人連續(xù)每天服用21 g 益生元（低聚果糖），3 個(gè)月后觀察研究樣本的體質(zhì)量下降（1.0±0.4）kg，并伴隨胃饑餓素（ghrelin）分泌減少，胃腸肽類激素酪酪肽（peptide YY，PYY）水平升高，熱量攝入得到抑制，達(dá)到降低血糖和胰島素水平的預(yù)期。盡管有研究表明益生菌可使代謝功能的改善，但最近的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述表明，益生菌不能改變健康成年人的腸道菌群。該研究評估了7 項(xiàng)人體隨機(jī)對照試驗(yàn)，將益生菌與安慰劑進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)α 多樣性沒有變化，只有一項(xiàng)研究提示了補(bǔ)充益生菌后的菌群β 多樣性增加。益生菌和益生菌是治療肥胖的理想無創(chuàng)治療方法，但需要更多研究確定其有效性和安全性。

2 FMT概述

FMT 有可能成為一種更有效的選擇。臨床上，F(xiàn)MT 是指從健康人（供體）提取腸道糞菌液，短期儲(chǔ)存，通過鼻飼管、胃鏡、腸鏡等，甚至可以通過口服膠囊的方式，實(shí)現(xiàn)菌液輸入患者（受體）腸道內(nèi)，以達(dá)到改變低度慢性炎癥反應(yīng)、構(gòu)建正常腸道菌群比例、糾正膽汁酸代謝紊亂，逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗、增加胰島素敏感性等目的，被認(rèn)為是治療肥胖癥，甚至可能治愈肥胖癥的一種可行、簡便的治療方法。與益生菌和益生元治療策略相比，F(xiàn)MT 具有以下優(yōu)勢[4]：①移植菌群的種類豐富；②移植菌群的數(shù)量龐大；③最大限度保留原有功能菌。據(jù)記載，F(xiàn)MT 已經(jīng)有1700 多年的歷史，在中國古代主要用于治療食物中毒、慢性腹瀉及比較嚴(yán)重的胃腸道疾患[5]。FMT 發(fā)展至今，在一些疾病的治療中已取得了令人信服的結(jié)果。2013 年FMT 被Surawicz 團(tuán)隊(duì)寫入美國治療難治性復(fù)發(fā)性難辨梭狀芽孢桿菌感染（CDI）的臨床指南,這在醫(yī)學(xué)發(fā)展史上具有里程碑式的意義。近幾年，在FMT 治療復(fù)發(fā)性CDI 的臨床試驗(yàn)取得成功的鼓舞下，研究人員開始考慮其治療其他疾病的潛力，并在治療炎癥性腸病、頑固性便秘、非酒精性脂肪肝等疾病中有良好的臨床療效。

NAFLD 是肥胖和代謝綜合征累及肝臟的表現(xiàn)[6]。2017 年，有研究人員對高脂飲食喂養(yǎng)制備的NAFLD小鼠進(jìn)行FMT 干預(yù)，8 周后觀察到小鼠的體質(zhì)量、胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）及血清轉(zhuǎn)氨酶的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過FMT 干預(yù)的小鼠，其肝臟脂肪變性情況得到了緩解，通過16srRNA 測序技術(shù)檢測菌群數(shù)量變化，小鼠腸道菌群多樣性得到明顯改善，并且發(fā)現(xiàn)腸道內(nèi)有益菌的豐度增加，這提示FMT 可能是治療NAFLD 的一個(gè)有效手段。另外，有國內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)MT 還可以調(diào)節(jié)肥胖大鼠的血脂含量間接減輕肝脂肪變性程度。

3 FMT的影響

使用FMT 從體型瘦的捐獻(xiàn)者到超重肥胖者可能會(huì)影響體重，從而為控制體重提供了一種潛在的創(chuàng)新方法。研究發(fā)現(xiàn)，將人類胖瘦不一雙胞胎的腸道菌群分別移植給無菌小鼠，并給相同的飲食，結(jié)果移植雙胞胎中瘦的一方的小鼠依舊表現(xiàn)為瘦型，而另一組小鼠全部表現(xiàn)為胖型，同時(shí)發(fā)現(xiàn)將胖型小鼠和瘦型小鼠同籠飼喂，因?yàn)樾∈箝g有互食糞便的習(xí)慣，所以一段時(shí)間后，胖型小鼠變瘦，而瘦小鼠卻沒有變胖；最后，同時(shí)給予低脂肪高膳食纖維的食物喂養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)胖型小鼠的腸道菌群豐度更加接近瘦小鼠。范建高教授等對經(jīng)16 周高脂飲食喂養(yǎng)制備的小鼠進(jìn)行FMT 干預(yù)，8周后觀察其體重較對照組明顯下降。

FMT 可以在特定情況下誘導(dǎo)人類體重發(fā)生改變。研究發(fā)現(xiàn)，對正常體重（BMI=25）的神經(jīng)性厭食癥患者進(jìn)行FMT 后，觀察其體重在36 周內(nèi)增加至正常并能維持穩(wěn)定。此外，有證據(jù)表明一名患有艱難梭菌感染的患者在接受她超重的女兒的FMT 后遵循嚴(yán)格的飲食和體育活動(dòng)，但體重增加并進(jìn)一步肥胖。值得注意的是，這些實(shí)例中的體重增加僅反映出FMT 能夠重建腸道菌群，并在以前患有慢性營養(yǎng)不良的患者中誘導(dǎo)能量存儲(chǔ)。然而，也有FMT 在超重/肥胖患者中的臨床試驗(yàn)，但對體重的影響需進(jìn)一步觀察。

關(guān)于FMT 對人類血糖異常代謝參數(shù)的影響，各研究人員得出的結(jié)果不相一致。通過臨床試驗(yàn)得出接受FMT 的患者與接受安慰劑對照組的患者相比，第6 周時(shí)外周血胰島素敏感度升高。他的兩人進(jìn)一步評估了肝臟胰島素敏感度（內(nèi)源性葡萄糖分泌）及空腹血糖水平，試驗(yàn)組與對照組均未發(fā)現(xiàn)明顯差異。觀察到在6 周時(shí)接受供體FMT 的患者的糖化血紅蛋白水平低于接受安慰劑對照的患者。但是，在18 周后糖化血紅蛋白或胰島素敏感性無明顯差異。這研究表明FMT 對血糖異常治療有短期作用，但不能長期維持。

研究發(fā)現(xiàn)，接受FMT 的患者與接受安慰劑的患者在肥胖和代謝綜合征的其他臨床參數(shù)（體重指數(shù)、甘油三脂、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、空腹血糖）無明顯差異。葉毅等[7]將60 例NAFLD患者隨機(jī)分為觀察組和對照組，每組30 例。觀察組行FMT 和保肝藥物治療，對照組行保肝藥物治療，各組患者均進(jìn)行肝功能和血脂指標(biāo)、腹部超聲檢查及腸道微生物多樣性分析。3 個(gè)月后觀察組ALT、AST、GTT 和LDL-C 低于對照組（P<0.05）；6 個(gè)月后觀察組ALT、AST、GTT 和TG 低于對照組（P<0.05）。國內(nèi)對經(jīng)16 周高脂飲食制備的小鼠進(jìn)行FMT 干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)其血清ALT、AST 水平較對照組顯著降低。

研究發(fā)現(xiàn)接受FMT 的患者的腸道菌群多樣性指數(shù)沒有差異，其腸道菌群中布氏瘤胃球菌和大腸桿菌的相對豐度均有所增加，這兩種菌分別被稱為膳食纖維降解物和丁酸鹽產(chǎn)生物，它們可能通過調(diào)節(jié)胰高血糖素樣肽-1 和糖異生，從而改善胰島素敏感性。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，梭狀芽孢桿菌數(shù)量的減少和脫硫弧菌數(shù)量的增加與脂質(zhì)吸收和胰島素耐受性有關(guān)。此外，F(xiàn)MT后胰島素敏感度增加的患者腸道中的嗜粘蛋白艾克曼菌的相對豐度也隨之增加。先前人類和動(dòng)物的研究表明，嗜粘蛋白艾克曼菌與胰島素敏感性升高密切相關(guān)，其作用可能是由于腸道微生物引起的相關(guān)細(xì)胞因子和Toll 樣受體數(shù)量增加，從而調(diào)節(jié)了腸道屏障功能和炎癥。國內(nèi)有研究表明NAFLD 患者接受FMT 治療后3個(gè)月和6 個(gè)月后，腸道菌群中雙歧桿菌、擬桿菌、普氏菌、乳酸桿菌和普雷沃菌顯著高于對照組（P<0.05）。

腸道會(huì)產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物如SCFAs，它是膳食纖維和碳水化合物在腸道內(nèi)的代謝產(chǎn)物，包括乙酸、丁酸、丙酸等，在維持腸道的能量平衡中起著重要作用。現(xiàn)代流行病學(xué)研究顯示，正常體重、超重、肥胖三類個(gè)體中SCFAs 含量差異明顯。肥胖者與正常體重者相比，糞便樣本中的SCFAs 增加20%。越來越多的研究表明，SCFAs 與肥胖和代謝綜合征之間存在關(guān)聯(lián)。但目前一項(xiàng)Meta 分析顯示各項(xiàng)研究關(guān)于SCFAs 在受試者FMT 之后的變化的結(jié)果不一致。

4 FMT存在的問題

目前，F(xiàn)MT 最常見的是與腹部不適有關(guān)的輕微不良反應(yīng)[8]，如疼痛、腫脹、惡心甚至嘔吐，臨床實(shí)踐證明出現(xiàn)這些不良反應(yīng)的患者大多數(shù)可以實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)或常規(guī)處理后恢復(fù)。但也有嚴(yán)重不良反應(yīng)的報(bào)道，包括腸穿孔、移植后敗血癥或菌血癥。盡管這些安全問題與復(fù)雜和未定義的活微生物群落從一個(gè)人轉(zhuǎn)移到另一個(gè)人有關(guān)，但目前關(guān)于FMT 實(shí)踐的信息很少。因此，患者在同意手術(shù)前首先需要了解潛在的風(fēng)險(xiǎn)。2012 年，將FMT 定義為一種特殊的器官移植，糞便菌群來源于人類本身，是一種可以在人與人之間共享的生物資源，該資源分布廣泛，菌群獲取技術(shù)操作簡單，不良反應(yīng)極少，完全可以放行使用并推廣，用于疾病治療。但作為臨床治療的一種創(chuàng)新方式，移植相關(guān)的疾病傳染，自身免疫或代謝疾病甚至癌癥的潛在風(fēng)險(xiǎn)一樣需要避免。其倫理和規(guī)范問題也值得進(jìn)一步完善探討。此外，F(xiàn)MT 的適應(yīng)證、操作流程、糞菌液移植量、治療時(shí)間以及長期應(yīng)用的安全性等多方面缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，尚需開展更高質(zhì)量的臨床隨機(jī)對照試驗(yàn)和長期隨訪來明確。

5 結(jié)論與展望

當(dāng)今，肥胖率逐年上升并趨于年輕化。兒童、青少年時(shí)期的營養(yǎng)狀況與健康狀況將對成年時(shí)期的健康產(chǎn)生一定的影響[3]。《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》和《國民營養(yǎng)計(jì)劃（2017-2030 年）》提出了改善健康的策略和措施[9]，學(xué)校、家庭和社會(huì)多方面一起努力，協(xié)同并進(jìn)，注重引導(dǎo)樹立健康的生活意識(shí)，培養(yǎng)健康的生活方式，從飲食、運(yùn)動(dòng)、心理等方面控制肥胖的發(fā)展，但隨著腸道菌群等生命早期因素在兒童肥胖形成中的作用日益凸顯，對其干預(yù)也不容忽視，研究表明調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)將成為預(yù)防和治療肥胖發(fā)生的保護(hù)性措施[10]。作為一種新興的腸道微生態(tài)治療方式，F(xiàn)MT 通過重建肥胖患者的腸道菌群，為肥胖癥的治療提供了令人信服的理論基礎(chǔ)。隨著FMT 技術(shù)的不斷成熟和完善，無論是治療方法還是治療藥物，它們的創(chuàng)新都為控制和改善肥胖及其相關(guān)疾病注入了新希望。