糞菌移植治療功能性便秘的研究進展

屈蓮平， 王雅楠， 鄒 敏， 張治寬， 張小鳳， 高 峰

1.甘肅中醫(yī)藥大學中醫(yī)臨床學院，甘肅 蘭州 730000；2.中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院結直腸肛門外科

功能性便秘(functional constipation，F(xiàn)C)是常見的胃腸道功能障礙性疾病，可分為出口梗阻型便秘、慢傳輸型便秘、混合型便秘[1]。FC的主要治療方法有心理指導、飲食及運動調節(jié)、藥物、外科手術等。心理指導、飲食及運動調節(jié)適用于癥狀較輕的患者；藥物短期療效明顯，長期使用不良反應多；手術存在創(chuàng)傷大、術后并發(fā)癥多等缺陷。糞菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)作為一種新興的治療手段，在 FC 的治療中表現(xiàn)出良好的治療效果，為FC的治療提供了新的途徑。

FMT是指將健康供體腸道內的糞便通過一定方式移植到受體腸道內，以改變受體腸道菌群失調的一種治療方式[2]。這種治療方式最早記載于東晉時期葛洪的《肘后備急方》[3]。1958年，Eiseman等[4]首次將FMT運用于偽膜性腸炎的治療。2013 年美國將FMT寫入復發(fā)難辨梭狀芽胞桿菌感染(recurrent clostridium difficile infections，RCDI)的治療指南[5]。隨后FMT被逐漸運用于其他多種疾病的臨床應用研究，如：慢性便秘、腸易激綜合征、炎癥性腸病、慢性腹瀉、結直腸癌、2 型糖尿病等[6-11]。

1 腸道菌群的生理功能

人類腸道平均擁有數(shù)萬億細菌，它們的基因總數(shù)比人類的基因總數(shù)高100倍，且種類繁多，有超過1 000種不同的細菌[12]。宏基因組學研究表明，擬桿菌門和厚壁菌門是人類微生物中兩種主要的細菌類型，而變形菌門、放線菌門、梭桿菌門和疣微菌門的數(shù)量相對較少[13]。腸道菌群按其功能可分為三大部分：第一，與宿主共生的生理性細菌，為專性厭氧菌，是腸道的優(yōu)勢菌，是維持腸道微生態(tài)平衡的主要菌群，起決定性作用；第二，與宿主共存的條件致病菌，以兼性需氧菌為主，當腸道微生態(tài)失衡時，對人體產(chǎn)生危害；第三，病原菌，大多數(shù)為過路菌，長期定植的機會很少，如果數(shù)量超過正常水平，便會產(chǎn)生各種毒素影響機體的健康。腸道菌群能夠競爭消化道上皮的附著位點，從而抑制其他外源性微生物在腸道內的定植或增殖，被稱為定植抗力，形成腸道膜菌群，限制致病菌的粘附與定植。腸道微生物并通過群體感應產(chǎn)生自誘導物質的信號分子來維持腸道微生態(tài)平衡，當這種平衡被破壞時，便會引起一系列腸內外疾病[14]。

2 FC的腸道菌群

FC患者和健康者的腸道菌群組成不同，F(xiàn)C患者的有益細菌減少，腸道細菌物種豐度降低。Jalanka等[15]通過糞便培養(yǎng)技術對便秘者和健康受試者的糞便樣本進行了培養(yǎng)分析，發(fā)現(xiàn)便秘患者的梭狀芽孢桿菌和雙歧桿菌水平顯著高于健康者。張青松等[16]通過對35例健康孕婦和29例慢性便秘孕婦的糞便微生物群進行高通量測序，結果發(fā)現(xiàn)便秘組中甲烷短桿菌、普氏菌屬、腸球菌屬、乳酸菌屬的豐度明顯增加，而雙歧桿菌屬、擬桿菌屬豐度明顯下降。Kubota等[17]通過IS-pro 技術對20例便秘患者和20例非便秘者的糞便微生物組成進行了研究，發(fā)現(xiàn)便秘患者的微生物群系中擬桿菌門減少，主要是由普雷沃氏菌屬豐度降低導致，另外，在便秘患者的腸道中觀察到厚壁菌科和屬的數(shù)量增加。動物實驗研究顯示，與正常SPF級小鼠相比，接受了便秘患者微生物群的小鼠出現(xiàn)便秘癥狀，單位時間內排便減少。并發(fā)現(xiàn)在這些小鼠的腸道組織中，存在腸道微生物失調(厚壁細菌、梭菌、乳酸菌、脫硫弧菌和甲基菌減少，擬桿菌和達克曼氏菌增加)[18]。盡管這些研究的結果不相一致，但均表明FC患者與健康者相比，腸道菌群種類與豐度存在明顯差異，說明腸道菌群的改變與FC密切相關。

3 微生物-腸-腦軸與FC

目前研究表明，腸道微生物和腦-腸軸不僅分別對胃腸道功能起作用，腸道微生物還可通過神經(jīng)、內分泌和免疫途徑存在雙向腦腸相互作用，因此，有了微生物-腸-腦軸(microbiota-gut-bacteria axis，MGBA)概念的提出。大腦可以通過改變腸道的運動、分泌通透性，或直接通過固有層細胞釋放到腸腔的信號分子，間接地影響腸道菌群[19-20]。研究發(fā)現(xiàn)，當宿主壓力增加時，可通過下丘腦-垂體-腎上腺軸來改變腸道微環(huán)境，破壞黏膜免疫和腸道功能屏障，導致腸道菌群異常[21]。有關動物研究表明，暴露于長期抑制應激小鼠的微生物群組成與非應激對照小鼠的微生物群組成相比，前者盲腸中擬桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬的豐度相對增加[22]。另外，腸道菌群也參與宿主的神經(jīng)系統(tǒng)調控，異常的菌群可通過釋放炎癥介質或通過其代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸、膽汁酸、色氨酸、5-羥色胺、兒茶酚胺等激活腸道免疫系統(tǒng)和腸神經(jīng)系統(tǒng)，繼而影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起人的認知和行為的改變[19，23]。腸嗜鉻細胞為腦-腸軸雙向調節(jié)的關鍵節(jié)點，起中間傳導器的作用[19]。FC患者腸道菌群紊亂，宿主的相關因素通過MGBA改變腸道微環(huán)境，細菌代謝產(chǎn)物的異常等，均與FC的癥狀學有關。

4 FMT與FC

4.1 FMT的療效性Ohara等[24]報道了1例頑固性便秘合并阿爾茲海默癥的老年患者，經(jīng)FMT治療后1個月檢查患者的腸道菌群，發(fā)現(xiàn)其組成與供體相似，且患者的排便頻率和大便性狀均得到改善，患者的健忘癡呆癥狀在經(jīng)FMT治療后也有輕微改善。張管平等[25]對20例頑固性便秘患者進行FMT治療，治療1個療程后發(fā)現(xiàn)，便秘患者的結腸傳輸時間明顯縮短，腸道菌群豐度及種類較前明顯增加，生活質量明顯改善。陳啟儀等[26]對1 882例便秘患者進行了FMT治療，并在FMT第1個療程結束后第1、12、24、36、48和60個月進行隨訪，有效率分別為 67.07%、63.09%、58.72%、58.11%、52.75%、56.63%。另有研究通過對FMT前1個月的受體和供體、FMT后1個月及1年受體的樣本進行16s rRNA測序，結果表明，在FMT之后的1個月內，從供體中克隆了22種微生物定居于受體腸道內，并發(fā)現(xiàn)FMT 1年后定植的腸道菌群得以保存[27]，說明FMT可以通過腸道菌群的定植來改善便秘患者的腸道菌群。上述研究表明，多數(shù)FC患者經(jīng)FMT治療后臨床癥狀均能得到緩解，失調的腸道菌群也得以改善。

4.2 FMT的可能機制腸道菌群在FC的病理生理中起著重要作用，F(xiàn)MT可以通過重建腸道菌群來緩解FC患者的臨床癥狀，從而達到治療效果，但其具體機制尚不清楚。細菌可以產(chǎn)生多種神經(jīng)遞質，經(jīng)測定，乳酸桿菌和雙歧桿菌可以產(chǎn)生γ-氨基丁酸；大腸桿菌、芽孢桿菌和酵母菌產(chǎn)生去甲腎上腺素；念珠菌、鏈球菌、大腸桿菌和腸球菌產(chǎn)生5-羥色胺；芽孢桿菌產(chǎn)生多巴胺；乳酸菌產(chǎn)生乙酰膽堿[28-29]，腸道微生物可能通過神經(jīng)遞質途徑將信息傳遞到大腦，并通過MGBA的雙向調節(jié)作用來調節(jié)腸道菌群的平衡。腸道菌群可以通過對碳水化合物和膳食纖維的發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸(主要是乙酸、丙酸、丁酸)。動物實驗表明，丁酸鹽不僅可以刺激結腸對水和電解質的吸收[30]，還可以抑制結腸平滑肌收縮，導致結腸運動緩慢[31]。由此可以推斷，產(chǎn)丁酸鹽菌群豐度的增加可以加重便秘。另一代謝產(chǎn)物5-羥色胺能激活腺苷酸環(huán)化酶，促使細胞內ATP形成cAMP，刺激平滑肌，調節(jié)結腸的分節(jié)活動[14]。研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌可誘導小鼠5-羥色胺血漿濃度升高[32]，說明腸道菌群可能通過其代謝產(chǎn)物來影響腸道運動。因此，F(xiàn)MT可能通過MGBA的雙向調節(jié)作用使腸道菌群重建，平衡腸道內產(chǎn)丁酸鹽、5-羥色胺等菌群的種類和豐度，從而調節(jié)腸道運動，改善便秘癥狀。

4.3 FMT的安全性FMT在治療方面已取得明顯療效，但其安全性仍是影響臨床廣泛應用的一大障礙。陳啟儀等[26]在分析3 932例FMT患者的5年隨訪數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，其不良反應主要是腹脹、腹瀉、惡心、嘔吐、短暫的發(fā)熱、頭暈等，均在停止治療后可逐漸緩解，暫無消化道穿孔、多重耐藥菌感染、器官功能衰竭和死亡等嚴重并發(fā)癥事件發(fā)生。李寧等[33]對進行FMT的2 010例患者隨訪36個月，也未發(fā)現(xiàn)FMT出現(xiàn)嚴重的不良反應。但DeFilipp等[34]在2019年報道了2例嚴重的多重耐藥菌感染事件，患者在接受FMT治療后發(fā)生了超廣譜β-內酰胺酶(extended-spectrum β-lactamases, ESBLs)大腸埃希菌菌血癥。1例患者在接受FMT 17 d后出現(xiàn)發(fā)熱(38.9 ℃)、咳嗽，經(jīng)積極治療后，病情穩(wěn)定；1例在接受FMT后第5天出現(xiàn)發(fā)熱(39.7 ℃)、寒戰(zhàn)、精神狀態(tài)改變，經(jīng)治療無效，2 d后死于嚴重膿毒癥。通過基因組測序發(fā)現(xiàn)兩人的糞便均來源于同一供體。這就要求FMT的供體必須經(jīng)過嚴格的篩查，以限制可能導致不良感染事件的微生物傳播。

4.4 影響FMT 療效的因素目前，F(xiàn)MT 在給藥量、移植途徑的建立、供體的選擇、菌液狀態(tài)等方面尚無明確的規(guī)范。陳啟儀等[35]通過對FMT的臨床療效與供者選擇的相關性的研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的豐度和多樣性以及丁酸的含量可能會影響供體的療效。FMT主要通過上消化道與下消化道途徑給藥，研究發(fā)現(xiàn)不同給藥途徑其治愈率差異無統(tǒng)計學意義[26]。歐洲指南規(guī)定，供體需具有健康的生活方式及飲食習慣，無胃腸道疾病、自身免疫性疾病、惡性病史等，移植前未使用影響腸道菌群的相關藥物，并接受血清學、糞便等檢查，以排除傳染病[36]。林志亮等[37]對菌液不同保存時間做了回顧性研究，結果發(fā)現(xiàn)新鮮菌液或-80 ℃凍存1年的菌液對便秘的療效無明顯差異。

5 小結與展望

綜上所述，F(xiàn)C的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群密切相關。FMT作為一種新興的治療手段，可通過增加有益菌的定植來重建腸道菌群，恢復其正常功能，大量臨床研究結果表明FMT可改善FC患者的臨床癥狀和生活質量。目前，對于FC患者腸道內的菌屬改變研究結果不一致，尚未發(fā)現(xiàn)便秘特異性菌屬。隨著基因測序技術的發(fā)展，使普遍菌群移植變?yōu)樘囟ň鷮僖浦?，使便秘的精準化治療成為可能。目前FMT的運用尚處于初級階段，仍需關注以下幾點：(1)FMT目前尚未標準化，對于菌液的制備及保存、給藥量、移植途徑的建立等方面無明確的管理模式，需建立一套完整的體系流程來指導FMT的運用。(2)腸道菌群受多種因素的影響，很難判斷FMT后定植的細菌來源，F(xiàn)MT是否成功缺乏客觀指標，只能通過患者的主觀感受來評判其療效。(3)目前得出的數(shù)據(jù)存在樣本量小、區(qū)域性等缺陷，仍需進一步前瞻性、大樣本量研究來證明，特別是在FMT的長期療效及安全性的隨訪方面。這些致使FMT的臨床廣泛應用受到限制，其應用于FC的診療還有待進一步探索。