腸菌移植治療腸易激綜合征的研究進展及展望

劉心怡,吳盛迪

劉心怡,吳盛迪,復旦大學附屬中山醫(yī)院消化科 上海市 200032

0 引言

人體腸道內定植著數以億計的微生物,包括細菌、真菌、古菌、病毒等,統(tǒng)稱為腸道菌群[1].正常情況下,這些微生物和宿主互利共生,參與合成人體所需的維生素、抑制致病微生物定植,維護腸粘膜屏障的完整性,并在消化吸收、物質代謝、免疫應答等多個生理環(huán)節(jié)中發(fā)揮關鍵作用.受飲食、疾病、用藥等因素影響,腸道菌群的組成和功能發(fā)生改變,即腸道菌群失調,則會引起消化道內外多種疾病的發(fā)生,如艱難梭菌感染[2]、炎癥性腸病[3-6]、代謝性疾病[7-9]、惡性腫瘤[10]等.

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一種常見的功能性胃腸病,以反復發(fā)作的腹痛伴排便頻率或大便性狀改變?yōu)樘攸c[11].依據主導的大便形態(tài),IBS可以分為腹瀉型(diarrhea-dominant IBS,IBS-D)、便秘型(constipation-dominant IBS,IBS-C)、混合型(IBS with mixed stool pattern,IBS-M)、未定型(IBS unclassified,IBS-U).在世界范圍內,IBS的患病率可達5%-10%[11].在我國,IBS的患病率為1.4%-11.5%,是消化科門診的常見病之一,病程慢性,反復發(fā)作,嚴重影響患者的社會功能和生活質量[12].目前IBS的治療以對癥為主,包含止瀉藥、解痙劑、瀉藥、胃腸動力調節(jié)劑、神經遞質調節(jié)劑、中醫(yī)藥等,療效短暫且具有較大個體差異性[12].由于常規(guī)醫(yī)學檢查難以發(fā)現(xiàn)器質性病變,而患者主觀不適明顯,通常需要長期服藥控制癥狀,因此患者往往四處求醫(yī)問診,造成大量醫(yī)療資源的消耗.據統(tǒng)計,我國每年與IBS直接或間接相關的支出可達1230億[13].IBS的治療成為臨床實踐中的一大難題.

目前IBS的病理生理機制尚未闡明,既往研究認為可能與腦-腸軸互動異常、內臟高敏感、消化道動力異常、腸道菌群失調、腸屏障受損、腸道免疫激活等多種因素有關[12,14].近幾年許多研究提示,腸道菌群失調可能是IBS發(fā)病的重要環(huán)節(jié).動物實驗表明,口服抗生素或大腸桿菌灌胃可以誘導小鼠內臟敏感性增高,反之,預先口服干酪乳桿菌、酪酸梭菌等益生菌則有助于減輕內臟高敏感性[15-17],而內臟高敏感性被認為是IBS患者腹痛、腹脹等癥狀的重要機制.Meta分析顯示[18],胃腸道感染是IBS的重要危險因素,過去12 mo曾患急性胃腸炎者隨后罹患IBS的風險,是對照組的4.2倍,提示腸道菌群失調可能是IBS發(fā)病的驅動因素.因此,臨床實踐和研究開始探索以調節(jié)腸道菌群為靶點的治療策略,如益生菌、抗生素,發(fā)現(xiàn)菌群調節(jié)類藥物雖然能改善部分患者的癥狀,但療效難以維持且具有較大個體差異[19].腸菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)作為重建腸道微生態(tài)的最佳方法,其在IBS領域的應用價值備受關注.本文總結了腸道菌群在IBS發(fā)病中的作用機制,對FMT治療IBS的研究進展進行綜述,并對現(xiàn)有研究存在的問題進行討論,以期為今后相關領域的研究和臨床實踐提供參考.

1 IBS患者腸道菌群的變化

大量研究表明,IBS患者腸道菌群的多樣性及組成明顯不同于健康人.相比健康對照組,IBS患者腸道菌群的多樣性減少[20,21],雙歧桿菌、糞桿菌屬、普拉梭菌豐度降低,乳桿菌科、腸桿菌科和擬桿菌屬豐度增加[22],且IBS癥狀嚴重程度和腸桿菌科細菌豐度呈正相關,和普拉梭菌豐度呈負相關[23].Pozuelo等[24]進一步對不同IBS亞型進行分析,發(fā)現(xiàn)相比健康對照組,IBS-D和IBS-M患者腸道內產丁酸菌和產甲烷菌的豐度降低.前者產生的丁酸是重要的短鏈脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA)之一,能為結腸上皮細胞提供能量,并維護腸屏障功能[25].丁酸減少導致腸屏障通透性增加,是IBS重要的發(fā)病機制之一.而產甲烷菌是腸道內處理氫氣的重要微生物[26],其豐度減少可能與IBS患者的胃腸脹氣有關.與之相反,IBS-C患者腸道內產甲烷菌的豐度高于對照組[24,27].動物實驗表明甲烷能減慢小腸運輸,與慢傳輸型便秘密切相關[26].此外,IBS患者乳果糖氫氣結合甲烷呼氣試驗的陽性率顯著高于健康人,提示存在小腸細菌過度生長[28].

上述研究提示,IBS患者存在腸道菌群紊亂,并和臨床癥狀密切相關,但腸道菌群失調和IBS之間的因果關系仍未明確.既往一些研究支持腸道菌群紊亂是IBS的始動因素.首先,胃腸道感染是IBS發(fā)病的重要危險因素之一[18],感染后IBS(post-infection IBS,PI-IBS)在發(fā)病前即有腸道菌群紊亂.其次,精神心理應激是IBS發(fā)病中的重要誘因,多被用于誘導IBS動物模型.研究表明,應激會引起乳酸桿菌和雙歧桿菌的脫落,并促進大腸桿菌的繁殖,進而影響腸道微生態(tài)的穩(wěn)定性[16].最后,移植了IBS-D患者腸道菌群的無菌小鼠表現(xiàn)出腸屏障受損、固有免疫激活、胃腸道傳輸加快和焦慮樣行為等IBS特征性的臨床表型[29].盡管如此,考慮到部分IBS患者癥狀的出現(xiàn)常與攝入特定食物有關,患者往往規(guī)避這類加重癥狀的食物,長此以往可能導致腸道菌群的結構發(fā)生改變,對于腸道菌群失調和IBS發(fā)病的先后關系有待更多研究進一步驗證.

2 腸道菌群參與IBS發(fā)病的可能機制

腸道菌群的改變可引起功能及下游代謝產物的變化,或者通過表達多種病原相關分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP),激活相應的模式識別受體(pattern recognition receptor,PRR),調節(jié)炎癥因子的轉錄,影響IBS的發(fā)生發(fā)展,現(xiàn)分述如下.

2.1 神經遞質 腸-腦軸(gut-brain axis,GBA)是中樞神經系統(tǒng)(central nerve system,CNS)與腸神經系統(tǒng)(enteric nerve system,ENS)之間的神經體液雙向交互網絡,參與調控攝食、睡眠、情緒、免疫等多個生理過程[30].腸道菌群通過GBA影響神經系統(tǒng)發(fā)育與功能,同時CNS參與調控胃腸動力、內臟痛覺感受等消化道生理過程[31].CNS疾病如帕金森病、孤獨癥患者常伴有便秘、腹瀉等消化系統(tǒng)癥狀[32],且腸道菌群失調已被證實參與許多神經精神系統(tǒng)疾病如抑郁癥[33-36]、孤獨癥[37,38]、帕金森病[39,40]的發(fā)生發(fā)展,提示CNS與胃腸道之間的密切聯(lián)系.大量研究證實IBS是腦腸軸調節(jié)失常所致.動物實驗表明[41],急慢性應激可以誘導小鼠出現(xiàn)內臟敏感性增高等IBS表型.前瞻性隊列研究顯示焦慮抑郁是IBS發(fā)病的重要危險因素[42],且隨著胃腸道癥狀的發(fā)生頻率和嚴重程度增加,IBS患者共患焦慮抑郁的比例也逐步增加[43].此外,許多神經遞質如5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)同時調控CNS和胃腸道功能[44].大量研究證實腸道菌群可以通過調控上述神經遞質參與IBS發(fā)病.

2.1.1 5-HT: 5-HT是是重要的神經遞質之一,在中樞參與情緒調節(jié),在外周參與調控胃腸動力、腺體分泌、內臟感受[45].機體超過90%的5-HT來源于消化道,其中大部分由腸嗜鉻細胞(enterochromaffin cell,EC)合成并儲存.色氨酸羥化酶1(tryptophan hydroxylase 1,TPH1)是5-HT合成的限速酶[46].生理狀態(tài)下,5-HT的釋放主要受腸腔內容物的機械和化學刺激調控[47,48],發(fā)揮作用后再經5-HT再攝取轉運體(serotonin reuptake transporter,SERT)回收,避免5-HT能信號過度激活.既往研究證實,IBS患者存在5-HT能信號通路異常.相比健康對照,IBS患者腸粘膜SERT表達減少,5-HT含量增加[49-51].異常激活的5-HT信號促進胃腸分泌,縮短結腸傳輸時間,增加內臟敏感性,進而引起腹瀉、腹痛等IBS典型癥狀.研究表明,腸道菌群參與調控5-HT合成.無菌小鼠腸道內5-HT水平明顯低于正常,而菌群移植能快速恢復5-HT含量[52].Yano等[53]發(fā)現(xiàn),產芽孢菌通過調節(jié)腸腔代謝物的變化誘導EC上調TPH1的表達,促進5-HT合成,引起胃腸動力增加.高5-HT的腸腔環(huán)境又促進產芽孢菌的定植,形成5-HT信號異常激活的正反饋環(huán)[54].此外,多種腸道菌群的代謝產物已被證實可以促進5-HT合成.SCFA可以誘導EC細胞上調TPH1表達,刺激5-HT的生物合成[55].Sugiyama等[56]發(fā)現(xiàn)活潑瘤胃球菌等共生微生物可以表達芳香族氨基酸脫羧酶,產生大量芳香胺,后者激活EC細胞的痕量胺相關受體1(trace amine-associated receptor 1,TAAR1)誘導5-HT合成[57].不僅細菌,腸道真菌同樣參與5-HT信號的調控.Gu等[58]發(fā)現(xiàn)布拉氏酵母菌可以通過激活表皮生長因子受體上調SERT的表達,進而降低5-HT的含量,抑制胃腸動力.

2.1.2 GABA: GABA是重要的抑制性神經遞質,由谷氨酸脫羧酶(glutamic acid decarboxylase,GAD)以谷氨酸為底物催化合成.GABA主要來源于CNS,其信號異常與焦慮障礙、癲癇、失眠、疼痛等疾病相關.同時GABA也是ENS重要的信號分子,參與調控胃腸動力、分泌以及傷害感受[59,60].研究表明[44],IBS-D患者血清中GAD、GABAB受體含量減少,而負責重攝取GABA的轉運體(GABA transporter,GAT)明顯增加,提示IBS-D患者體內GABA能信號受到抑制.部分腸道微生物如雙歧桿菌、乳酸桿菌能直接合成GABA.而IBS患者腸道內雙歧桿菌豐度顯著降低[22],可能導致GABA合成減少.動物實驗顯示,口服表達GAD的乳酸乳球菌或齒雙歧桿菌能緩解大鼠的內臟高敏感性,而這種效應能被GABAB受體拮抗劑廢除[61,62].此外,GABA還具有抗炎活性.經GABA預處理的結腸上皮細胞經脂多糖刺激后,炎癥因子表達減少[63].GABA能信號下調可能與IBS的腸黏膜慢性低度炎癥有關.

2.2 膽汁酸 Meta分析顯示,16.9%-35.3%的IBS-D患者糞便膽汁酸含量升高,表現(xiàn)出膽汁酸吸收不良[64].正常情況下肝臟合成的初級膽汁酸排入腸道后,大部分在回腸經腸肝循環(huán)重吸收,只有約5%進入結腸,在腸道細菌的作用下轉變?yōu)榇渭壞懼?并隨糞便排出體外.到達回腸的膽汁酸,激活回腸上皮細胞的核法尼醇X受體(farnesoid X Receptor,FXR),引起成纖維細胞生長因子19(fibroblast growth factor 19,FGF19)的釋放,后者隨膽汁酸經腸肝循環(huán)回到肝臟,結合成纖維細胞生長因子受體4(fibroblast growth factor receptor 4,FGFR4),抑制膽汁酸合成的限速酶CYP7A1,由此負向調控膽汁酸合成.膽汁酸通過減少鈉離子吸收、增加氯離子分泌從而刺激腸上皮細胞分泌[44],并參與調節(jié)胃腸動力.研究表明,IBS-D患者腸道菌群紊亂繼發(fā)膽汁酸代謝異常,導致腸腔內膽汁酸含量過高,使糞便含水量增加、結腸傳輸加快,引進腹瀉.Zhao等[65]發(fā)現(xiàn)腸道梭菌屬尤其是Clostridium scindens豐度增加與IBS-D患者糞便膽汁酸排泄過多相關.梭菌屬產生的膽汁酸能抑制回腸FGF19的表達,阻斷膽汁酸合成的負反饋調節(jié)[65].與之相反,IBS-C患者糞便膽汁酸含量低于健康人[44].移植了慢傳輸型便秘患者腸道菌群的無菌小鼠腸道內次級膽汁酸的含量減少,而補充脫氧膽酸能恢復小鼠結腸平滑肌的收縮力[66].此外,膽汁酸代謝異常還可能引起腸屏障受損、內臟敏感性增加[67].Hollister等[68]發(fā)現(xiàn),糞便膽汁酸含量和兒童IBS患者的腹痛頻率及嚴重程度呈正相關.研究表明,結合膽紅素經腸道細菌的β葡萄糖醛酸酶作用轉變?yōu)榉墙Y合膽紅素,后者能抑制腸道蛋白酶的活性,對于調節(jié)腸屏障功能及神經元敏化至關重要[69].Edwinson等[69]發(fā)現(xiàn)部分IBS患者糞便中另枝菌屬尤其是Alistipes putredinis豐度明顯降低,伴隨β葡萄糖醛酸酶活性減弱,導致非結合膽紅素生成減少,蛋白酶活性增加,引起腸屏障受損、內臟高敏感性.

2.3 短鏈脂肪酸 SCFA是食物中的可發(fā)酵纖維經腸道細菌發(fā)酵產生的.乙酸、丙酸、丁酸約占SCFA總量的95%[70].SCFA為結腸上皮細胞提供能量,促進其更新和修復,參與維護腸屏障功能,并具有抗炎作用[25].應激誘導的IBS小鼠模型中可以觀察到毛螺菌科等產丁酸菌豐度降低,丁酸代謝通路表達下調,緊密連接蛋白表達減少,而補充人源羅氏菌可以提高結腸丁酸的含量,上調緊密連接蛋白的表達,改善內臟高敏感性[71].臨床研究同樣發(fā)現(xiàn)IBS-D患者腸道內普拉梭菌等SCFA產生菌豐度降低[20],而口服產丁酸梭菌能減少排便次數,改善IBS-D癥狀嚴重程度[72].近期一項多中心RCT顯示,口服雙歧桿菌四聯(lián)活菌片能顯著緩解IBS-D的腹痛和腹瀉,并能提高多種SCFA產生菌的豐度及糞便SCFA含量,提示SCFA對IBS-D的保護作用[19].但也有研究提示SCFA促進IBS的發(fā)生發(fā)展.Ringel-Kulka等[73]發(fā)現(xiàn),糞便SCFA含量和結腸傳輸時間負相關,和排便頻率正相關.動物實驗顯示,乙酸、丁酸灌腸均能誘導持續(xù)的結腸高敏狀態(tài)[74,75].其機制可能與SCFA促進5-HT合成有關[55].5-HT受體拮抗劑被證實可以阻斷丁酸誘導的內臟高敏反應[74].此外,丁酸也可以通過激活背根神經元的MAPKERK1/2信號通路,誘導內臟敏感性增高.值得注意的是,Meta分析顯示IBS患者糞便中的SCFA含量與健康人相比并無顯著差異[76],可能與不同研究納入的IBS亞型差異有關,研究發(fā)現(xiàn)IBS-C患者糞便中多種SCFA含量低于IBS-D患者[77].因此,不同SCFA在不同IBS亞型中的作用可能截然不同,有待更多研究進一步探索.

2.4 組胺 組胺由組氨酸脫羧酶催化組氨酸轉化而成,主要存在于肥大細胞和嗜堿性粒細胞,是過敏反應的重要介質[59].組胺受體包含H1、H2、H3、H4四種亞型,其中H1、H4是調節(jié)胃腸功能的主要受體,H2與胃酸分泌有關[78].研究發(fā)現(xiàn)[79],相比健康人,IBS-D患者結腸黏膜有更多的肥大細胞浸潤,且肥大細胞介質如組胺、色氨酸酶、前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)表達增多[80,81].尿組胺水平和IBS腹痛嚴重程度相關,移植了高尿組胺IBS患者糞便菌群的無菌小鼠會表現(xiàn)出內臟敏感性增高,肥大細胞激活,提示腸道菌群可能通過調節(jié)組胺水平參與IBS發(fā)病.既往研究表明,腸道微生物能直接合成組胺或間接調控肥大細胞激活,使后者脫顆粒釋放組胺.尿組胺含量高的IBS患者,其糞便菌群中富集產氣克雷伯菌,能編碼組氨酸脫羧酶產生大量組胺,進而激活H4受體,驅動肥大細胞募集,誘導內臟高敏感性[82].Botschuijver等[41]發(fā)現(xiàn)應激引起腸道真菌失調,通過真菌細胞壁成分β-葡聚糖激活Dectin-1/Syk信號通路,觸發(fā)肥大細胞脫顆粒,釋放組胺.后者進一步激活感覺神經元的H1受體,引起內臟敏感性增加[83].組胺受體拮抗劑被證實可以改善應激誘導的大鼠內臟敏感性增高[83].臨床研究也顯示H1受體拮抗劑依巴斯汀能有效緩解IBS患者的腹痛癥狀[84].

2.5 PAMP-PRR互作 慢性低度炎癥是IBS重要的病理生理機制之一.相比健康人,IBS患者腸黏膜浸潤的淋巴細胞數目增多[85],促炎的白介素6(interleukin 6,IL-6)、C-X-C基序趨化因子11(C-X-C motif chemokine ligand 11,CXCL-11)、C-X-C基序趨化因子受體3(C-X-C motif chemokine receptor 3,CXCR-3)表達上調,而抗炎的IL-10表達減少[86],提示IBS患者存在促炎-抗炎失衡.研究顯示,腸道微生物通過表達多種病原相關分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP),激活模式識別受體(pattern recognition receptor,PRR),產生的免疫應答與IBS的腸粘膜慢性低度炎癥有關.Shukla等[86]發(fā)現(xiàn),IBS患者腸道Toll樣受體4/5(toll-like receptor 4/5,TLR4/5)表達上調,并和排便頻率正相關.TLR4或其下游轉錄因子NF-κB的抑制劑能顯著下調腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、IL-8的表達,增加IL-10的水平,改善G-菌細胞壁組分脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導的內臟痛覺過敏[87,88].Mallaret等[89]發(fā)現(xiàn)應激誘導的IBS小鼠表現(xiàn)出腸道菌群失調尤其是帶鞭毛的細菌豐度增高,并有TLR5表達上調.直腸內滴注TL5激動劑鞭毛蛋白可引起內臟高敏反應[89].此外,PAMP-TLR相互作用還能影響胃腸動力和腸神經系統(tǒng).用LPS孵育腸神經元細胞,引起NF-κB激活,有助于神經元存活,而用廣譜抗生素清除腸道菌群或敲除TLR4會引起胃腸動力減弱,氮能神經元數目減少[90].Gao等[91]發(fā)現(xiàn)LPS協(xié)同胰蛋白酶可以激活粘膜肥大細胞,引起PGE2的釋放,進而下調SERT,提高腸粘膜5-HT水平.顧湘等[92]發(fā)現(xiàn)具核梭桿菌可能通過外膜蛋白FomA作用于EC細胞的TLR2受體,從而介導5-HT的分泌.接受FomA陽性的大腸桿菌灌胃可以增加IBS小鼠結腸EC細胞的數量,上調腸粘膜TLR2和TPH1表達[92].

3 FMT治療IBS的研究進展

鑒于大量研究支持腸道菌群失調參與了IBS的發(fā)生發(fā)展,以調節(jié)腸道菌群為靶點的治療策略如益生菌、抗生素在臨床實踐中取得了廣泛應用,但療效難以持久且具有較大個體差異性,亟需探索更有效的方法糾正患者的腸道菌群失衡.FMT是指將健康人糞便中的功能菌群,整體移植到患者腸道內,重建新的腸道微生態(tài),已被逐漸用于治療許多菌群紊亂相關的疾病.考慮到腸道菌群數目龐大,相互之間的作用錯綜復雜,目前尚不能明確在IBS中發(fā)揮作用的關鍵物種,因此,將健康人的腸道菌群整體移植到患者體內,可能是修復IBS患者腸道微生態(tài)失衡的最佳策略.近幾年已有許多高質量臨床研究證實了FMT應用于IBS的可行性.2018年一項單中心隨機對照研究(randomized controlled trial,RCT)納入83名中重度IBS-D及IBS-M患者,治療組經腸鏡注入來自健康人的新鮮/冷凍菌液,對照組接受自體糞菌移植.隨訪3 mo,干預組的治療應答率明顯高于對照組,且新鮮菌液和冷凍菌液同樣有效[93].但在治療后12 mo,治療組和安慰劑組的應答率無顯著差異[93],提示療效隨著停藥時間的延長而減弱.同樣是經結腸鏡給藥,Lahtinen等[94]的研究發(fā)現(xiàn)FMT僅能引起短暫的癥狀緩解,治療后12 wk組間有效率無顯著差異.值得注意的是,研究者對受試者治療前后的糞便樣本進行16S rRNA測序分析,發(fā)現(xiàn)FMT使IBS患者的腸道菌群趨近于健康供體,且這種改變較為持久,提示菌群變化和臨床療效間并不平行[94].研究表明[95],部分接受異體FMT治療的患者糞便和結腸黏膜菌群并未發(fā)生顯著變化,反之,自體FMT也可能引起腸菌組成的改變.然而也有研究顯示增加的α多樣性、菌群結構趨向供體的轉變和FMT療效相關[96].因此,菌群變化和療效的相關性有待更多高質量研究進一步探討.

除了經結腸鏡給藥,經上消化道途徑的FMT同樣有效.El-Salhy等[97]納入165名中重度IBS患者,等比例分配至低劑量FMT、高劑量FMT、安慰劑三組,菌液經胃鏡送達十二指腸遠端.隨訪3 mo,相比對照組,治療組的腹部癥狀、疲勞程度和生活質量均明顯改善,且療效呈現(xiàn)劑量相關性[97].研究者進一步對這些患者進行了長達3年的隨訪,發(fā)現(xiàn)FMT能引起顯著而持久的改善,低劑量和高劑量組的3年有效率分別為64.9%和71.8%[23],高于經腸鏡給藥的兩項研究.FMT不僅能改善疾病總體嚴重程度,對單一的IBS癥狀同樣有效.Holvoet等[98]招募了62名伴有嚴重腹脹的難治性IBS-D和IBS-M患者,治療組經鼻腸管注射糞菌混懸液,治療后患者的排便急迫感、腹痛、腹脹均有明顯緩解,排便次數減少.隨訪一年,24名應答者中有19人失效,中位失效時間為4 mo[98],提示FMT治療IBS的遠期療效不佳,與大多數研究一致.Yau等[99]探索了間隔4 wk的重復FMT治療對中國IBS-D患者的有效性,結果顯示治療組和安慰劑組的應答率無統(tǒng)計學差異.

也有研究顯示FMT治療IBS效果不佳.Halkj?r等[100]納入52名中重度IBS患者,治療組連續(xù)口服FMT膠囊12 d,對照組口服食用色素和甘油制成的安慰劑膠囊.研究發(fā)現(xiàn)FMT膠囊雖然能顯著提高IBS患者的腸道菌群多樣性,并使患者的腸道菌群趨近于健康供體,但治療組的有效率及生活質量改善情況均明顯劣于對照組,提示腸菌變化不能完全反映臨床療效[100].另一項以口服膠囊作為FMT給藥途徑的RCT同樣得出了FMT不優(yōu)于安慰劑的陰性結果[101].Meta分析顯示,相比對照組,經中、下消化道行FMT可明顯緩解IBS癥狀,而口服膠囊則無顯著療效[102].

4 影響FMT療效的因素探討

4.1 供體的選擇 選擇合適的供體是FMT成功的關鍵.盡管國內外已有許多指南對FMT供體選擇列出了具體標準[103-105],但通過一系列客觀的實驗室檢查僅能確保治療的安全性而非有效性.部分研究提示供體的菌群特征與FMT治療潰瘍性結腸炎的療效密切相關[106,107].因此有研究將多個供體的糞便混合作為移植物來源[93,100],在一定程度上可能可以發(fā)揮“取長補短”的作用,使物種組成更加多樣均衡,避免單個供體引起療效不佳的情況.而El-Salhy等[23]的研究中使用了超級供體.“超級供體”假說認為存在萬能供體,其來源的FMT有效率遠高于普通供體.研究中發(fā)現(xiàn)該供體的腸道菌群組成在3年的隨訪過程中始終保持穩(wěn)定,研究者認為這是超級供體的腸菌特征之一,但對于超級供體與普通供體在腸菌組成上的區(qū)別并未進一步探討[23].Mizuno等[108]發(fā)現(xiàn)有效供體腸道雙歧桿菌的豐度顯著高于無效供體,但樣本量較小,尚需進一步驗證.Wilson等[109]認為,供體的選擇應依據不同疾病的腸菌紊亂特點而定.而IBS不同亞型、甚至同一亞型的不同個體的腸道菌群組成可能不盡相同.因此,針對IBS,是否存在超級供體,其腸道菌群特征如何,以及是否存在特定物種或代謝物能反映IBS腸菌供體的優(yōu)良程度,都有待研究進一步探討.

4.2 糞便處理流程 目前已發(fā)表的幾篇國外RCT和部分國內研究多采用手工制菌[95,98,100,110],而國內部分研究已應用自動化設備代替手工操作[111].無論是手工還是機器,糞菌分離的基本步驟一般是加入生理鹽水、攪拌、過濾,但操作過程中的具體細節(jié),比如糞便和生理鹽水的配比、攪拌的轉速及時間、濾網的孔徑、是否加甘油作為冷凍保護劑、是否離心富集等,都缺乏研究數據支持,也無規(guī)范統(tǒng)一的標準.此外,操作過程中的環(huán)境因素如氧氣含量、溫度,人為因素如操作污染也會影響分離出的腸菌的多樣性和組成,從而影響FMT的療效.再者,雖然Johnsen等[93]發(fā)現(xiàn)新鮮菌液和冷凍菌液同樣有效,但糞便或菌液冷凍后復溶是否會影響分離出的菌群的含量和活性進而影響療效,尚需進一步研究證實.不同研究的糞便處理流程不同,導致研究結論可比性差.

4.3 FMT給藥方法 FMT的給藥途徑有多種,包括經上消化道(胃鏡、鼻空腸管等)、經下消化道(結腸鏡、結腸置管、保留灌腸等)、口服膠囊等[112].雖然不同給藥途徑對FMT治療IBS的療效差異尚無定論,但以口服膠囊作為給藥途徑的兩項RCT均得出FMT不優(yōu)于安慰劑的結論[100,101].膠囊FMT療效不佳的原因可能有以下幾個方面: 首先,人體腸道微生物有很大比例是專性厭氧菌,而糞便排出體外后長時間暴露在有氧大氣中將造成這部分微生物失活,加之溫度等外在條件的改變又使部分微生物大量繁殖,導致最終的移植物和供體原本的菌群組成相差甚遠.而膠囊形式的移植物制作耗時較腸菌懸液長,若不嚴格控制操作條件更易造成微生物組成改變,導致療效減弱.El-Salhy等[23]認為控制樣品溫度是FMT成功的重要因素之一.該研究中糞便樣本一經排出盡快冷藏,移植當天在4 ℃下解凍、處理,這樣可以保證專性厭氧菌的活性[23].其次,膠囊可能在上消化道分解,使移植入的腸菌受到胃酸、胰酶的影響而失活[113].Aroniadis等[101]為了減弱這種影響,讓患者在FMT治療前三天每天口服質子泵抑制劑,但這種做法的科學性有待進一步研究驗證.盡管如此,口服腸菌膠囊作為FMT給藥途徑之一,仍有便捷、創(chuàng)傷小、無需住院治療等優(yōu)點,適用于內鏡檢查有禁忌的病人.不同給藥途徑對療效的影響,也需要更多研究進一步探索.

此外,不同研究的單次給藥劑量、給藥頻率存在巨大差異.有研究顯示FMT的療效呈現(xiàn)劑量依賴性,高劑量組的有效率高于低劑量組[97].然而不同研究間單次給藥劑量不具有可比性,有的研究以初始的糞便質量為標準[95,97,100,101],有的研究以腸菌懸液的體積為標準[98],但對其中包含的微生物濃度及活菌比例沒有詳細描述.再者,對于腸菌移植前是否要使用瀉藥進行腸道準備、經下消化道途徑給藥時是否要在移植后使用止瀉藥以保留移植物不被排出,這些臨床實踐中的問題尚無定論,但都可能影響FMT的療效.

4.4 其他 FMT治療IBS的療效具有較大個體差異性,但潛在的影響因素不得而知.Halkj?r等[100]分析治療前后患者的腸道菌群,發(fā)現(xiàn)FMT治療組患者腸道菌群的α多樣性增加,菌群組成趨近于供體,但癥狀無明顯改善,提示腸道菌群的變化和癥狀緩解并不平行.Schmidt等[114]通過分析316份FMT臨床和宏基因組學數據,發(fā)現(xiàn)FMT的療效和供體菌株的定植、受體菌種的置換無關,支持上述假說.但也有研究得出相反的結論.Ianiro等[115]對涵蓋了8種疾病、226組配對的FMT供體、受體(包括治療前、后)的宏基因組數據進行了分析,發(fā)現(xiàn)菌群植入率和臨床療效相關.Holvoet等[98]對比治療有效的患者和無效者的腸道菌群,發(fā)現(xiàn)有效者基線腸菌α多樣性高于無效者,且二者的菌群組成也存在顯著差異.IBS患者治療前的腸道菌群組成越接近其所接受的移植樣本,治療效果越好[98].因此,腸道菌群的變化和FMT療效的關系、是否存在能夠預測療效的關鍵物種或代謝物,這些問題都有待進一步探索.

5 結論

IBS患者存在腸道菌群紊亂,導致下游多種代謝產物的含量發(fā)生變化,并通過PAMP激活PRR,擾亂促炎-抗炎平衡,進而引起GBA互動異常、胃腸動力失調、腸屏障受損、內臟敏感性增高、腸道免疫激活等一系列病理生理改變,最終驅動IBS的發(fā)生.其中,不同病理生理機制之間并非完全獨立,而是存在交叉.值得注意的是,IBS作為一種異質性疾病,不同亞型甚至不同個體的發(fā)病機制可能截然不同.因此,單一的物種豐度、代謝物含量或信號通路的變化往往不適用于所有患者,這或許能解釋為什么一些代謝物如SCFA在不同IBS患者中的變化趨勢相反,這也是靶向腸道菌群的治療如益生菌、FMT的療效具有很大個體差異的原因之一.

FMT作為現(xiàn)有逆轉腸道菌群紊亂的最佳策略,在國內外多個臨床研究中顯示出巨大的應用價值,但仍然存在許多問題有待解決: 首先,FMT對于我國IBS患者的療效及安全性尚需更大樣本、高級別的研究證據支持,尤其是不同亞型間的療效差異.其次,不同糞菌提取方法、給入途徑、給藥劑量的選擇需要研究證據加以指導,FMT的操作流程需要更加規(guī)范化、科學化,這樣才能增加不同研究間的可比性.最后,FMT的遠期療效和安全性需要更長時間的隨訪數據支持.解決這些問題將有助于今后臨床實踐中FMT的推廣.