重建腸道菌群平衡在腸易激綜合征治療中的研究進(jìn)展

張京榮，朱蘇月，朱娟，卓烈，于喬，喬繼冰

(徐州醫(yī)科大學(xué)附屬宿遷醫(yī)院兒科，江蘇 宿遷 223800)

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一種常見的慢性功能性腸道疾病，以大便性狀和(或)排便習(xí)慣改變相關(guān)的腹部疼痛為典型臨床特征，可伴隨焦慮、抑郁以及睡眠障礙等腸外系統(tǒng)表現(xiàn)[1]。該病在世界范圍內(nèi)廣泛存在，嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查顯示，IBS在世界范圍內(nèi)的發(fā)病率已高達(dá)10%～20%[2]，正逐漸成為全球最常見的腸道相關(guān)性“流行疾病”。

目前，有研究顯示IBS可能與胃腸動力學(xué)異常、內(nèi)臟高敏感性、中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)、腸道感染以及精神心理障礙有關(guān)[3]。但由于缺乏明確的病理或組織學(xué)結(jié)構(gòu)改變，IBS的病因和發(fā)病機(jī)制至今仍未完全明確。因此，IBS在臨床缺乏特異性治療方案，其治療措施主要為對癥干預(yù)和去除促發(fā)因素。近年來，越來越多的數(shù)據(jù)顯示IBS與腸道菌群紊亂密切相關(guān)，多種重建腸道菌群平衡的方式也逐漸成為臨床IBS治療的研究熱點(diǎn)[4-6]；且已有動物實(shí)驗(yàn)和人體試驗(yàn)顯示，益生菌、益生元、合生元、糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)以及限制可酵解性低聚糖、雙糖、單糖和多元醇(fermentable oligosaccharides，disaccharides，monosaccharides and polyols，F(xiàn)ODMAPs)攝入等可以顯著改善IBS患者的臨床癥狀及其生存質(zhì)量[7-8]?，F(xiàn)就重建腸道菌群平衡在IBS治療中的研究進(jìn)展予以綜述，以為后期開發(fā)精準(zhǔn)、個性化微生態(tài)方法治療IBS提供理論依據(jù)。

1 腸道菌群

人體棲息著數(shù)量龐大、種類繁多的微小生物，它們主要分布在消化道、呼吸道、泌尿道、生殖道以及皮膚黏膜表面，其中消化道是人體內(nèi)微生物數(shù)量和種類最多的寄居場所。據(jù)高通量測序結(jié)果顯示，僅腸道中所含細(xì)菌數(shù)量就已高達(dá)1012～1014，為人體細(xì)胞總數(shù)的10余倍[9]。這些菌群與人類共同進(jìn)化、互利共生，并參與人體眾多的病理生理活動，如防御感染、物質(zhì)代謝、生長發(fā)育、免疫系統(tǒng)成熟以及調(diào)節(jié)等。因此，腸道菌群結(jié)構(gòu)或功能紊亂常伴隨疾病的發(fā)生與發(fā)展。

近年來，隨著腸道微生態(tài)學(xué)的快速發(fā)展及高通量測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，腸道菌群的研究已逐漸深入到人體各大系統(tǒng)和相關(guān)靶器官疾病中，如阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化、非酒精性脂肪性肝病、多囊卵巢綜合征、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、過敏性紫癜、糖尿病、哮喘以及IBS等[10-18]。依據(jù)疾病與腸道菌群相關(guān)的特異性改變，重建腸道菌群平衡正逐漸成為疾病治療研究的新方向。

2 腸道菌群與IBS的相關(guān)性

目前，IBS患者存在腸道菌群紊亂已經(jīng)被國內(nèi)外眾多研究證實(shí)[1,4,18]，且相對一致的表現(xiàn)為腸道菌群豐度降低、多樣性減少以及厚壁菌門/擬桿菌門比值增加[18-19]。隨著高通量測序深度逐漸可達(dá)種/屬水平，臨床實(shí)踐中的IBS也逐漸被細(xì)化分型，各IBS亞型與腸道菌群的相關(guān)性已成為目前尋找IBS發(fā)病機(jī)制和干預(yù)措施的重要方向。

在最新羅馬Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)中，IBS可依據(jù)糞便性狀分為腹瀉型IBS(diarrhea-predominant irritable bowel syndrome，D-IBS)、便秘型IBS(constipation-predomnant irritable bowel syndrome，C-IBS)、混合型IBS和不定型IBS四種亞型，其中D-IBS和C-IBS與腸道菌群的相關(guān)性研究較為深入。有學(xué)者基于16S核糖體RNA擴(kuò)增子測序和實(shí)時定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)分析D-IBS患者的腸道菌群，發(fā)現(xiàn)普雷沃菌屬豐度升高，而雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、擬桿菌屬豐度降低是D-IBS患者腸道菌群紊亂的主要表現(xiàn)形式，提示“有害”菌屬豐度增加而“有益”菌屬豐度降低可能是D-IBS發(fā)病機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)[20]。普雷沃菌屬隸屬于擬桿菌目、普雷沃菌科，是腸道中復(fù)合多糖的分解者，其豐度升高可導(dǎo)致多糖發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氫氣和甲烷增加，這些過多的氣體可擴(kuò)張腸腔引發(fā)D-IBS患者產(chǎn)生腹痛感[20-21]。同時，普雷沃菌屬還可以通過自身的酶類降解腸道上皮細(xì)胞所覆蓋的黏液層，進(jìn)而破壞腸道上皮防御屏障，為腸腔內(nèi)機(jī)會致病菌感染提供適宜條件，而11.5%的IBS患者與腸源性感染相關(guān)[22-23]。此外，普雷沃菌屬還可能與D-IBS患者的腸道高敏性相關(guān)。在一項(xiàng)動物(旋毛形線蟲感染3～4周齡NIH小鼠)實(shí)驗(yàn)中，Su等[20]采用FMT方法降低D-IBS模型小鼠腸道中普雷沃菌屬豐度后，其腸道的敏感性也隨之降低，但該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否適用于人體后期還需更多臨床試驗(yàn)研究。乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬均是腸道中主要的共生菌屬，也是最常見的益生菌屬，它們可通過競爭腸道表面附著位點(diǎn)、維持腸道上皮防御屏障功能以及分泌抗病原體化合物等途徑直接抑制腸腔內(nèi)(機(jī)會)致病病原體的定植或增殖，并通過Toll樣受體2或核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域蛋白2依賴模式誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞增強(qiáng)免疫佐劑活性，顯著緩解腸道黏膜已發(fā)生的低等級炎癥反應(yīng)[24-26]。目前，已有研究表明D-IBS腸腔內(nèi)的低等級炎癥反應(yīng)與腸道蠕動節(jié)律紊亂、腸道高敏性以及腸-腦軸失調(diào)密切相關(guān)[20,27]。因此，乳酸桿菌屬與雙歧桿菌屬相關(guān)益生菌制劑已逐漸在臨床普及并用于D-IBS輔助治療。

C-IBS是臨床上另一種較常見的IBS亞型，其腸道菌群紊亂以擬桿菌屬、雙歧桿菌屬豐度降低而脫硫弧菌屬、嗜黏蛋白阿克曼氏菌豐度升高為主要特征[28]。其中，嗜黏蛋白阿克曼氏菌是人體腸道中普遍存在的共生菌種，以腸道黏液層中的黏蛋白作為自身主要的氮源、碳源和能量來源[29]。因此，其豐度升高可顯著導(dǎo)致腸道表面固有屏障受損以及腸壁通透性增加，為IBS患者腸腔內(nèi)炎癥介質(zhì)擴(kuò)散提供了有利條件。脫硫弧菌屬為腸道中可以還原硫酸鹽并產(chǎn)生硫化氫的一類革蘭陰性專性厭氧菌，其豐度升高不僅可以顯著擴(kuò)張C-IBS患者的腸腔導(dǎo)致便秘癥狀，還可以刺激腸道中巨噬細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答并釋放炎癥因子，從而引發(fā)腸道感覺過敏，加劇C-IBS患者的腹痛癥狀[30]。擬桿菌屬和雙歧桿菌屬均為人體腸道中常見的共生菌屬，是腸道菌群穩(wěn)定的重要參與者。在IBS亞型中，C-IBS和D-IBS患者腸道中均可見豐度降低，提示擬桿菌屬和雙歧桿菌屬參與IBS的發(fā)病機(jī)制可能并不局限于糞便性狀的產(chǎn)生過程，但其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

混合型IBS的腸道菌群結(jié)構(gòu)紊亂并非C-IBS和D-IBS腸道菌群結(jié)構(gòu)改變的整合，其主要表現(xiàn)為腸桿菌科、擬桿菌屬、腸球菌屬、多爾氏菌屬豐度升高而乳酸桿菌屬豐度降低[31-32]。但由于目前的臨床研究均為小樣本試驗(yàn)，故其結(jié)果還需更多數(shù)據(jù)支持。截至目前，關(guān)于不定型IBS患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)報(bào)道較少，有待后期更多臨床研究進(jìn)一步發(fā)掘。

3 重建腸道菌群平衡在IBS治療中的應(yīng)用

盡管腸道菌群與IBS的相互作用機(jī)制尚未完全明確，微生態(tài)干預(yù)也缺乏特異性方案，但多種重建腸道菌群平衡的措施已逐漸普及臨床并取得良好效果，而進(jìn)一步尋找更加安全、有效的最優(yōu)治療方法成為目前的研究熱點(diǎn)。

3.1益生菌 益生菌是指可對宿主健康產(chǎn)生有益影響的一類活性微生物，在干預(yù)試驗(yàn)或臨床治療中以乳酸桿菌屬、乳酸球菌屬、雙歧桿菌屬和鏈球菌屬最為常見。益生菌對IBS的療效大多是肯定的，但常伴有明顯的種屬/菌株特異性，即不同種類的益生菌作用于IBS的靶點(diǎn)可能存在差異。在一項(xiàng)分析益生菌對內(nèi)臟傷害性反應(yīng)的動物模型實(shí)驗(yàn)中，學(xué)者選用唾液乳酸桿菌UCC118、嬰兒雙歧桿菌35624和短雙歧桿菌UCC2003分別對內(nèi)臟正常(Sprague-Dawley)與內(nèi)臟高敏(Wistar-Kyoto)大鼠進(jìn)行經(jīng)口灌胃(劑量均為1×109cfu/d)，15 d后記錄這些大鼠在結(jié)直腸擴(kuò)張過程中產(chǎn)生的疼痛行為，結(jié)果顯示僅有嬰兒雙歧桿菌35624可顯著提高兩種大鼠的首次疼痛行為閾值壓力并較大程度減少疼痛行為的總次數(shù)，而其他兩種益生菌不產(chǎn)生該效應(yīng)[33]。相對于動物模型，人體試驗(yàn)也表現(xiàn)出類似現(xiàn)象。一項(xiàng)包含77例IBS患者的臨床隨機(jī)對照試驗(yàn)(randomized controlled trial，RCT)發(fā)現(xiàn)，單一的嬰兒雙歧桿菌35624可通過恢復(fù)外周血中單核細(xì)胞釋放的白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-10/IL-12比值發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)，并在連續(xù)服用8周后顯著改善IBS患者的腹痛、腹脹和便秘癥狀，而唾液乳酸桿菌UCC4331無該效應(yīng)[4]。此外，益生菌對IBS的療效還存在劑量效應(yīng)。如相對于1×106cfu/d和1×1010cfu/d，嬰兒雙歧桿菌35624在1×108cfu/d的劑量下表現(xiàn)出更優(yōu)的IBS臨床癥狀緩解率[34]。這表明，在臨床干預(yù)IBS時，益生菌種類與劑量的選擇很可能是影響患者療效的重要因素。

目前，益生菌通過何種機(jī)制改善IBS的臨床癥狀尚未完全闡明。然而，已有部分IBS相關(guān)的RCT顯示嬰兒雙歧桿菌M-63可反轉(zhuǎn)厚壁菌門/擬桿菌門比值；副干酪乳酸桿菌CNCM I-1572可降低血清中促炎因子(IL-15)水平；兩歧雙歧桿菌G9-1可提高腸道通透性；干酪乳酸桿菌DG可下調(diào)IL-1α、IL-6、IL-8及Toll樣受體4的信使RNA表達(dá)[35-38]。因此，學(xué)者認(rèn)為聯(lián)合使用多種類益生菌可能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而使IBS的治療效果進(jìn)一步提高[39-40]。但一項(xiàng)RCT顯示，連續(xù)服用8周多重益生菌制劑Winclove 801(含乳酸雙歧桿菌W52、干酪乳酸桿菌W56、唾液乳酸桿菌W57、乳酸乳球菌W58、嗜酸乳酸桿菌NCFM和鼠李糖乳酸桿菌W71)并不能改善IBS患者的任何臨床癥狀[41]。隨后，BIO-25(包含鼠李糖乳酸桿菌LR5、干酪乳酸桿菌LC5、副干酪乳酸桿菌LPC5、植物乳酸桿菌LP3、嗜酸乳酸桿菌LA1、兩歧雙歧桿菌BF3、長雙歧桿菌BG7、短雙歧桿菌BR3、嬰兒雙歧桿菌BT1、嗜熱鏈球菌ST3、保加利亞乳酸桿菌LG1和乳酸乳球菌SL6)被證實(shí)對D-IBS患者治療無效[42]，提示多重益生菌可能并非均優(yōu)于單種類益生菌，甚至不能排除多菌種之間的拮抗效應(yīng)。此外，也有學(xué)者認(rèn)為多重益生菌在IBS治療過程中存在延遲效應(yīng)，如多重益生菌制劑(鼠李糖乳酸桿菌NCIMB30174、植物乳酸桿菌NCIMB30173、嗜酸乳酸桿菌NCIMB30175和屎腸球菌NCIMB30176)僅在連續(xù)使用12周后才可明顯改善IBS臨床癥狀[43]。

可見，益生菌在干預(yù)IBS過程中可能存在時效性、靶點(diǎn)差異性和劑量效應(yīng)。所以在選擇益生菌制劑治療IBS時需綜合考慮致病原因、疾病分型、使用劑量以及持續(xù)時間，以便使益生菌發(fā)揮的效應(yīng)最大化。

3.2益生元與合生元 益生元是一種可被宿主腸道有益微生物選擇性利用并產(chǎn)生有益于機(jī)體健康效應(yīng)的物質(zhì)，其多為不可消化的膳食類碳水化合物，如菊粉、乳果糖和低聚果糖等。目前，益生元已廣泛用于治療胃腸道疾病，但有關(guān)IBS治療的臨床RCT較少，且僅涉及瓜爾豆膠和低聚果糖。瓜爾豆膠是一種水溶性多糖，其主要成分為半乳甘露聚糖，常被作為食品加工過程中的增稠劑和乳化穩(wěn)定劑。由于瓜爾豆膠極為黏稠，很難將其大量溶入飲食中以獲得生理效果，故臨床多選用部分水解瓜爾豆膠(partially hydrolyzed guar gum，PHGG)。PHGG無色無味，在低pH環(huán)境的胃中可保持穩(wěn)定，順利進(jìn)入腸道后可顯著增加腸腔內(nèi)雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬中微生物數(shù)量并提高短鏈脂肪酸水平[44]。一項(xiàng)包含121例IBS患者的RCT發(fā)現(xiàn)，以6 g/d的劑量連續(xù)服用12周PHGG可顯著改善患者的腹脹癥狀，并在隨后的4周內(nèi)仍然發(fā)揮效應(yīng)[5]。低聚果糖同樣為水溶性膳食纖維，常在作用靶點(diǎn)——結(jié)腸前段(升結(jié)腸)被雙歧桿菌優(yōu)先發(fā)酵并高效促進(jìn)其自身增殖，隨后逐步發(fā)揮益生菌的健康效應(yīng)。相較PHGG，低聚果糖在短期內(nèi)(≤4周)僅可提高腸腔內(nèi)雙歧桿菌屬豐度，但在改善IBS患者焦慮、生存質(zhì)量以及直腸敏感性方面明顯優(yōu)于PHGG[45]。截至目前，有關(guān)多重益生元制劑參與IBS治療的臨床RCT報(bào)道較少，但在IBS動物模型(旋毛形線蟲感染后的C57BL/6小鼠)中其已表現(xiàn)出非常好的治療效果[46]：低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉和花青素的混合制劑在重建腸道菌群平衡的同時可顯著上調(diào)腸道上皮細(xì)胞間緊密連接蛋白——閉鎖蛋白的表達(dá)，且還可通過過氧化物酶體增殖物激活受體途徑降低Caco-2細(xì)胞內(nèi)促炎因子水平，從而較大程度改善感染后小鼠的胃腸道癥狀。

合生元是益生菌與益生元的混合制劑，其不僅可發(fā)揮益生菌生理活性，還可選擇性增加益生菌的數(shù)量，使其作用更加顯著和持久。然而，合生元在IBS的臨床治療中并未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，甚至有的制劑未表現(xiàn)出任何健康收益。目前已有RCT顯示，植物乳酸桿菌、鼠李糖乳酸桿菌、格氏乳酸桿菌、嗜酸乳酸桿菌、唾液乳酸桿菌、芽孢乳酸桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌與菊粉的混合制劑僅可改善IBS患者的腹脹表現(xiàn)[6]；而干酪乳酸桿菌、鼠李糖乳酸桿菌、嗜酸乳酸桿菌、保加利亞乳酸桿菌、短雙歧桿菌、長雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌與低聚果糖的混合制劑則不能緩解IBS患者任何腹部癥狀及其生存質(zhì)量[47]。因此，合生元在IBS治療中的應(yīng)用尚存在爭議。

3.3FMT 相對于益生菌僅包含數(shù)種或數(shù)十種不同的菌種/株，F(xiàn)MT幾乎涵蓋了健康供者的全部腸道共生菌。目前，F(xiàn)MT主要以糞便混懸液的方式通過鼻胃管、鼻空腸管、上消化道內(nèi)視鏡、結(jié)腸鏡或保留灌腸等途徑作用于患者，但這些途徑多包含侵入性操作，從而可能在移植過程中產(chǎn)生一定的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)，如死亡(0.25%)、腸道穿孔(0.25%)和菌血癥(0.34%)[48-49]。因此，F(xiàn)MT多用于具有嚴(yán)重臨床癥狀或明顯影響生活質(zhì)量的IBS患者。Ford[7]依據(jù)羅馬Ⅲ診斷標(biāo)準(zhǔn)納入90例重癥IBS患者，采用結(jié)腸鏡進(jìn)行FMT干預(yù)試驗(yàn)，并于干預(yù)后的第3個月進(jìn)行臨床數(shù)據(jù)分析。結(jié)果顯示，治療組的IBS癥狀嚴(yán)重程度量表評分顯著低于對照組。隨后，兩項(xiàng)多中心RCT對上述研究進(jìn)行了驗(yàn)證，他們同樣采用羅馬Ⅲ診斷標(biāo)準(zhǔn)納入病例，但對照組不再使用自身糞便而改為安慰劑，結(jié)果均顯示FMT可明顯降低IBS癥狀嚴(yán)重程度量表評分[7,50]，進(jìn)一步表明FMT治療IBS的有效性。但截至目前，涉及FMT干預(yù)IBS的RCT較少且均為小樣本研究，同時這些研究均未對患者進(jìn)行長期隨訪，故結(jié)果可能具有一定的局限性。此外，關(guān)于FMT供者的選擇標(biāo)準(zhǔn)及其糞便混懸液中菌群種類與數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)仍存在爭議，后期需進(jìn)一步研究。

3.4其他 低FODMAPs飲食是IBS治療中建議的飲食結(jié)構(gòu)[8]。食物中FODMAPs是不能被機(jī)體自身消化酶所消化，僅可通過結(jié)腸部位的共生菌群進(jìn)行發(fā)酵分解，而其發(fā)酵后可產(chǎn)生大量的含氫氣體，且自身(如果糖、果聚糖、乳糖和多元醇)具有明顯的滲透活性，這些均可導(dǎo)致IBS患者腸腔進(jìn)一步擴(kuò)張與內(nèi)臟高敏[51]。目前，已有研究顯示，低FODMAPs飲食可減少糞便中放線菌門、雙歧桿菌屬和柔嫩梭菌屬的流失，同時顯著增加腸腔中有益菌代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸水平，從而在改善IBS患者腸道菌群紊亂過程中發(fā)揮重要作用[52]。

抗生素對腸道菌群的影響是顯著的。非吸收性抗生素利福昔明對腸道中需氧與厭氧細(xì)菌均具有廣泛的抗菌效應(yīng)，已被美國食品藥品管理局批準(zhǔn)用于治療成人D-IBS[53]。雖然抗生素在IBS治療中的作用尚不清楚，但有研究認(rèn)為可能與腸道菌群的豐度及結(jié)構(gòu)改變相關(guān)，如利福昔明治療D-IBS患者的臨床癥狀緩解率可達(dá)72%(18/25)，而與之伴隨的腸道菌群變化為腸桿菌屬中微生物數(shù)量減少和乳酸桿菌屬中微生物數(shù)量增加[54]。但由于該研究樣本量較少且采用的是傳統(tǒng)細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)，而腸道中80%的細(xì)菌是不可培養(yǎng)的，故其試驗(yàn)結(jié)果還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

腸道定向催眠療法(gut-directed hypnotherapy,GHT)是IBS的一種輔助治療方式。近年學(xué)者通過16S核糖體RNA高通量測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，GHT在緩解IBS臨床嚴(yán)重程度與心理壓力的同時伴隨腸道中厚壁菌門/擬桿菌門比值減小以及毛螺菌科豐度降低[55]。因此推測，GHT可能參與了IBS腸道菌群紊亂的調(diào)節(jié)，但后期還需更多臨床數(shù)據(jù)支持。

4 小 結(jié)

腸道菌群紊亂與IBS密切相關(guān)，多種重建腸道菌群平衡的方法已在IBS治療上取得良好效果，改善了IBS患者的臨床癥狀及其生活質(zhì)量。然而，不同IBS臨床亞型與腸道菌群結(jié)構(gòu)之間的相互作用機(jī)制尚未明確。隨著重建腸道菌群平衡在IBS治療中的普及，越來越多的相關(guān)不良反應(yīng)日益顯現(xiàn)，尤以FMT更為常見。因此，如何制訂更優(yōu)的FMT流程可能是目前臨床亟待解決的問題。另外，由于IBS是一種病因未明的功能性腸道疾病，可能涉及遺傳、環(huán)境、心理、社會和胃腸感染等因素，所以如何制訂最適的個性化重建腸道菌群平衡方案將是未來IBS治療的一個新方向。