功能性便秘患者腸道菌群分析及微生態(tài)治療的研究進展>

王鐘晗，李菁>

(南京市中心醫(yī)院 消化科，江蘇 南京 210018)

功能性便秘(functional constipation，F(xiàn)C)，又稱慢性特發(fā)性便秘(chronic idiopathic constipation)，是指無代謝障礙或結(jié)構(gòu)異常，缺乏器質(zhì)性病因，且排除腸易激綜合征的慢性便秘，可嚴重影響患者生命質(zhì)量，加重醫(yī)療負擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計，慢性便秘的平均患病率約為14%，全世界范圍內(nèi)的患病率在1.9%～40.1%。隨著近年來飲食結(jié)構(gòu)的改變和生活節(jié)奏的加快，我國FC發(fā)生率日漸升高。我國成人慢性便秘的患病率為4.0%～10.0%，女性患病率略高于男性，其中老年患者尤為普遍[1- 2]。值得注意的是，近幾年兒童的患病率也在不斷上升[3]。該病可造成大腸癌風(fēng)險增加、直腸肛門疾病及心腦血管疾病加重等多種危害[4]。FC以糞便干硬、排便次數(shù)減少、排便困難或(和)排便不盡感等為主要表現(xiàn)，發(fā)生機制如下：(1) 腸道平滑肌肌張力下降，腸道蠕動減弱；(2) 水分、纖維素攝入不足；(3) 排便肌群活動障礙；(4) 腸蠕動受機械性阻礙。FC確切的病理機制尚未明確，可能的因素主要包括胃腸道的動力異常、分泌功能異常、微生態(tài)環(huán)境異常等[5]。近年研究[6]表明，腸道菌群紊亂是上述4種始動發(fā)病因素之外的重要的發(fā)生和發(fā)展原因，腸道微生態(tài)制劑在便秘的輔助治療中日漸發(fā)揮著更加重要的作用。作者從上述方面對便秘、腸道菌群及微生態(tài)治療的研究進展作一綜述。

1 腸道微生態(tài)與功能性便秘

腸道菌群與腸黏膜長期直接接觸，在長期的進化過程中不斷適應(yīng)個體和自然選擇，從而直接影響腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。腸道菌群受到環(huán)境、生活方式、飲食習(xí)慣、藥物和手術(shù)等多種因素影響，參與了機體的許多生理活動；在維持腸道正常生理功能、調(diào)節(jié)機體免疫以及拮抗病原微生物定植等方面都發(fā)揮重要作用。(1) 物質(zhì)代謝：通過其自身特有的酶類對宿主消化酶進行補充，發(fā)酵未消化吸收的內(nèi)源性糖蛋白和外源性碳水化合物，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，幫助宿主進一步吸收氨基酸、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)；(2) 阻止病原體侵犯：發(fā)揮營養(yǎng)競爭、占位效應(yīng)；(3) 調(diào)節(jié)免疫功能：促進腸黏膜內(nèi)的淋巴組織活化，提高sIgA合成水平，增強細胞吞噬功能，同時可通過誘導(dǎo)B、T、吞噬細胞分泌細胞因子增強非特異和特異免疫功能[7]。

1.1 腸道正常菌群

腸道微生態(tài)(intestinal microecology)指全部寄居于腸道這個特殊微生態(tài)環(huán)境內(nèi)的微生物，包括細菌、病菌、真菌、原蟲和其他微生物，它們之間存在著依存和制約關(guān)系，形成相對穩(wěn)定的生態(tài)平衡，影響宿主的消化吸收、物質(zhì)代謝和免疫防御功能，是全身生理學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分。成人胃腸道系統(tǒng)中有著400～500種以厭氧菌為主的細菌，總數(shù)為1×1013～1×1014[8]。小腸蠕動快、小腸液流量大，加之膽汁及胃酸的作用，空腸、回腸及十二指腸的數(shù)量及種類較少，每克內(nèi)容物中有101～103個細胞的菌群，結(jié)腸內(nèi)增加至1011～1012個細胞，以雙歧和類桿菌為主的厭氧菌占絕對優(yōu)勢。同一腸道，不同類菌的空間分布也不相同?？偟膩碚f，人體腸道菌群在腸腔內(nèi)形成表層、中層和深層3個生物層，相互之間構(gòu)成一個復(fù)雜的生態(tài)平衡。表層的細菌可游動，主要在腸腔中，稱為腔菌群(lumina flora)，以腸球菌、大腸埃希桿菌等需氧合兼性需氧菌為主；中層主要為韋榮球菌、消化鏈球菌、優(yōu)桿菌、糞桿菌等厭氧菌；深層的緊貼黏膜表面，并粘連黏膜上皮細胞形成細菌生物膜，稱為膜菌群(membrane flora)，主要是乳酸桿菌和雙歧桿菌。

1.2 功能性便秘和腸道菌群改變

與健康人群相比，F(xiàn)C患者的腸道菌群組成在數(shù)量和種類上均有明顯差異。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是高通量測序技術(shù)的應(yīng)用，對FC患者開展的腸道菌群組成研究逐漸精確。一項研究[9]顯示，便秘型腸易激綜合征(irritable bowel syndrome with constipation)患者腸道菌群改變多體現(xiàn)為腸桿菌科核擬桿菌屬的顯著增高以及柔嫩梭菌屬、梭菌屬、雙歧桿菌屬的明顯減少。Feng等[ 10]研究中采用實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)對FC患者的結(jié)腸黏膜菌群和糞便標本進行檢測，結(jié)果顯示其結(jié)腸黏膜及糞便中的乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬的水平較健康人群明顯降低。乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬等厭氧菌是人體益生菌群，同時也是優(yōu)勢菌群，其水平降低可能與FC的發(fā)生與發(fā)展有關(guān)。Zoppi等[11]研究顯示，兒童FC患者的梭菌屬和雙歧桿菌屬水平較健康對照兒童明顯升高。Zhu等[12]使用16S核糖體RNA焦磷酸測序技術(shù)檢測了健康兒童和FC患兒的糞便標本菌群，結(jié)果并未見FC患兒的雙歧桿菌屬較健康兒童有明顯的數(shù)量減少。這與上述成人FC患者的雙歧桿菌屬明顯減少相矛盾，提示兒童與成人FC患者的腸道菌群變化有所差異，因此在對FC患兒腸道菌群進行研究分析時應(yīng)謹慎運用成人的研究成果。研究[13]表明，雙歧桿菌可通過酵解寡糖產(chǎn)生乳酸和醋酸，促進腸道蠕動，不斷地將糞便推向肛門并排出體外，而當(dāng)腸道微生物群遭到破壞，雙歧桿菌等厭氧菌數(shù)量明顯減少時，會使得大腸中堆積難以消化的寡糖，引發(fā)腹痛、腹脹及便秘癥狀。

目前，針對FC患者腸道菌群的研究結(jié)果缺乏一致性，其原因可能與細菌定量研究方法、患者表型特征和飲食等因素有關(guān)。多數(shù)研究評估腸道菌群是通過分析糞便菌群，但無法完全代表腸道內(nèi)的菌群組成。附著于黏膜處的菌群反映腸道菌群組成的能力較糞便菌群更佳，同時可體現(xiàn)對黏膜上皮的調(diào)節(jié)功能。Parthasarathy等[14]研究中通過操作分類單元聚類分析和多樣性分析分別探究了FC患者的乙狀結(jié)腸黏膜菌群和糞便菌群，結(jié)果顯示FC癥狀與黏膜的菌群構(gòu)成有著更為密切的關(guān)系。因此，完善腸道菌群的定量研究方法并制定相關(guān)標準，對于更為精確地研究FC患者腸道菌群的改變具有重要價值。

2 FC的微生態(tài)治療

目前慢性FC的臨床治療方式主要有藥物治療、中藥輔助治療、生物反饋治療、手術(shù)治療和腸道微生態(tài)治療。當(dāng)前，F(xiàn)C診療面對的主要問題是藥物品種單一，促動力藥和瀉藥仍是目前FC治療的一線藥物，但依賴性強、副作用多，長期使用的效果不甚理想。腸道微生態(tài)治療是一種聯(lián)合利用FMT、益生菌、益生元及營養(yǎng)支持治療等技術(shù)和藥物，來改善患者腸道功能及微生態(tài)環(huán)境，從而實現(xiàn)對腸道內(nèi)外疾病有效治療的新型療法[15]。

2.1 益生菌治療FC

益生菌主要定植于生殖系統(tǒng)與腸道，是一種有益于宿主機體健康的無致病性或低致病性微生物，可為多種菌的復(fù)合制劑，也可由單一菌株制成，具有改善宿主微生態(tài)平衡的作用[16]。常用的益生菌主要包括乳酸桿菌、雙歧桿菌及乳球菌、糞鏈球菌、釀酒酵母菌等部分革蘭陽性球菌等，其作用機制可能與益生菌代謝產(chǎn)生有機酸，降低腸內(nèi)pH值，從而調(diào)節(jié)胃腸功能及改變患者的腸道菌群有關(guān)[17- 18]。目前多數(shù)研究表明，益生菌可有效治療FC。Ishizuka等[19]研究顯示，B. lactis GCL2505可明顯增加FC患者的糞便量和排便頻率，且可在不改變宿主內(nèi)源性菌種的基礎(chǔ)上，使雙歧桿菌在宿主體內(nèi)大量增殖10倍以上。Coccorullo等[20]研究中對22例便秘嬰兒予以乳酸桿菌(DSM 17938)，結(jié)果顯示患兒治療后2、4、8周的排便頻率明顯增加。劉娟等[21]對用益生菌聯(lián)合小麥纖維素顆粒治療80例FC患者的療效進行了評估，結(jié)果顯示觀察組治療總有效率明顯高于對照組(92.50%vs72.50%,P<0.05)，但兩組不良反應(yīng)發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。以上研究表明益生菌有助于FC癥狀的緩解，但詳細機制有待進一步研究。

2.2 益生元治療FC

益生元屬于膳食補充劑，可選擇性刺激菌落中某種或少數(shù)細菌的活化和生長。益生元主要為乳果糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚甘露糖和菊粉等非消化性的低聚糖[22]。纖維補充劑也屬于廣義的益生元，如歐車前、果膠等水溶性纖維可增加糞便黏稠度，但不會對糞便在結(jié)腸的轉(zhuǎn)運及量造成影響；木質(zhì)素、纖維素等不溶性纖維素不具備保水作用，但可刺激結(jié)腸蠕動。然而纖維補充劑并不發(fā)揮“益生”作用，而是作為容積性瀉藥緩解便秘，由于其會無分別地刺激腸內(nèi)細菌生長，甚至可能會加重便秘型腸易激綜合征患者的臨床癥狀。Closa- Monasterolo等[23]對2～5歲FC兒童予以菊粉型果聚糖6周，結(jié)果顯示患兒的便秘癥狀明顯緩解，糞便形狀總評分明顯改善。Hee等[24]研究中對便秘模型大鼠予以富含乳果糖和低聚半乳糖的益生元7 d，結(jié)果顯示明顯減輕了洛哌丁胺誘導(dǎo)的便秘癥狀，增加了糞便水含量。但Waitzberg等[25]研究中對32例FC女性患者予以含瓜爾膠和菊粉的益生元，并以給予麥芽糊精安慰劑的28例作為對照組，結(jié)果顯示，治療3周后兩組患者排便次數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Liu等[26]臨床試驗表明，低聚半乳糖和低聚果糖可導(dǎo)致健康青年腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸菌數(shù)量的降低，影響葡萄糖代謝。因此，益生元治療FC的效果仍需進一步探究。

2.3 合生元治療FC

合生元是益生元和益生菌的合劑，可協(xié)同發(fā)揮兩種成分的作用，幫助建立良好的腸道微生態(tài)環(huán)境，抑制有害菌生長，增進有益菌的生殖，改善免疫力[27- 29]。目前關(guān)于合生元治療FC的報道較少。Waitzberg等[30]研究結(jié)果顯示，女性便秘患者在使用含雙歧桿菌和乳酸桿菌的合生元制劑1個月后，糞便性狀明顯改善且排便次數(shù)增加；一項Meta分析顯示，合生元對FC患者的癥狀改善效果優(yōu)于安慰劑(治療失敗的相對風(fēng)險為0.78，95%CI為0.67～0.92)[31]。上述兩項研究均肯定了合生元制劑在FC治療中的效果不輸于益生菌制劑。

2.4 糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)治療FC

FMT是指通過口服膠囊、鼻腸管、鼻胃管、灌腸等方式將健康人群糞便中的功能菌群移植至患者腸道內(nèi)，重建腸道微環(huán)境，進而達到恢復(fù)腸道菌群多樣性、治療胃腸疾病的目的[32- 34]。由于腸道微生物群的種類多達1 000種以上, 目前尚無如此多樣性的生物制劑可以用于恢復(fù)腸道微生態(tài)平衡。據(jù)統(tǒng)計1 g糞便中含有107個微生物，糞便懸液中包括細菌、古生菌、真菌、原生生物、病毒、細胞因子及各種代謝產(chǎn)物，因此FMT可以成為恢復(fù)腸道正常微生態(tài)的一種重要手段[35]。FMT最初被用于偽膜性結(jié)腸炎的治療，我國現(xiàn)代標準的FMT由張發(fā)明[36]在2012年進行翻譯和推介，目前則以李寧教授為核心的腸道微生態(tài)診療團隊實施進一步推廣。FMT已被臨床醫(yī)學(xué)指南及共識推薦用于治療復(fù)發(fā)性或難治性艱難梭菌感染[37- 38]，也是唯一得到美國FDA批準的臨床應(yīng)用適應(yīng)證。其機制可能是腸道菌群改變可通過特定細菌、次級膽汁酸、產(chǎn)丁酸菌等效應(yīng)對抗艱難梭菌感染，進而恢復(fù)腸道微生態(tài)平衡。近年來，累計超過1 000例的研究報道菌群移植技術(shù)有較好的治療效果，疾病范圍涵蓋多種腸道功能障礙性疾病及代謝性疾病[39]。李寧等[40]對276例接受FMT的FC患者進行回顧性分析，結(jié)果顯示臨床治愈率和緩解率分別為40.2%和67.4%。田洪亮等[41]連續(xù)3 d對FC患者予以糞菌膠囊，結(jié)果顯示12周后15例患者的臨床治愈率和緩解率分別為40.0%、53.3%，且糞便性狀Birstol評分、排便頻率及Wexner便秘評分均有明顯改善。作為一種新技術(shù)和新理念，相對于FMT臨床應(yīng)用的快速發(fā)展，其安全性評估的研究相對滯后。研究[42]顯示，接受FMT立即產(chǎn)生的輕微不良反應(yīng)主要包括腹部不適、腹脹、胃腸脹氣、便秘、腸鳴音活躍、嘔吐及短暫發(fā)熱等，這些反應(yīng)多可自行消退, 無需特殊處理。采用描述性病例系列研究方法，李寧等[40]對2 010例接受FMT治療并隨訪3個月以上的患者進行研究，探討了菌群移植治療腸道疾病的有效性和安全性，結(jié)果證實FMT是一種治療腸功能障礙疾病的安全有效的方法。FMT是目前微生態(tài)治療中效果最為明顯的治療方法，隨著移植技術(shù)的進一步優(yōu)化和不斷完善以及腸道病原體檢測技術(shù)的進步，F(xiàn)MT會在FC的治療中擁有更為廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié) 語

腸道菌群的改變在FC的發(fā)病中發(fā)揮著重要的作用。受限于患者特征、取材樣本及監(jiān)測方法等因素的影響，目前研究所得出的結(jié)論不盡相同。但多數(shù)研究均表明腐敗梭菌等潛在致病菌的增多和雙歧桿菌、乳酸桿菌等專性厭氧菌的相對減少是腸道菌群的主要改變。FC微生態(tài)治療較傳統(tǒng)治療具有并發(fā)癥少、效果好等優(yōu)勢，但安全性問題仍不可忽視。目前，腸道菌群與腸道運動及感覺的作用機制尚不明確，后續(xù)研究可從以下幾方面著手：(1) 擴大樣本量，使用高通量焦磷酸測序法得到更為全面、可行度更好的FC患者腸道菌群改變圖譜，明確以甲烷菌為代表的有重要功能或特性，但豐度低的菌群的改變；(2) 通過代謝組學(xué)對FC患者糞便代謝產(chǎn)物改變進行研究，并充分結(jié)合微生物學(xué)基礎(chǔ)研究對菌群改變與致病機制進行相互驗證；(3) 使用多種益生菌組合制劑或結(jié)合傳統(tǒng)瀉藥，探究更為有效的治療方案；(4) 依照菌群變化進行新型益生菌的開發(fā)，并進行相關(guān)臨床試驗。