糞菌移植技術的研究進展及其應用

【摘要】糞菌移植（FMT）是對于艱難梭菌感染（CDI）較為成熟且有效的治療措施，其在其他疾病治療中也發(fā)揮著重要作用。近年來，針對于FMT建立糞便庫，改善篩選標準，調(diào)整儲存應用方式，提升了FMT的穩(wěn)定性與有效性。隨著對于FMT的深入了解，本文闡述了FMT的歷史發(fā)展過程，糞便準備及應用方式，以及目前的應用領域與發(fā)展前景，并總結了部分疾病使用FMT后數(shù)年后的生存率、長期有效性及可能的不良事件發(fā)生情況，以為臨床豐富FMT的使用范圍，為疾病治療提供熱點話題，打開新思路，帶來更多可能。

【關鍵詞】糞菌移植 ; 艱難梭菌感染 ; 腸道菌群

【中圖分類號】R378 【文獻標識碼】A 【文章編號】2096-3718.2024.02.0127.04

DOI：10.3969/j.issn.2096-3718.2024.02.039

糞菌移植（FMT）又稱腸道微生物移植、糞便治療，F(xiàn)MT是通過各種方式將健康捐贈者的糞便菌群移植入患者消化道內(nèi)，旨在重建患者腸道菌群從而達到對腸道內(nèi)外疾病治療的目的。人體微生物群是對人體內(nèi)部與體表所有微生物有機體的總稱，其概念是從“人體正常菌群”演變而來。人體微生物群在黏膜器官分布最多，如口腔和腸道[1]。腸道菌群還可以稱為人體“第二基因組”，腸道內(nèi)含有大量的微生物，如細菌、真菌等。據(jù)研究估計，人結腸中所含微生物約占人體全部微生物的70% [2]，這些微生物還存在巨大的個體差異，有研究將其個體差異性與人類的健康和疾病的表現(xiàn)聯(lián)系起來[3]。腸道微生物對宿主的健康至關重要，其不僅可以改善宿主營養(yǎng)、調(diào)節(jié)代謝，還可以調(diào)控腸道上皮發(fā)育、誘導先天性免疫等，其功能相當于機體的一個重要“器官”。目前有研究指出，腸道菌群失調(diào)不僅會引起相應的胃腸道疾病，其與多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病也存在一定的關系[4]。人們對于腸道菌群的認知日益完善深刻，也引發(fā)了對于疾病治療方面的深層次探索，其中日益發(fā)展的便是FMT。因此，本文就FMT的研究進展及其應用作一綜述，為臨床FMT的應用提供新思路。

1 FMT的發(fā)展

FMT的概念發(fā)展可追溯到東晉時期，葛洪編著的《肘后備急方》曾記載用新鮮糞汁或發(fā)酵糞水治療疾病[5]。明朝時期李時珍所著的《本草綱目》中記載了人糞治病的療方多達20多種，也強調(diào)了采用發(fā)酵糞便上清液和新鮮糞清治療疾病[6]。1958年，美國外科醫(yī)師EISEMAN等[7]通過FMT對患有嚴重偽膜性腸炎的4名患者進行治療，并取得了良好療效。自1978年后，艱難梭菌感染（clostridium difficile indection，CDI）被認為是偽膜性腸炎的主要原因，并與抗生素的使用密切相關，于是FMT逐漸得到重視[8-9]。后期經(jīng)西醫(yī)療法的改進，F(xiàn)MT應用于CDI的治療，相較于過去的方式，糞菌從獲得、提純到應用的過程均嚴格把控，使用后療效顯著，安全性更高[10]。至此，F(xiàn)MT開始在各種腸道菌群失調(diào)引起的胃腸道疾病中嘗試，與此同時，各學者也在其他領域開始嘗試并獲得了一定的突破。在2018年有學者將FMT用于幫助糖尿病神經(jīng)病變患者控制血糖[11]。2021年曾有學者針對于FMT治療腸易激綜合征的療效從多方面尋找原因[12]；2022年有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT可能對人類腸道細菌膽汁酸的代謝有影響[13]。

2 糞便準備及應用方式

從糞菌的獲得到制備，并安全抵達腸道后發(fā)揮作用的過程，均需嚴格把控。人們致力于尋找最佳糞便捐贈者，獲得最使患者受益的糞菌保存方式，篩選最適合患者的應用方式，使糞菌抵達體內(nèi)后發(fā)揮最大作用。因此，用于FMT的糞便大部分來自健康的捐贈者，且捐贈者需要通過多方面評估，如胃腸道病原體篩查、血液篩查及心理健康狀況評估，確保糞便不會成為傳染疾病的載體對受試者產(chǎn)生危害[14]。之后通過一套全自動化的機器進行分離，經(jīng)注水、攪拌、過濾、離心、沉淀等多項步驟，得到純化的細菌[15]。純化后的細菌可通過冷凍、冷藏或保存液保存法等方式用于常溫條件下的樣品采集、儲存和運輸[16]。微晶纖維顆粒是一種自由流動的材料，可以為細菌提供保護，使用微晶纖維顆粒作為濃縮過濾新鮮糞便的吸附劑，可使糞便在干燥的環(huán)境中保持微生物群的活力及其多樣性。臨床常見FMT途徑包括上、下消化道，具體有通過鼻胃/鼻空腸管、口服膠囊、食管胃十二指腸鏡、結腸鏡、灌腸、內(nèi)窺鏡（經(jīng)內(nèi)鏡腸道植管術、經(jīng)皮內(nèi)窺鏡盲腸造口術）等方式到達體內(nèi)發(fā)揮作用，需根據(jù)患者的耐受情況、病變部位以及疾病特點選擇最佳方式。

3 FMT的應用

3.1 FMT在消化系統(tǒng)疾病中的應用 艱難梭菌是一種機會致病菌，通常會在人胃腸道菌群多樣性減少時導致CDI，復發(fā)率高，不易治愈。目前，F(xiàn)MT已成為治療CDI的成熟療法，治療效果佳、復發(fā)率低，是目前達成共識的確定使用FMT唯一治療機制明確的疾病。2013年美國臨床醫(yī)學指南將FMT列入復發(fā)型CDI的治療[17]。但FMT治療炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）、慢性結腸炎、活動性潰瘍等相關胃腸道疾病的有效率有較大差別[18]。眾說紛紜，其預后及數(shù)周隨訪的復發(fā)率數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，患者在短時間內(nèi)獲得緩解后無其他反應，但關于其作用時間，移植后的長期安全性還有待進一步研究。在FMT用于治療克羅恩病的研究中，觀察患者6周內(nèi)腸道內(nèi)菌群水平無顯著增加，但患者癥狀得到一定緩解，其治療前后對比無統(tǒng)計學意義，但也無法據(jù)此證明FMT對于克羅恩病不存在效果，確切的證據(jù)還需進一步研究[19]。

3.2 FMT在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應用 腸道 - 微生物組 - 腦軸相關機制的發(fā)現(xiàn)，為FMT應用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新思路。腦卒中患者發(fā)病后，疾病發(fā)病時間、搶救后干預、患者本身狀態(tài)均會影響患者預后，神經(jīng)元損傷會引起各種肢體活動障礙，患者通常需要面對巨額康復費用，數(shù)年如一日訓練增加患者及家人的心理與經(jīng)濟負擔。有研究指出，腸道菌群可影響卒中患者預后，通過腸道 - 微生物組 - 腦軸的相關機制影響腸道微生物群后進一步改善患者認知[20]。此可為FMT治療腦卒中，促進患者后續(xù)康復提供更多可能。PARK等[21]將FMT應用于神經(jīng)退行性病變的疾病，如阿爾茨海默氏癥癡呆并患有嚴重CDI的90歲女性中，患者的認知功能和煩躁情緒得到了顯著改善，癡呆評分得到有效提高。在抑郁癥的診療中，長期的抑郁狀態(tài)及軀體化的改變，使患者陷入疾病狀態(tài)無法自我扭轉(zhuǎn)，抑郁癥患者腸道微生物及其代謝產(chǎn)物能夠影響宿主5-羥色胺水平并促進患者產(chǎn)生抑郁癥狀，通過研究其腸道內(nèi)菌群組成，嘗試在抑郁癥人群中使用FMT，相較于益生菌的短期效應，F(xiàn)MT的作用時間更持久，因此可通過FMT調(diào)節(jié)患者腸道菌群的代謝來調(diào)節(jié)其神經(jīng)生物學和行為改變[22]。自閉癥是一種神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)導致的發(fā)育障礙疾病，對小兒自閉癥沒有認知的家長，單純將患兒的狀態(tài)歸結為發(fā)育較慢的正常狀態(tài)，影響其最佳干預年齡時間，隨著年齡增長，為自閉癥的治療帶來了困難。有研究指出，F(xiàn)MT通過誘導微生物群產(chǎn)生與正常兒童體內(nèi)的相似的菌群，不僅可改善其胃腸道狀態(tài)還可使自閉癥癥狀得到顯著緩解[23]。腸道 - 微生物組 - 腦軸相關機制經(jīng)FMT改變糞便中的微生物群組，操縱腸道微生物群為神經(jīng)系統(tǒng)相關疾病的治療提供了新思路。

3.3 FMT在自身免疫性疾病中的應用 1型糖尿病是一種自身免疫介導導致胰島素分泌減少或絕對缺乏的疾病，患者需依賴外源性的胰島素治療，改善患者病情延緩各類并發(fā)癥的發(fā)生，提高患者生存質(zhì)量。研究表明，F(xiàn)MT能夠通過重建1型糖尿病患者的腸道菌群，增加有益菌、減少有害菌，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，恢復腸道菌群的血糖調(diào)節(jié)能力、膽汁酸調(diào)節(jié)能力，提高短鏈脂肪酸水平，從而能有效改善機體的炎癥狀態(tài)，提高胰島素敏感性，延緩1型糖尿病疾病的進展[24]。有研究提出，F(xiàn)MT通過調(diào)查肥胖者的腸道微生物組，確定肥胖者的特定微生物組譜，為闡明肥胖表型中的腸道 - 微生物組 - 腦軸通路奠定了基礎[25]。在確認此研究產(chǎn)生的假設成立的基礎上，可以基于微生物組生成精確干預措施，對個體化菌群進行精準設計，重新連接微生物網(wǎng)絡以支持健康的飲食 - 微生物組 - 腸道 - 腦軸，從而對抗肥胖及相關并發(fā)癥，為肥胖人士帶來有效治療手段。但有案例通過為肥胖成人以口服膠囊的形式給藥持續(xù)至少12周，結局并未觀察到臨床顯著的代謝效應[26]。此類研究屬于FMT的全新領域，是否與個體化差異有關還有待進一步發(fā)掘。

3.4 FMT在動物實驗中的嘗試 FMT在小鼠中的多種嘗試進一步為其開放了可挖掘空間。將幼?。?周齡）小鼠的FMT到老年（42周齡）小鼠體內(nèi)，試圖觀察其對卵巢細胞功能的影響，F(xiàn)MT通過改善衰老卵巢的免疫微環(huán)境，減少巨噬細胞及其衍生的炎癥細胞，可達到延緩卵巢衰老的目的[27]。針對于犬類的慢性腸病使糞菌通過口服凍干的方式到達其體內(nèi)，根據(jù)犬慢性腸病臨床活動指數(shù)變化和微生物多樣性指標評估FMT的效應結果，指數(shù)的顯著下降提醒FMT在犬類腸道疾病中的嘗試還存在更多可能[28]。周迎等[29]探討了FMT對非肥胖糖尿病小鼠發(fā)生1型糖尿病的影響及相關機制，F(xiàn)MT可減輕非肥胖糖尿病小鼠的胰島炎并減緩1型糖尿病的發(fā)生，其機制可能與FMT重塑非肥胖糖尿病小鼠腸道菌群，并改善腸屏障功能、影響腸 - 胰腺免疫軸的免疫反應、糾正氨基酸代謝紊亂、減少支鏈氨基酸的蓄積有關。有研究嘗試將健康人的FMT到小鼠體內(nèi)，探究腸道微生物群與帕金森病之間的病理機制關系，結果表明，來自健康人類FMT通過抑制小膠質(zhì)細胞增生和星形膠質(zhì)細胞病，通過腺苷酸激活蛋白激酶/超氧化物歧化酶2途徑改善線粒體損傷，并恢復黑質(zhì)紋狀體周細胞的喪失，來糾正腸道菌群失調(diào)和改善神經(jīng)變性，為FMT在帕金森臨床治療中的潛在應用提供了證據(jù)[30]。WANG等[31]通過四氯化碳建立大鼠肝性腦病模型，表明FMT能夠治療慢性肝功能衰竭引起的肝性腦病，可通過減少白細胞介素-6、腫瘤壞死因子等在內(nèi)的促炎因子的表達，降低Toll樣受體4（TLR4）/Toll樣受體9（TLR9）的肝臟表達，觸發(fā)緊密連接蛋白的表達，減輕全身炎癥和降低腸道通透性，從而延遲大鼠肝性腦病進展。

4 FMT的安全性

目前研究報道關于FMT后短時間內(nèi)出現(xiàn)的輕微不良反應包括腹部不適、腹瀉、便秘及低熱，但在經(jīng)藥物的簡單治療后可恢復或呈現(xiàn)為自限性對患者無影響，部分研究報告提出這可能與患者本身處于免疫力低下的狀態(tài)有關，或是疾病危重程度存在差異[32-33]。由于糞便捐贈者需要經(jīng)過嚴苛的篩選，并未有研究報告經(jīng)糞菌傳播的傳染?。ㄈ绫透窝?、艾滋病等），其他根據(jù)腸道微生物群的改變可能誘導的慢性疾?。ㄈ缣悄虿?、肥胖、自閉癥等）的發(fā)生，其機制與疾病源頭追溯也較困難，也并未有研究報告相關案例，還需進一步探究。以下為部分安全性實踐的報告。

在輕至中度潰瘍性結腸炎患者中，先使用FMT聯(lián)合抗炎飲食（FMT-AID）的療法，使患者再進行單獨抗炎飲食，研究表明，此方法可有效誘導和維持緩解結腸炎癥狀超過1年，與臨床常用的優(yōu)化標準治療藥物（SMT）相比，F(xiàn)MT在23周和48周隨訪中的數(shù)據(jù)均優(yōu)于SMT，作用長期有效且不存在嚴重不良反應[34]。另一項對腸易激綜合征（irritable bowel syndrome， IBS）患者經(jīng)FMT后長達3年隨訪研究，通過測定其糞便樣本，并利用問卷調(diào)查患者基線以及FMT后5年和2年后的信息，結果表明，與安慰組患者進行對比，F(xiàn)MT后的患者生存質(zhì)量更高且腸內(nèi)菌群失調(diào)指數(shù)顯著下降，患者病情及生存質(zhì)量顯著提高，輕微的不良反應事件進一步證明了其安全有效性[35]。FMT應用于自閉癥譜系障礙（autism spectrum disorder， ASD）的治療，研究納入

328名6至9歲兒童且記錄其基線資料和FMT后在預設定的時間點記錄結果，并通過四項量表分析其最后得分；結果顯示，在第26及36個月時基線水平顯著提高，基本可保持至第60個月，患者病情無惡化趨勢，正確引導后有效改善，輕至中度不良反應在停止FMT后緩解或消失，未造成不良事件的發(fā)生，進一步證明FMT的長期有效性[36]。

5 小結與展望

FMT是目前較為有效且安全治愈胃腸道疾病的方法之一，隨著研究的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對于FMT的運用方式有更豐富的探索。研究呈現(xiàn)的關于長期隨訪的結局，時間均長于12個月或更長，旨在尋找其長期有效的時間期限，也意在尋找基于現(xiàn)代水平的供體篩選及保存水平，目的是將移植的不適感降到最低，使患者受益更大，獲得長期安全有效的最佳結局。但是否會發(fā)生傳染疾病或是致死的中毒不良事件仍需要進一步在嘗試中尋求結果。人類針對于腸道菌群的研究逐漸深入，多領域研究與其發(fā)展息息相關，F(xiàn)MT可為疾病提供更多解題思路。目前FMT的研究雖不限于胃腸道相關，但其他疾病仍缺少證據(jù)及不良反應的分析，仍需大量研究證明其可實施性、安全性及有效性。綜合過往經(jīng)驗不斷明確未來發(fā)展方向，F(xiàn)MT前景有待進一步探究。

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