糞菌移植治療功能性便秘的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

周彭，鄧凱莉，周玉平

功能性便秘（FC）是消化系統(tǒng)的常見(jiàn)疾病之一，主要表現(xiàn)為排便困難、排便次數(shù)減少及大便干結(jié)等，但內(nèi)鏡下肉眼及病理結(jié)果提示無(wú)腸道器質(zhì)性病變，且要求不符合便秘型腸易激綜合征（IBS）的診斷標(biāo)準(zhǔn)。證據(jù)表明，腸道菌群紊亂在FC 的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[1]，傳統(tǒng)治療手段對(duì)臨床癥狀有緩解作用，但不能從病因上根除[2]。糞菌移植（FMT）是將正常人的功能菌群植入患者的腸道中，重建正常的腸道菌群[3]。研究表明，F(xiàn)MT可以改變FC 患者腸道中有益菌和有害菌數(shù)目[4]，有效緩解癥狀，同時(shí)還能有效改善患者情緒和心理狀態(tài)[5]。本文擬探討FMT 治療FC 相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展，報(bào)道如下。

1 FMT 改善模型小鼠便秘癥狀和腸道菌群組成

多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)FMT 對(duì)便秘的治療作用。Xu 等[6]采用鹽酸羅哌丁胺誘導(dǎo)小鼠便秘模型，給實(shí)驗(yàn)組小鼠植入益生菌，對(duì)照組植入0.9%氯化鈉注射液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠糞便含水量、糞便顆粒數(shù)目、腸道轉(zhuǎn)運(yùn)速率均顯著提高；另外，大腦中海馬錐體神經(jīng)元退化情況明顯改善，小鼠抑郁和焦慮行為較對(duì)照組明顯減少；相反，如果給予模型小鼠灌注便秘患者腸道菌群可能導(dǎo)致小鼠的便秘癥狀。Cao 等[7]首先通過(guò)管飼予20 只小鼠抗生素混合物將腸道進(jìn)行無(wú)菌化處理，然后隨機(jī)分為兩組進(jìn)行FMT實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組小鼠植入便秘患者的糞菌，對(duì)照組小鼠植入健康人的糞菌，2 周內(nèi)進(jìn)行7 次FMT；結(jié)果表明與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠的排便頻率降低、2 h內(nèi)糞便含水量下降；糞便中的乳桿菌、甲基桿菌等有益菌數(shù)量下降。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，F(xiàn)MT 改善小鼠的便秘癥狀很大程度上依賴(lài)于對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)。

2 FMT 改善模型小鼠腸道動(dòng)力

FMT 不僅可以改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)，還可調(diào)節(jié)模型小鼠腸道動(dòng)力緩解FC患者的癥狀，其機(jī)制可能與改變腸道菌群的自身發(fā)酵代謝產(chǎn)物、如5-羥色胺（5-HT）、硫化氫及甲烷等，或是調(diào)節(jié)胃腸激素、神經(jīng)內(nèi)分泌因子的生成及腸道免疫系統(tǒng)有關(guān)[8]。研究者將一種典型的腸道有益菌（如乳酸菌或雙歧桿菌）引入無(wú)菌小鼠中，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸傳導(dǎo)時(shí)間明顯縮短[9]。謝尚奎等[10]發(fā)現(xiàn)便秘大鼠糞便中乳酸桿菌及雙歧桿菌數(shù)明顯減少，植入乳酸桿菌及雙歧桿菌后，其胃腸道排空時(shí)間也相應(yīng)縮短。

3 FMT 調(diào)節(jié)小鼠腸道神經(jīng)內(nèi)分泌功能

5-HT不僅屬于神經(jīng)傳導(dǎo)遞質(zhì)，也是胃腸激素。腸道菌群發(fā)酵產(chǎn)生的5-HT直接作用于腸道上皮的5-HT受體，引起平滑肌的收縮。Cao 等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，植入便秘患者糞便的小鼠結(jié)腸上皮組織中的肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白水平、5-HT及血中5-HT 水平明顯下降。Hata 等[11]的小鼠研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組（正常腸道菌群組）的盲腸和結(jié)腸腸腔內(nèi)游離5-HT 明顯高于對(duì)照組（無(wú)菌小鼠）小鼠，且大多以非結(jié)合的游離形式存在，而在對(duì)照組的小鼠腸道中5-HT更多以結(jié)合形式存在；他們?cè)賹?shí)驗(yàn)組小鼠糞便植入對(duì)照組小鼠腸道中（共3 d，1 次/d），發(fā)現(xiàn)對(duì)照組小鼠腸腔內(nèi)的游離5-HT水平迅速上升，且與實(shí)驗(yàn)組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＞0.05）。上述研究提示，F(xiàn)MT可能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道5-HT 等神經(jīng)內(nèi)分泌激素對(duì)FC 發(fā)揮治療作用。此外，Lenard 發(fā)現(xiàn)腸道中枯草芽孢桿菌能夠增加生長(zhǎng)抑素的分泌，而生長(zhǎng)抑素和胰高血糖素樣肽1 都屬于胃腸激素，能夠通過(guò)抑制消化道激素的分泌來(lái)降低胃腸蠕動(dòng)。

4 FMT調(diào)節(jié)短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝水平

腸道菌群能夠發(fā)酵腸腔底物產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸及膽汁酸等。Ge 等[12]使用廣譜抗生素對(duì)小鼠做腸道無(wú)菌化處理并植入FC患者的糞便，對(duì)照組小鼠植入健康人的糞便；結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組小鼠的糞便顆粒頻率、水分含量均較對(duì)照組低，且傳輸速度明顯延長(zhǎng)，結(jié)腸縱向平滑肌自發(fā)性收縮受到抑制；并對(duì)比短鏈脂肪酸（丁酸、丙酸、乙酸）與膽汁酸（初級(jí)膽汁酸、次級(jí)膽汁酸）水平，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組小鼠的丁酸明顯下降，但乙酸和丙酸無(wú)顯著差異；兩組次級(jí)膽汁酸較對(duì)照組下降明顯，但初級(jí)膽汁酸無(wú)明顯差異；在隨后2 周內(nèi)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)組小鼠補(bǔ)充丁酸和次級(jí)膽汁酸后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組小鼠的糞便含水量、顆粒頻率及平滑肌收縮力明顯提高，且與對(duì)照組相比無(wú)明顯差異。另外，F(xiàn)loch 等[13]證實(shí)腸道細(xì)菌能夠產(chǎn)生膽汁酸鹽水解酶來(lái)參與膽汁酸的代謝，從而提高非結(jié)合膽汁酸水平，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)。上述實(shí)驗(yàn)表明，腸道菌群在調(diào)節(jié)胃腸動(dòng)力中發(fā)揮重要作用，其機(jī)制與調(diào)節(jié)腸道菌群短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝產(chǎn)物有關(guān)。

短鏈脂肪酸和膽汁酸又如何影響腸道動(dòng)力呢？相關(guān)研究表明，短鏈脂肪酸能夠抑制胰高血糖素肽1 的分泌和釋放，延緩胃排空和腸道蠕動(dòng)[14]。Fukumoto等[15]研究則發(fā)現(xiàn)纖維素可以被腸道菌群發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，并進(jìn)一步代謝產(chǎn)生5-HT 來(lái)促進(jìn)腸道蠕動(dòng)。另一方面，膽汁酸也可以通過(guò)刺激結(jié)腸推進(jìn)性高振幅收縮，增強(qiáng)結(jié)腸黏膜通透性，誘導(dǎo)水、電解質(zhì)分泌，促進(jìn)結(jié)腸運(yùn)輸[16]?？梢?jiàn)腸道微生物群在調(diào)節(jié)腸道膽汁酸和5-HT 代謝中起重要作用，可能是腸道微生物群與胃腸動(dòng)力之間關(guān)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

5 FMT 調(diào)節(jié)腸道免疫如Toll 受體表達(dá)

腸道菌群通過(guò)影響腸道免疫系統(tǒng)，參與胃腸道動(dòng)力的調(diào)節(jié)。Toll 樣受體是識(shí)別微生物分子的模式識(shí)別受體，在整個(gè)腸道中由多種細(xì)胞類(lèi)型表達(dá)，包括腸道上皮細(xì)胞，上皮下肌成纖維細(xì)胞和幾種腸道固有層中的免疫細(xì)胞（巨噬細(xì)胞，樹(shù)突狀細(xì)胞，B 細(xì)胞或T 細(xì)胞）[17]。腸道免疫系統(tǒng)通過(guò)該受體識(shí)別病原微生物產(chǎn)生免疫應(yīng)答，免疫細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-1 和腫瘤壞死因子等炎性介質(zhì)，抑制乙酰膽堿和去甲腎上腺素的分泌和釋放，最終調(diào)節(jié)胃腸道蠕動(dòng)[18]。Grasa 等[19]通過(guò)抗生素誘導(dǎo)小鼠腸道菌群發(fā)生變化，證實(shí)了腸道菌群在調(diào)節(jié)Toll 樣受體表達(dá)中的作用，并揭示了腸道菌群與腸道蠕動(dòng)的聯(lián)系。

6 存在問(wèn)題

目前，關(guān)于FMT 治療FC 的實(shí)驗(yàn)研究越來(lái)越多，從不同角度初步探討了FMT 治療FC 的作用機(jī)制，取得了一定的進(jìn)展。筆者認(rèn)為目前的研究存在如下問(wèn)題，并提出了未來(lái)發(fā)展的方向。

6.1 尚無(wú)理想的FC動(dòng)物模型 關(guān)于FC小鼠的造模方法有很多，包括藥物、手術(shù)切除部分直腸及通過(guò)高脂高糖低纖維飲食，大多還是以藥物誘導(dǎo)為主，物理刺激為輔。但存在缺陷：未將FC 與器質(zhì)性便秘小鼠模型區(qū)別；缺乏統(tǒng)一的FC 小鼠造模標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 采用無(wú)菌鼠的研究較少 目前的FMT 移植實(shí)驗(yàn)，大多采用抗生素耗竭的方法，使用的是SPF級(jí)小鼠，即無(wú)特定病原體動(dòng)物。其是指通過(guò)管飼混合抗生素的方法除去小鼠腸道中的細(xì)菌群落，但體外非特定的微生物和寄生蟲(chóng)是容許存在的，而且抗生素處理的腸道“無(wú)菌”狀態(tài)也是一過(guò)性的，某些殘存的細(xì)菌在合適條件下又會(huì)繁殖形成菌落，這難免會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果造成誤差；而另外一種要求更高的微生物研究模型是無(wú)菌（GF）小鼠，它是將在無(wú)菌條件下人工從剖宮產(chǎn)獲得的子代鼠放在嚴(yán)格的無(wú)菌隔離環(huán)境內(nèi)飼育而成，體內(nèi)外不攜帶任何微生物[20]。

6.3 細(xì)胞層面的研究尚未深入 Cajal間質(zhì)細(xì)胞是胃腸運(yùn)動(dòng)的起搏細(xì)胞，胃腸道的慢波起源于該細(xì)胞，它參與腸道平滑肌動(dòng)作電位的形成，在FC 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。FMT 是否通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物，進(jìn)一步調(diào)控了Cajal細(xì)胞的信號(hào)通路，目前尚未見(jiàn)報(bào)道。