抗生素所致腸道菌群失調(diào)與治療研究進(jìn)展

韓天雨， 楊 棟， 周樹青， 李君文

(軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院環(huán)境醫(yī)學(xué)與作業(yè)醫(yī)學(xué)研究所，天津300050)

腹瀉是消化系統(tǒng)疾病最常見的臨床癥狀之一，表現(xiàn)為排便次數(shù)增多和大便性狀的改變，除有腹痛、腹脹、里急后重、肛門不適等癥狀外，有的還伴隨發(fā)熱、皮疹、關(guān)節(jié)痛等消化系統(tǒng)以外的癥狀。臨床上導(dǎo)致腹瀉的原因有很多，其中抗生素相關(guān)性腹瀉(Antibiotic-Associated Diarrhea，AAD)屬于藥物相關(guān)性腹瀉的一種，指伴隨著抗生素的使用而發(fā)生的、無(wú)法用其他原因解釋的腹瀉，可造成營(yíng)養(yǎng)不良、水電解質(zhì)紊亂、酸堿平衡失調(diào)，若不及時(shí)控制，10.0%～25.0%的AAD可引起艱難梭菌感染，繼而引發(fā)偽膜性腸炎(pseudomembranous colitis，PMC)，甚至危及生命〔1〕。 近年來(lái)，由于大量廣譜抗生素的使用，AAD 的發(fā)生率呈逐漸上升趨勢(shì)，且艱難梭菌感染已成為全球性公共衛(wèi)生問題，發(fā)病人群也呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)。

1 抗生素相關(guān)性腹瀉機(jī)制研究

腸道菌群是居住在人體腸道內(nèi)的數(shù)萬(wàn)億微生物，是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)群落，這個(gè)群落包含了大約100～1500 種近 100 萬(wàn)億個(gè)細(xì)菌細(xì)胞，其中厚壁菌門和擬桿菌門占90%以上。人體腸道菌群可以維持宿主腸道的完整性，并調(diào)節(jié)許多重要的生理功能，包括能量和代謝的動(dòng)態(tài)平衡、異生物質(zhì)的修飾、腸道動(dòng)態(tài)平衡的調(diào)節(jié)、免疫力的調(diào)節(jié)和對(duì)病原體的保護(hù)，甚至正常的宿主神經(jīng)行為和認(rèn)知功能〔2〕。 人體腸道菌群具有多樣性和特異性，受宿主的遺傳因素、飲食習(xí)慣和藥物等多種因素影響。幾乎所有的抗生素都可通過胃腸道的分泌、消化、吸收和運(yùn)動(dòng)等功能障礙,引起腹瀉病,其中青霉素類、頭孢菌素類、克林霉素發(fā)生率較高?？股匾鸶篂a的作用機(jī)理復(fù)雜而多樣化, 但多數(shù)研究者認(rèn)為，抗生素的使用破壞了腸道正常菌群，是引起腹瀉的重要因素之一〔3〕。 目前研究表明抗生素所致腹瀉機(jī)制如下〔4〕：(1)抗生素直接引起腸黏膜損害、腸上皮纖毛萎縮, 降低細(xì)胞內(nèi)酶的活性，阻礙腸道內(nèi)膽汁結(jié)合使脂肪吸收減少, 從而導(dǎo)致吸收障礙性腹瀉。(2)抗生素大量殺滅或抑制敏感的菌群,造成腸道菌群失調(diào)，導(dǎo)致條件致病菌大量增殖，使腸屏障功能受損，從而導(dǎo)致腹瀉或腸炎。(3)抗生素致腸道菌群失調(diào)，使多糖發(fā)酵成短鏈脂肪酸減少,未經(jīng)發(fā)酵的多糖不易被吸收, 滯留于腸道而引起滲透性腹瀉。此外研究表明，抗生素造成的腸道菌群失調(diào)不僅導(dǎo)致腹瀉，還與許多疾病密切相關(guān)，如金東賢等〔5〕通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抗生素所致腸道菌群失調(diào)可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生焦慮樣行為和結(jié)腸炎；曹寅等〔6〕研究證實(shí)抗生素所致腸道菌群失調(diào)與多種炎癥性疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，而且長(zhǎng)期紊亂還會(huì)導(dǎo)致結(jié)直腸腺瘤風(fēng)險(xiǎn)增加；協(xié)和醫(yī)院許琪團(tuán)隊(duì)〔7〕研究表明抗生素可通過誘導(dǎo)腸道菌群失調(diào)，增加血腦屏障的通透性，從而促進(jìn)骨髓來(lái)源單核細(xì)胞向伏隔核、中隔核及海馬等特定腦區(qū)域浸潤(rùn)，影響情緒行為的調(diào)控。此外最新研究表明抗生素相關(guān)腹瀉盡管短時(shí)間得到了治療，但其造成的腸道菌群失調(diào)會(huì)持續(xù)存在。如Martin J Blaser團(tuán)隊(duì)〔8〕研究發(fā)現(xiàn)小鼠在生命早期使用不同類型的抗生素，不僅會(huì)造成腸道菌群失調(diào)增加結(jié)腸炎患病可能還會(huì)對(duì)免疫造成的長(zhǎng)期潛在影響。由此證明抗生素所致的腸道菌群失調(diào)給人類健康帶來(lái)很大威脅，亟需尋找有效的治療方法。

2 抗生素相關(guān)性腹瀉常規(guī)治療

目前在常規(guī)萬(wàn)古霉素、甲硝唑等抗生素治療方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了益生菌和糞便移植(Fecal Microbiota Transplantation，F(xiàn)MT)等治療方式，充實(shí)完善了AAD 的診療方案。同時(shí)，具有辨證論治優(yōu)勢(shì)的中藥對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，為本病的治療提供了更為寬廣的思路。

2.1 抗生素治療臨床中治療抗生素相關(guān)性腹瀉首先停止使用抗生素，對(duì)癥治療。2018年，美國(guó)傳染病學(xué)會(huì)(IDSA)及美國(guó)醫(yī)療保健流行病學(xué)學(xué)會(huì)(SHEA)出版的最新的艱難梭菌感染診斷及治療指南中，口服萬(wàn)古霉素、非達(dá)霉素作為新的一線治療方案，建議應(yīng)用于輕中度感染病例〔9〕。但臨床中抗生素療法失敗率較高，且價(jià)格昂貴易復(fù)發(fā)。

2.2 益生菌療法益生菌的定義為：“適量給予有利于宿主健康的活的微生物”，作為世界上最常見的膳食補(bǔ)充劑之一，益生菌得到了胃腸病專家的廣泛支持，還被應(yīng)用于凍干藥丸，如用于預(yù)防或治療抗生素相關(guān)和難辨梭狀芽胞桿菌相關(guān)性腹瀉，改善炎癥性腸病和腸易激綜合征(IBS)、降低新生兒遲發(fā)性敗血癥和壞死性小腸結(jié)腸炎風(fēng)險(xiǎn)等等〔10〕。如金東賢等〔5〕通過研究發(fā)現(xiàn)口服羅伊氏乳桿菌可緩解抗生素誘導(dǎo)的焦慮和結(jié)腸炎；南開大學(xué)毛大慶團(tuán)隊(duì)〔11〕研究表明通過補(bǔ)充菊粉、長(zhǎng)雙歧桿菌或糞菌移植治療，可恢復(fù)阿莫西林導(dǎo)致的小鼠腸道菌群紊亂，且菊粉可顯著抑制阿莫西林誘導(dǎo)的抗生素耐藥基因外排泵基因及β-內(nèi)酰胺抗性基因的增加；Joshua Z Goldenberg團(tuán)隊(duì)〔12〕總結(jié)了1989-2012年間研究益生菌對(duì)嬰兒和兒童AAD影響的23項(xiàng)臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌GG株(Lactobacillus rhamnosus GG)或布拉氏酵母菌(Saccharomyces boulardii)可改善嬰兒和兒童AAD； 然而也有不少證據(jù)表明，盡管特定益生菌對(duì)特定適應(yīng)癥是有效的，但益生菌的生物學(xué)機(jī)制、有效性和安全性還有待商榷，需要進(jìn)一步深入研究。如Stephen B. Freedman等〔13〕開展的益生菌臨床隨機(jī)雙盲對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果顯示，鼠李糖乳桿菌R0011和瑞士乳桿菌R0052二聯(lián)制劑無(wú)法在14天內(nèi)預(yù)防中重度胃腸炎的持續(xù)發(fā)生；Philippe Langella等〔14〕報(bào)道回顧以色列團(tuán)隊(duì)在《Cell》發(fā)表的兩篇益生菌研究，指出其中所用的益生菌菌株、使用方法和效果/風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)與臨床應(yīng)用存在差距等；Thomas R Abrahamsson團(tuán)隊(duì)〔15〕發(fā)表的一項(xiàng)3期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，短雙歧桿菌BBG-001無(wú)法預(yù)防早產(chǎn)兒的壞死性小腸結(jié)腸炎(NEC)及晚發(fā)性敗血癥。這些臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)對(duì)益生菌危害性的報(bào)道普遍不足，對(duì)其安全性難下定論。因此，主要醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)如歐洲食品安全局、美國(guó)食品和藥物管理局，還沒有批準(zhǔn)任何益生菌制劑可以作為一種治療方式。

2.3 糞菌移植治療糞菌移植(Fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)，是將健康人糞便中的功能菌群移植到患者腸道內(nèi)，重建新的腸道菌群，實(shí)現(xiàn)腸內(nèi)外疾病的治療。此療法可以追溯到公元4世紀(jì)東晉時(shí)期，葛洪在《肘后備急方》中詳細(xì)描述了使用糞便混懸液治療食物中毒、溫病、傷寒等嚴(yán)重疾病的方法，2013年美國(guó)將其正式寫入艱難梭菌感染的治療指南, 同年被時(shí)代周刊列為當(dāng)年十大醫(yī)學(xué)突破之一〔16〕。目前，糞菌移植已被視為一種特殊的器官移植，用于治療人難辨梭狀芽胞桿菌感染、抗生素相關(guān)性腹瀉、炎癥性腸病、腸易激綜合征、代謝綜合征、神經(jīng)發(fā)育不良與神經(jīng)退行性疾病、自身免疫性腸病、腸道食物過敏等〔17〕。但王思楠等〔18〕從1562篇糞菌移植文獻(xiàn)中，統(tǒng)計(jì)分析了符合“糞便菌群移植不良事件”標(biāo)準(zhǔn)的50篇文獻(xiàn)，結(jié)果顯示糞菌移植的不良反應(yīng)有78種，發(fā)生率為28.5%，死亡率為3.5%。2019年，兩名免疫功能低下患者在接受糞菌移植后感染了來(lái)自供體的耐藥性大腸桿菌，造成1人死亡〔19〕，美國(guó)FDA于2019年6月13日發(fā)出關(guān)于FMT的安全性警示，要求在進(jìn)行試驗(yàn)性FMT時(shí)，必須針對(duì)供體的多重耐藥菌攜帶情況進(jìn)行篩查和檢測(cè)，以減少耐藥菌傳播和感染風(fēng)險(xiǎn)。Martin J Blaser〔20〕報(bào)道 FMT本身包括細(xì)菌、真菌、病毒等成分，很難確定其具體的風(fēng)險(xiǎn)源等。糞菌移植的安全風(fēng)險(xiǎn)的仍存在巨大爭(zhēng)議。

2.4 中藥調(diào)理

2.4.1中藥改善抗生素相關(guān)性腹瀉 中醫(yī)認(rèn)為，抗生素相關(guān)性腹瀉屬于“泄瀉”的范疇，張景岳：“泄瀉之本無(wú)不由于脾胃”，脾胃為人體后天之本，主運(yùn)化水谷和輸布精微，為氣血生化之源，抗生素相關(guān)性腹瀉的病位在腸，但關(guān)健病變臟腑在脾胃。若脾胃運(yùn)化失司，則小腸無(wú)以分清泌濁，大腸無(wú)法傳導(dǎo)變化，水反為濕，谷反為滯，合污而下，發(fā)生泄瀉。此外，中醫(yī)認(rèn)為抗生素為苦寒之藥，如果大量使用，將使外邪易侵犯人體，發(fā)生疾病，除了侵襲皮毛肺衛(wèi)之外，亦能直接損傷脾胃，使脾胃功能障礙，引起泄瀉再加上素體虛弱，脾胃虛寒，脾陽(yáng)受損，遷延日久至腎陽(yáng)虛衰〔21〕。中醫(yī)內(nèi)治法辨證論治根據(jù)上述病機(jī)，目前將AAD中醫(yī)分型大致分為脾陽(yáng)受損、脾腎陽(yáng)虛，濕毒相合、血瘀內(nèi)生，濕熱內(nèi)生等證型〔21〕。 關(guān)于中藥改善抗生素所致腸道菌群失調(diào)的研究包括復(fù)方、藥對(duì)、單藥等，呂偉杰等〔22〕發(fā)現(xiàn)方劑參苓白術(shù)散在緩解抗生素相關(guān)腹瀉的過程中，可調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)組成，提高擬桿菌等益生菌的豐度，從而有效地調(diào)節(jié)抗生素引起的腸道菌群失調(diào)；鞠寶玲等〔23〕在觀察四君子湯水煎液及其納米制劑對(duì)林可霉素誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)小鼠的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，中藥組腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌均顯著升高，表明四君子湯對(duì)小鼠腸道微生態(tài)有調(diào)整作用。 李珊珊等〔24〕通過研究黃芪多糖(WAP)對(duì)抗生素相關(guān)腹瀉(AAD)大鼠的作用及其特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)WAP顯著提高了抗生素相關(guān)腹瀉小鼠腸道菌群的組成和多樣性，恢復(fù)了腸道菌群，并且平衡了代謝過程，促進(jìn)了腸粘膜的恢復(fù)，可以有效調(diào)節(jié)抗生素引起的腸道菌群失調(diào)；張楠等〔25〕發(fā)現(xiàn)高劑量山藥能促進(jìn)急性腹瀉的恢復(fù)，逆轉(zhuǎn)AAD引起的體重下降和盲腸腫大；齊玉麗等〔26〕發(fā)現(xiàn)五味子多糖WSP通過改善腸道超微結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子水平、改變腸道微生物群落和SCFAs的產(chǎn)生而影響抗生素相關(guān)腹瀉大鼠等。

2.4.2中藥改善抗生素導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)相關(guān)機(jī)理研究 目前關(guān)于中藥調(diào)節(jié)抗生素所致腸道菌群失調(diào)的研究較少，大部分僅限于中藥水煎液或主要成分對(duì)腸道菌群的直接影響，在機(jī)理研究方面有待進(jìn)一步深入。臨床中大部分中藥口服后，其成分通常不會(huì)被宿主直接吸收，而是進(jìn)入腸道，通過腸道菌群發(fā)酵或轉(zhuǎn)化，形成具有生物活性、生物可利用的或是有毒的代謝產(chǎn)物可有助于控制疾病發(fā)展的進(jìn)程，我們稱之為后生素，可用于開發(fā)二代益生菌，對(duì)于疾病有特別治療的功效和目的〔27〕。 最近的研究表明，中藥成分會(huì)影響微生物的豐度和多樣性，每種中藥都包含復(fù)雜成分，包括碳水化合物/多醣(PS)、蛋白質(zhì)/多肽、糖脂質(zhì)/糖蛋白、脂質(zhì)，以及它們的代謝衍生物，如糖苷、胺、脂肪酸、類黃酮、萜類、酚和生物堿等〔28〕。這與中藥的功效密切相關(guān)。例如，將冬蟲夏草菌絲體〔29〕純化的多糖進(jìn)行處理，可通過增強(qiáng)共生細(xì)菌包括戈氏副擬桿菌、羅斯氏菌、真細(xì)菌及梭狀芽胞桿菌的組合，來(lái)顯著降低肥胖癥；黃連〔30〕的主要生物性生物堿即小蘗堿，對(duì)糖尿病小鼠的胰島素抵抗的作用。因此，中藥成分不僅可以直接調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞的活性，而且可以被腸道菌群代謝并影響其結(jié)構(gòu)。中藥與腸道菌群之間的緊密相互作用，有助于調(diào)節(jié)宿主的免疫和代謝活動(dòng)。因此進(jìn)行以腸道菌群相關(guān)特征為基礎(chǔ)的臨床適用中藥成分的研究開發(fā)是一個(gè)很重要的課題〔27〕。

3 總結(jié)與展望

近年來(lái)，對(duì)于AAD 的治療研究進(jìn)展迅猛，雖然益生菌療法及糞菌移植治療初見成效，但機(jī)制都尚不明確，仍然存在安全隱患，因此，亟需尋找有效的替代治療。而中醫(yī)藥以其整體醫(yī)學(xué)觀和辯證方法論越來(lái)越為世界所矚目、所推崇，多項(xiàng)研究表明，中藥在改善腸道菌群方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊應(yīng)用前景，菌群分析與現(xiàn)代多組學(xué)平臺(tái)相結(jié)合，可以共同鑒定新的功能性代謝產(chǎn)物，為中藥解決腸道菌群失調(diào)問題提供了很好的研究方法和科學(xué)依據(jù)。