糞菌移植治療孤獨癥譜系障礙的研究進(jìn)展

李曉燕，徐新杰，羅 欣，尤 欣

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院 1風(fēng)濕免疫科 2醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心，北京 100730

孤獨癥譜系障礙 (autism spectrum disorder，ASD) 是發(fā)病于兒童早期的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，以社交障礙和重復(fù)刻板行為為主要特征，包括孤獨癥、阿斯伯格、童年瓦解性障礙和未分類的廣泛性發(fā)育障礙[1]。

美國疾控中心數(shù)據(jù)顯示，ASD患病率已從2000年的1/150上升至2021年的1/44[2]；我國2015年北京地區(qū)學(xué)齡兒童的抽樣篩查數(shù)據(jù)顯示，ASD患病率約為1%[3]。除遺傳因素外，目前ASD可能的病因還包括環(huán)境(如化學(xué)物質(zhì)暴露[4])和產(chǎn)前與圍產(chǎn)期并發(fā)癥(如母親孕期感染、妊娠期糖尿病、妊娠早期服用精神類藥物[5])等。研究發(fā)現(xiàn)，出生時母親(≥40歲)和父親(≥50歲)年齡、早產(chǎn)(<32周)、低出生體重(<1500 g)和小于/大于胎齡兒是ASD的獨立危險因素[6]。潛在病理生理機制包括表觀遺傳效應(yīng)、炎癥/氧化應(yīng)激及缺氧/缺血性損傷[7]等，近年來對“腸-腦軸”和“腦-腸軸”的深入研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群紊亂亦被認(rèn)為是ASD的潛在重要發(fā)病機制之一[8]。該病目前尚無特效藥，已成為導(dǎo)致我國兒童殘疾的最主要精神疾患，而其高額的康復(fù)費用和不良預(yù)后將給整個家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)。

ASD患者存在明顯的腸道菌群異常，由此導(dǎo)致的多系統(tǒng)癥狀極大影響了患者及其家庭的生活質(zhì)量。例如，9%～91%的ASD患者存在胃腸道癥狀，包括便秘、腹瀉、打嗝、噯氣、腹痛和腹脹等[9]，但由于多數(shù)患者存在語言障礙，無法正確表達(dá)主訴，故胃腸道癥狀不僅很難被發(fā)現(xiàn)，且可能導(dǎo)致問題行為增加 (如挑食、易怒、攻擊性行為、自殘等)[10]，這些癥狀又與刻板行為、睡眠障礙加重相關(guān)[11]。

隨著人類腸道微生物檢測技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)ASD患者的胃腸道功能障礙與腸道菌群結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)，“菌群-腸-腦軸”對ASD的發(fā)生和發(fā)展作用重大[12]，因此糞菌移植 (fecal microbiota transplantation,FMT) 治療ASD的相關(guān)研究亦受到格外關(guān)注。本文將對這一領(lǐng)域國內(nèi)外最新研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，以期為臨床診療提供參考。

1 ASD與腸道菌群關(guān)系

1.1 嬰幼兒腸道菌群發(fā)育特點

嬰幼兒的腸道菌群形成具有特殊性，需經(jīng)歷3個不同的發(fā)展階段：發(fā)育階段 (3～14個月)、過渡階段 (15～30個月) 和穩(wěn)定階段 (31～46個月)。0～3歲是腸道菌群形成的關(guān)鍵時期，母乳 (無論是純母乳還是部分母乳) 在其中發(fā)揮了重要作用[13]，此外，飲食、抗生素、壓力、不良生活習(xí)慣和環(huán)境暴露等多種因素會影響腸道菌群的發(fā)育和構(gòu)成[14]。0～3歲也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)鍵階段，若腸道有害菌過度生長，則可能會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的發(fā)育產(chǎn)生影響[15-16]。

1.2 ASD腸道菌群異常

一項納入773例ASD患兒和429名神經(jīng)發(fā)育正常兒童的隊列研究發(fā)現(xiàn)，ASD患兒的腸道菌群α多樣性持續(xù)較低，早期菌群持續(xù)不穩(wěn)定、不成熟，而神經(jīng)發(fā)育正常兒童的腸道菌群α多樣性與年齡呈正相關(guān)[17]。不穩(wěn)定、不成熟的腸道菌群可能會對兒童肝臟、肌肉和大腦代謝產(chǎn)生不利影響[18]。Strati等[19]發(fā)現(xiàn)ASD患者擬桿菌門豐度降低，厚壁菌門與擬桿菌門的比值顯著增加，這與Dan等[20]的研究結(jié)果一致。厚壁菌門與擬桿菌門比值增加與腸道炎癥性疾病及肥胖相關(guān)，提示ASD患兒可能存在腸道慢性炎癥和代謝紊亂。Strati等[19]同時發(fā)現(xiàn)ASD患兒假絲酵母菌亦比正常人高出一倍，推測除細(xì)菌外，真菌可能同樣影響著ASD患兒的腸道功能。在ASD患者中，梭狀芽孢桿菌明顯增多[21]。梭狀芽孢桿菌可分泌一種或多種毒性物質(zhì)，如外毒素和侵襲性酶，引起人體胃腸道功能紊亂和神經(jīng)系統(tǒng)中毒癥狀，而這可能與ASD的重復(fù)刻板行為相關(guān)[22]。ASD患者薩特氏菌豐度增加[23]，產(chǎn)丁酸菌(瘤胃球菌科、真桿菌屬、毛螺菌科和Erysipelotrichaceae)豐度下降[24]，較低的丁酸水平可能使腸上皮細(xì)胞營養(yǎng)缺乏，進(jìn)而引發(fā)炎癥[25]。此外，ASD患者還表現(xiàn)為乳桿菌屬增加[26]，雙歧桿菌屬[27]、普雷沃氏菌屬[28]、韋榮球菌屬[19]和Blautia[29]減少。

然而，2021年Yap等[30]發(fā)表了不同觀點，認(rèn)為是由于ASD患兒的局限興趣導(dǎo)致其飲食多樣性下降，進(jìn)而引起腸道菌群多樣性降低，即腸道菌群與ASD之間并無直接聯(lián)系。然而該研究的樣本是否具有代表性仍有待商榷:(1)ASD組患者癥狀普遍較輕，不能代表典型的ASD群體;(2)ASD組年齡跨度大，為2～17歲，平均年齡為8.7歲，<3歲患兒僅7人，采樣時間和神經(jīng)發(fā)育的關(guān)鍵時期相差較遠(yuǎn);(3) 根據(jù)繼往研究，52%～95%的ASD患者曾嘗試飲食、營養(yǎng)補充和替代療法治療[31]，該研究并未排除此類病例。以上情況均會降低研究結(jié)果的可信度。令人費解的是，該研究在經(jīng)過年齡、性別、飲食偏好調(diào)整后，仍找到了ASD組不同于正常組的差異菌Romboutsiatimonensis，且與ASD的重復(fù)刻板行為存在顯著相關(guān)，因此，筆者認(rèn)為該研究并不能得出“飲食是ASD菌群差異的直接原因”這一結(jié)論，亦不能證明ASD的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群無直接聯(lián)系，未來仍需開展更多的基礎(chǔ)研究加以驗證。

2 腸-腦軸與FMT

2.1 腸-腦軸

19世紀(jì)40年代，Beaumont提出情緒可影響消化功能，大腦與腸道之間存在腦-腸軸[32]。近年來的研究表明，胃腸道癥狀和功能異常伴隨著越來越多的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如帕金森等，且胃腸道癥狀早于中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀[33]，提示胃腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)間可能存在腸-腦軸。人體腸道中數(shù)以百萬億的腸道菌群在腸-腦軸的雙向調(diào)節(jié)中發(fā)揮了重要作用[34]。腸道菌群可通過神經(jīng)途徑 (如迷走神經(jīng)感知細(xì)菌代謝物，將信號傳至中樞神經(jīng)系統(tǒng))、內(nèi)分泌途徑 (皮質(zhì)醇等) 和免疫途徑 (多種細(xì)胞因子和免疫細(xì)胞) 影響大腦[35]，導(dǎo)致腦功能異常以及認(rèn)知、行為障礙[36]。上述機制為 FMT 改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙提供了可能，進(jìn)而為治療慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來了新的希望。

2.2 FMT

FMT是將健康供者的腸道菌群提取出來，輸注至患者的腸道中，以治療特殊疾病。1700年前，東晉葛洪在《肘后備急方》中首次記載了用“糞清”治療食物中毒和嚴(yán)重腹瀉。1958年，美國外科醫(yī)生Ben Eiseman采用糞便灌腸治療重癥偽膜性腸炎取得了良好效果[37]。2021年，美國胃腸病學(xué)會將FMT治療艱難梭菌感染寫入指南[38]。這種新的替代療法可有效治療潰瘍性結(jié)腸炎[39]，緩解腸易激綜合征以及內(nèi)分泌代謝性疾病，明顯提升患者的生活質(zhì)量[40]。

此外，F(xiàn)MT也可治療慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病。Kim等[41]通過基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)移植健康菌群可減少阿爾茨海默病小鼠淀粉樣蛋白和tau蛋白，改善其認(rèn)知障礙。同年，一項病例報道介紹阿爾茨海默病患者FMT持續(xù)治療4個月后記憶力改善，6個月后情緒顯著改善[42]。

ASD患者存在腸道菌群異常，多表現(xiàn)為有害菌的過度生長和菌群代謝紊亂。通過FMT重建ASD患者腸道微生態(tài)平衡，減少代謝異常，可能改善ASD核心和相關(guān)癥狀。近年來，國內(nèi)外已有多家醫(yī)院開展了FMT治療ASD的臨床研究。

3 FMT治療ASD的現(xiàn)狀

近年來，隨著人們對腸道菌群與疾病認(rèn)識的不斷深入以及FMT技術(shù)方法的優(yōu)化提升，F(xiàn)MT治療ASD的研究也越來越多，為ASD的治療提供了新的證據(jù)和思路。

3.1 基礎(chǔ)研究

將ASD患者和正常發(fā)育人群的糞便分別移植至無菌小鼠，接受ASD患者糞便的小鼠出現(xiàn)重復(fù)刻板行為增加和社交減少等ASD樣特征[43-44]。Xiao等[43]發(fā)現(xiàn)移植ASD患者糞便的小鼠與移植正常人群糞便的小鼠腸道菌群構(gòu)成相比，副擬桿菌、幽門螺桿菌、另枝菌屬和Anaerotruncus增加，阿克曼菌氏菌屬、Parasutterella、Lachnoclostridium和unidentified_Erysipelotrichaceae減少，差異菌屬與色氨酸和血清素代謝相關(guān)，且無論是ASD患者還是移植ASD患者糞便的小鼠，血清代謝組學(xué)均表現(xiàn)為與色氨酸代謝有關(guān)的犬尿氨酸途徑產(chǎn)物水平升高，血清素代謝產(chǎn)物水平降低。Sharon等[44]發(fā)現(xiàn)ASD微生物群的定植足以誘導(dǎo)標(biāo)志性的孤獨癥行為，ASD微生物群定植的小鼠大腦顯示出ASD相關(guān)基因 (如正常認(rèn)知發(fā)育所需的脆性X智力低下基因，與嬰兒孤獨癥相關(guān)的腺苷琥珀酸裂解酶基因和與ASD及智力缺陷相關(guān)的POGZ基因等) 的可變剪接事件顯著上調(diào)，表明腸道微生物可通過影響基因的選擇性剪接，調(diào)節(jié)與ASD 相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而引起ASD相關(guān)癥狀。Goo等[45]進(jìn)一步研究證實，通過FMT可改善小鼠的孤獨癥樣行為，特別是記憶缺陷和社交障礙，同時發(fā)現(xiàn)腸道中嗜黏蛋白阿克曼氏菌增加，大腦中腫瘤壞死因子-α和Iba1水平降低。此外，F(xiàn)MT還可改善EphB6基因缺陷小鼠的孤獨癥樣行為，移植野生型小鼠的糞便可增加EphB6缺陷小鼠血漿和前額葉皮層中吡哆胺的水平，增加前額葉中的多巴胺，吡哆胺和多巴胺的改善進(jìn)一步使EphB6缺陷小鼠社交行為增加[46]。

3.2 臨床應(yīng)用研究

Kang等[47]的一項開放標(biāo)簽臨床試驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT可改善ASD患者的孤獨癥癥狀和胃腸道癥狀。FMT后，ASD患者腸道菌群多樣性增加，且與供者菌群更相似，ASD患者雙歧桿菌和普雷沃氏菌的相對豐度增加，且這兩種菌對ASD患者具有潛在治療作用。即使在FMT終止2年后，F(xiàn)MT對患者的胃腸道和ASD癥狀仍有改善作用，且胃腸道癥狀和ASD癥狀的改善存在顯著相關(guān)[48]。FMT前產(chǎn)糞甾醇真細(xì)菌的相對豐度與胃腸道癥狀評估量表(gastrointestinal symptom rating scale,GSRS) 的分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，且在FMT后，產(chǎn)糞甾醇真細(xì)菌相對豐度降低與FMT的療效相關(guān)[49]。FMT也可顯著影響ASD患者的代謝。研究發(fā)現(xiàn)，ASD 患者存在多種代謝物紊亂，如煙酰胺核苷和甲基琥珀酸顯著降低，辛酸和庚酸顯著升高，甲酚硫酸鹽基線水平偏高[50]。FMT后，ASD患者的血漿代謝譜更接近于正常發(fā)育的同齡人[50-51]。綜上所述，F(xiàn)MT治療不僅可使患者ASD樣行為及胃腸道癥狀得到明顯改善，且ASD患者的腸道菌群和代謝均向有利的方向轉(zhuǎn)變。

截至2022年6月15日，國內(nèi)外臨床試驗注冊中心關(guān)于FMT治療ASD的研究共23項，已完成研究2項(ChiCTR1800014745、NCT02504554)。從開放標(biāo)簽到多中心、隨機、雙盲安慰劑對照研究，從療效探索研究到有效性、安全性和耐受性研究，研究方法更加嚴(yán)謹(jǐn)，內(nèi)容更加全面，更有FMT聯(lián)合小腸液移植治療ASD的全新探索。

我國自2015年解放軍總醫(yī)院成功應(yīng)用FMT治療第一例ASD患者以來，全國已有多個中心開展FMT治療ASD的臨床研究。北京協(xié)和醫(yī)院目前共有100多例ASD患兒在FMT積極治療下病情明顯改善，有效率接近80%，部分低齡患兒可達(dá)到臨床治愈，且在臨床試驗階段并未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。近期，一項大樣本、多中心、雙盲、隨機對照研究正在開展中，涵蓋來自我國15家醫(yī)院的318例ASD患者[52]。我國FMT治療ASD尚處于探索階段，揭示腸道微生態(tài)重建治療ASD的機制、優(yōu)化FMT各個環(huán)節(jié)、形成FMT治療ASD的標(biāo)準(zhǔn)化流程以提高療效和安全性，仍然任重而道遠(yuǎn)。

4 FMT治療ASD的優(yōu)化探索

4.1 FMT途徑優(yōu)化

目前臨床常用的FMT途徑包括經(jīng)口 (口服)、經(jīng)小腸 (鼻空腸管)、經(jīng)結(jié)腸。經(jīng)結(jié)腸途徑常用的方法包括經(jīng)內(nèi)鏡腸道植管術(shù) (transendoscopic enteral tubing,TET)、結(jié)腸鏡和灌腸。比較不同途徑下FMT治療艱難梭菌感染的臨床效果，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸鏡明顯優(yōu)于灌腸，結(jié)腸鏡與口服途徑無明顯差異[53]。Li等[49]也發(fā)現(xiàn)口服和結(jié)腸鏡下FMT對于ASD患兒的治療效果相似，兩組FMT前后孤獨癥行為評定量表(autism behavior checklist,ABC) 和兒童孤獨癥評定量表(childhood autism rating scale,CARS)分?jǐn)?shù)下降程度未見統(tǒng)計學(xué)差異，但該研究中結(jié)腸鏡組的ASD患兒ABC和CARS總體分?jǐn)?shù)更高，病情更重。

ASD患者多存在認(rèn)知理解障礙、感覺異常并伴有情緒問題，通常很難主動配合FMT治療。鼻空腸管途徑有較強的異物感，ASD患者往往難以接受。TET通過內(nèi)鏡輔助植管并將管道固定于腸道深部，體外端沿腸道與外界相通，管道可長時間保留，給藥較為方便，可一定程度減輕患者的痛苦。但同鼻空腸管相似，感覺異常的ASD患者難以長時間帶管，可能存在拔管風(fēng)險。ASD患者對于無痛電子結(jié)腸鏡下FMT較易接受，該途徑能完整顯示結(jié)腸結(jié)構(gòu)，可提供更大的FMT治療量，從而提高臨床有效率?？诜緩讲僮骱唵?，方便快捷，對于無吞咽障礙的ASD患者是較好的選擇。FMT各種途徑均具有適宜的人群及各自優(yōu)劣勢 (表1)，因此FMT前需對ASD患者進(jìn)行評估。TET植管和無痛電子結(jié)腸鏡下FMT均需進(jìn)行術(shù)前腸道準(zhǔn)備，對于認(rèn)知理解障礙的ASD患者腸道準(zhǔn)備通常存在困難，未來需為ASD患者定制合適的腸道準(zhǔn)備方案。

表1 FMT治療ASD患者各途徑比較

4.2 FMT劑量優(yōu)化

目前已發(fā)表的FMT治療ASD的臨床試驗中，治療劑量分別為：(1) 首日菌量2.5×1012,其后每日2.5×109維持，直至第74天[47]；(2) 菌量2×1013，每周1次，共4周[49]。2020年我國發(fā)表了《洗滌糞菌移植南京共識》[54]，建議1013是臨床使用的基本單

ASD：孤獨癥譜系障礙；FMT：糞菌移植；TET：經(jīng)內(nèi)鏡腸道植管術(shù)

位劑量。未來研究中，需在基本單位劑量的基礎(chǔ)上不斷探索，找到適合的菌量并確定ASD患者的FMT菌量標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 FMT長期療效監(jiān)測

腸道菌群受飲食、壓力和環(huán)境毒素等多種因素影響，F(xiàn)MT后腸道菌群的動態(tài)監(jiān)測、效果維持仍是有待探索的領(lǐng)域。研究者基于一種名為Strainer的統(tǒng)計方法，從宏基因組測序數(shù)據(jù)中檢測和跟蹤細(xì)菌菌株，發(fā)現(xiàn)在FMT后5年內(nèi)可檢測到71%的供體菌群菌株在受者體內(nèi)穩(wěn)定植入，80%的受體原有菌株被清除，且FMT后受體中存在的菌株與環(huán)境獲得的菌株一起持續(xù)存在長達(dá)5年[55]。Kang等[48]對FMT治療終止2年的ASD患者進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)多數(shù)受者在治療后的2年保持了更高的腸道菌群多樣性，并非完全保留供者的菌群，而是形成了新的狀態(tài)，糞便中雙歧桿菌和普雷沃氏菌的相對豐度仍然較高，F(xiàn)MT終止2年后，胃腸道和ASD癥狀仍有改善。為使移植的菌群更容易定植，有研究提出高膳食纖維以及少加工食品的飲食原則有助于維持FMT的效果[56]。

4.4 FMT不良事件預(yù)防

2019年首例FMT死亡病例報道后，引起了相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，該患者在造血干細(xì)胞移植前第4天和第3天進(jìn)行FMT，造血干細(xì)胞輸注第5天出現(xiàn)發(fā)熱、寒戰(zhàn)和精神狀態(tài)改變，隨后病情惡化，死于嚴(yán)重的敗血癥，血培養(yǎng)顯示感染產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶大腸桿菌[57]，提示FMT的安全性問題尤為重要。2000—2020年FMT相關(guān)不良事件總發(fā)生率為19%，以腹瀉 (10%) 和腹部不適/疼痛/痙攣 (7%) 最常見，嚴(yán)重不良事件發(fā)生率為1.4%，所有嚴(yán)重不良事件均發(fā)生于腸黏膜屏障受損患者[58]。為減少FMT不良事件的發(fā)生，有學(xué)者認(rèn)為供體菌群除篩查病原菌外，還應(yīng)考慮菌群多樣性及菌群組成，且FMT后應(yīng)采用高纖維飲食促進(jìn)有益菌的生長[59]。絕大部分ASD患者并未出現(xiàn)腸黏膜損傷，F(xiàn)MT的安全性相對較高，但ASD患者的免疫異常和菌群異常提示ASD患者可能存在慢性腸道炎癥，因此應(yīng)嚴(yán)格把控FMT供者的篩選。

5 小結(jié)與展望

ASD患者普遍存在明顯的腸道菌群異常和相關(guān)代謝產(chǎn)物水平的改變，F(xiàn)MT可改善上述異常，進(jìn)而緩解ASD相關(guān)癥狀。開展FMT治療時，需根據(jù)患者情況選擇適當(dāng)?shù)腇MT途徑，探索FMT最佳菌量和治療時間間隔。為提高療效，應(yīng)選擇更合適的供體菌群，同時注意菌群多樣性和菌群組成。為避免發(fā)生FMT治療不良事件，不僅應(yīng)嚴(yán)格做好供體菌群篩查，還應(yīng)記錄供者留便前后的健康狀況、飲食和生活習(xí)慣。為保持FMT的長期療效，建議患者進(jìn)食高纖維和有機食材。由于ASD患者臨床特征的多樣性，不同ASD臨床亞型的菌群特征可能存在差異，未來可根據(jù)患者的菌群特征和臨床亞型匹配最佳供者，提高臨床療效。

作者貢獻(xiàn):李曉燕負(fù)責(zé)資料收集、初稿撰寫;羅欣負(fù)責(zé)論文修訂;尤欣、徐新杰負(fù)責(zé)論文修訂、終審校對。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突