造血干細胞移植相關的移植物抗宿主病腸道菌群失調(diào)機制及治療分析

岑錫侃 戴澤 周玉平*

造血干細胞移植（Hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）是將自身或捐贈者身體中健康造血干細胞輸注到受體體內(nèi)的一種治療方式，是治療各種惡性腫瘤尤其是血液腫瘤最主要的方法［1］。但在某些情況下，接受HSCT 治療后患者會出現(xiàn)嚴重的不良反應，其中移植物抗宿主?。℅raft versushost disease，GvHD）是最嚴重的一種［2］。近年的研究發(fā)現(xiàn)HSCT 治療后GvHD 等不良反應與腸道菌群之間存在密切的聯(lián)系。GvHD 患者腸道菌群的α 多樣性低于健康人［3］。研究發(fā)現(xiàn)，螺桿菌科的存在與急性GvHD 風險降低相關，而腸球菌科和葡萄球菌科與GvHD 發(fā)病率增加相關；GvHD 患者便乳酸桿菌相對減少，葡萄球菌相對升高［4］。在這篇綜述中，作者總結了造血干細胞移植相關的GvHD 患者腸道菌群失衡的可能機制及不良預后，并討論了基于腸道菌群的治療策略及未來展望。

1 GvHD腸道菌群失調(diào)的可能機制

1.1 HSCT 重塑腸道菌群 接受HSCT 治療的患者，其腸道微生物群發(fā)生顯著變化。一項涉及88 例HSCT 患兒的觀察性研究發(fā)現(xiàn)，造血干細胞移植過程的早期，其糞便樣本即顯示出明顯的菌群失衡。其中擬桿菌、瘤胃球菌和產(chǎn)丁酸菌的比例降低，但變形桿菌的比例增加［5］。一項涵蓋了17 例自體HSCT患者和18 例異體HSCT 患者的研究報道稱，在移植后的第14天和第28 天，兩組患者的微生物組多樣性均下降，但在100 d 后均恢復到了基線水平［6］。腸道菌群的組成也具有高度的時間動態(tài)性，移植前特征是梭狀芽胞桿菌XIVa、擬桿菌和螺桿菌豐度較高，移植后鏈球菌和葡萄球菌豐度較高［7］。以上研究表明在接受HSCT 治療后，患者腸道菌群失衡，多樣性顯著下降，可能是并發(fā)GvHD 的潛在危險因素。

1.2 抗生素的應用 HSCT 后常規(guī)需要預防性使用抗生素，抗生素的使用會對患者的腸道菌群結構有重大影響，這可能進一步加速了GvHD 的發(fā)生［8］。在對233 例HSCT 患者的回顧性分析中發(fā)現(xiàn)，使用抗生素后腸道菌群的多樣性和豐度均有不同程度的下降，廣譜β-內(nèi)酰胺類抗生素對腸道微生態(tài)的破壞最為嚴重［9］。此外，抗生素應用的時間節(jié)點也能影響腸道菌群，與HSCT 治療后相比，在HSCT 治療前使用抗生素可能對腸道菌群的多樣性造成更嚴重的損害［10］?？股貞每赡芡ㄟ^改變腸道菌群影響GvHD 的發(fā)生，為此，應該強化HSCT 患者抗生素應用共識，制定更加個性的治療方案，臨床減少不必要的抗生素應用。

1.3 營養(yǎng)治療 HSCT 治療后需要進行營養(yǎng)補充。一項隨機對照試驗分析了補充腸外營養(yǎng)和腸內(nèi)營養(yǎng)的HSCT 患者腸道菌群多樣性，HSCT 治療后收集患者的糞便樣本，發(fā)現(xiàn)在接受口服營養(yǎng)補充劑的患者中，表現(xiàn)出豐富的腸道菌群生物多樣性，糞桿菌和大白芽孢桿菌的相對豐度更高［11］。通過分析SCFA 的生產(chǎn)能力，腸內(nèi)營養(yǎng)組比腸外營養(yǎng)組在腸道菌群結構和功能上恢復得更快［12］。由此可見，相較于腸外營養(yǎng)，腸內(nèi)營養(yǎng)對于維護腸道菌群穩(wěn)態(tài)更有幫助，我們在保證其治療規(guī)范的同時應盡早給予腸內(nèi)補充劑，減少GvHD 發(fā)生的風險。

2 GvHD腸道菌群失調(diào)與疾病預后相關

2.1 減緩造血系統(tǒng)恢復 通過對894 例同種異體造血干細胞移植患者的2,067 份糞便樣本和2,370 份外周血樣本進行16S rRNA 測序和流式細胞術數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，腸道菌群多樣性越豐富的患者，其移植后早期淋巴生成功能越好，并指出CD4+T細胞量是移植患者3 個月后腸菌多樣性的獨立預測指標［13］。在一項多中心隨機Ⅱ期臨床實驗中，研究者們評估了糞菌移植對血液系統(tǒng)腫瘤HSCT 后GvHD 發(fā)生的影響，該研究證實糞菌移植能改善腸菌多樣性，減少GvHD 發(fā)生率，促進血小板及淋巴細胞的恢復［14］。

2.2 干擾膳食營養(yǎng)吸收 一項涉及同系和同種異體造血干細胞移植小鼠模型的研究表明，腸道菌群可能會通過測量腸內(nèi)容物的熱量，來改變膳食營養(yǎng)成分吸收的比例，從而影響HSCT 后造血干細胞的重塑［15］。另一項小鼠同系HSCT 動物研究表明，在破壞腸道菌群后，膳食能量吸收和內(nèi)臟脂肪儲存減少，從而抑制HSCT 后造血干細胞的重塑；然而補充蔗糖可以通過增加飲食中的能量攝入來逆轉這種影響［16］。

2.3 影響免疫應答 腸道菌群及其代謝物可影響1 型調(diào)節(jié)性T 細胞和FoxP3 調(diào)節(jié)性T 細胞產(chǎn)生白細胞介素10，白細胞介素10 的缺乏常導致異常的免疫反應［17］。有研究采用16S rRNA 基因測序和流式細胞術，檢測32 例患有GvHD 和49 例無GvHD 的HSCT 患者的腸道菌群和外周血CD4+T 細胞，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性T 細胞/輔助性T 細胞失衡與GvHD 相關，這些患者中乳桿菌科和瘤胃球菌科減少，腸桿菌科增多［18］。白細胞介素17A 可以預防或緩解晚期GvHD，但相關產(chǎn)白細胞介素17A 的腸道菌群改變又可以逆轉這種效應［19］。

2.4 預測患者生存率 最近《Blood》上發(fā)表的一項隊列研究結果顯示［20］，通過16S rRNA 測序分析90 例接受同種異體造血干細胞移植的兒童，發(fā)現(xiàn)菌群多樣性高者富含瘤胃球菌科和顫螺菌科，產(chǎn)短鏈脂肪酸菌為關鍵菌屬；菌群多樣性低者富含腸球菌屬、腸桿菌屬、埃希氏桿菌屬-志賀菌屬。相比于移植前菌群多樣性低者，菌群多樣性高者總生存率升高，II-IV 級及III-IV 級急性移植物抗宿主病累積發(fā)生率降低。另一項針對HSCT 后發(fā)生GvHD 患者的研究表明，通過收集0～4期GvHD 患者長達1 年的糞便，發(fā)現(xiàn)3～4 期GvHD 患者隨時間推移其腸道微生物群變化更加明顯，這賦予我們預測患者生存率新的意義［21］。

3 GVHD腸道菌群失調(diào)的干預策略

3.1 腸道菌群移植 糞便菌群移植（faecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）是通過重塑腸道微生物群來治療腸道微生態(tài)失調(diào)相關疾病的核心療法。接受FMT 的HSCT 患者，其腸道菌群的多樣性和豐度在一定程度上增加，不良結局（GvHD和細菌感染）發(fā)生率降低［22］。有病例報告顯示，3 例HSCT難治性GvHD 患者均有不同程度的癥狀緩解，且HSCT 患者接受FMT 后發(fā)生的不良事件與FMT 無直接關系［23］。另一項臨床試驗中，接受FMT 治療的15 例患者中，10 例在1 個月內(nèi)完全緩解，同時腸道菌群多樣性得到恢復，有益菌豐度增加；其中有6 例患者正在使用免疫抑制劑，F(xiàn)MT 可以安全減少免疫抑制劑的用量［24］。但是，F(xiàn)MT 試驗還面臨了一些挑戰(zhàn)，如確定合適的FMT 供體、確定最佳的移植劑量和移植途徑等。

3.2 口服益生菌或益生元 益生元、益生菌最常用于恢復患者受損的腸道微生物群，并減輕其對HSCT 后恢復的影響。多項臨床觀察發(fā)現(xiàn)，HSCT 患者口服益生元或益生菌對預防并發(fā)癥有一定效果。將抗酶解淀粉和益生元混合物經(jīng)口喂給異體HSCT 患者，28 d 后發(fā)現(xiàn)，益生元的攝入減輕了腸道黏膜損傷，恢復了腸道菌群紊亂。所有益生元攝入患者的aGvHD 綜合分級和aGvHD 2～4 級的發(fā)生率均有所降低［25］。益生菌或益生元的作用不僅涉及腸道，研究發(fā)現(xiàn)口服益生菌或益生元后皮膚aGvHD、HSCT 后菌血癥/敗血癥的發(fā)病率也顯著降低［26］。

3.3 其他干預措施 一項涉及149 例HSCT 患者和401 份糞便樣本的研究顯示，在同一房間的患者糞便中觀察到了共生免疫調(diào)節(jié)菌（如粘液性阿克曼氏菌和赫瓦氏桿菌）的傳播，表明HSCT 患者應盡早與健康人接觸，加速腸道菌群穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)［27］。接受HSCT 治療后，盡早、適當?shù)脑簝?nèi)運動也可以改善HSCT 患者腸道微生物群的α 多樣性，從而減少GvHD的發(fā)生概率［28］。上述方式更適用于輕度腸道菌群失調(diào)或者為預防腸道菌群失調(diào)的個體，使患者心身同時得到改善。

4 總結和展望

腸道菌群為GvHD 的研究及干預策略提供了新的思路。GvHD 患者腸道菌群顯著失衡，究其原因，既有其腸道菌群受到HSCT 疾病本身的影響，也有相關的多種治療干預措施等協(xié)同因素的影響，從而導致腸道微生態(tài)重構，促進HSCT 治療后GvHD 等不良反應發(fā)生。由于腸道菌群失調(diào)影響患者預后，通過深入研究腸道菌群與HSCT 相互作用的機制，制定預防或治療GvHD 發(fā)生的干預策略具有重要意義。腸道菌群移植技術進展較快，已進入了更為安全標準的“洗滌腸道菌群移植”時代［29］，口服腸菌膠囊也已進入臨床試驗，F(xiàn)MT 移植途徑更為多樣和便捷，F(xiàn)MT 有望成為GvHD 的重要一線治療措施。但需要指出的是，由于基礎疾病及患者免疫狀態(tài)低下，HSCT 治療后的患者在接受FMT 時需要更加謹慎。FMT治療GvHD 長期的安全性和有效性仍需進一步驗證，在糞菌的供體選擇及移植途徑等方面，可能還需要更個性化的方案。