糞菌移植治療腸道微生態失調所致疾病的研究進展

曾雪芹　陳悅　張湘卓　周俊鵬　白玉豪　吳航宇　李杰　陳伶利

〔摘要〕 腸道中數以億計的微生物構成腸道微生態。腸道微生態在失衡時會引起多種腸道內外疾病。糞菌移植作為一種有效的治療方法在傳統中醫中早有應用，近年來重新引起廣泛關注。由于該治療方法可以糾正腸道微生態紊亂，所以在治療腸道相關疾病中效果最為突出。臨床醫師和科研人員的不斷研究發現，糞便移植不僅能治療腸道相關疾病，而且在代謝性、心血管、神經性等疾病的治療上漸露頭角。本文從糞菌移植的歷史、相關疾病、治療措施及未來前景等方面結合國內外最新研究進展進行綜述，為糞菌移植相關研究和臨床應用提供借鑒。

〔關鍵詞〕 糞菌移植;腸道菌群;腸道微生態失調

〔中圖分類號〕R333.3;R26? ? ? ?〔文獻標志碼〕A? ? ? ?〔文章編號〕doi：10.3969/j.issn.1674-070X.2019.01.029

Research Advances in Fecal Microbiota Transplantation for Diseases Associated with Gut Dysbiosis

ZENG Xueqin， CHEN Yue， ZHANG Xiangzhuo， ZHOU Junpeng， BAI Yuhao， WU Hangyu， LI Jie*， CHEN Lingli*

（Hunan University of Traditional Chinese Medicine， Changsha， Hunan 410208， China）

〔Abstract〕 Intestinal microecology consists of billions of gut microorganisms. Gut dysbiosis is thought to play a key role in the development of a variety of diseases. Fecal microbiota transplantation， as an effective treatment that has long been used in traditional Chinese medicine， has recently attracted widespread attention again. With the effect of correcting gut dysbiosis， it is the most effective treatment of gut-associated diseases. The studies by clinicians and researchers have found that fecal microbiota transplantation can not only treat gut-associated diseases， but also be helpful in the treatment of metabolic， cardiovascular， and neurological diseases. This article reviews the history， related diseases， therapeutic measures， and prospect of fecal microbiota transplantation， as well as the latest research advances in this field， providing a reference for the study and clinical application of fecal microbiota transplantation.

〔Keywords〕 fecal microbiota transplantation; intestinal microecology; gut dysbiosis

人體腸道中的微生物種類繁多，在腸道中長期保持一個動態平衡的狀態，在這種動態平衡穩定的狀態下腸道內的微生物參與著人體內重要的新陳代謝過程，一旦因為某些原因打破了這種平衡關系將導致腸道微生態失調繼而引發生各種疾病。因此，腸道內的微生物構成的腸道微生態環境在人體生理與病理的新陳代謝過程中作用重大。糞便菌群移植（Fecal Microniota Transplantation，FMT）[1]，又叫糞便移植，是一種重塑腸道正常菌群的方法，是治療腸道菌群紊亂導致各種疾病的重要手段。治療時將健康者糞樣中的功能菌群移植到患者腸道內，重新組建具有正常功能的腸道菌群，從而治療腸道及腸道外的疾病。也正因為這種治療方法類似于現代醫學外科手術中的器官移植。因此，也有人將糞菌移植稱之為一種特殊的“器官移植”[2]。

1 FMT的國內外發展歷史

在中國的傳統醫學中，把健康人的糞便移植到患病者腸道內的這種治療疾病的方法已有1700余年的歷史[3]。“飲糞汁一升，即活”，由此可見這種特殊的治療方法對一些復雜的疾病具有獨特的治療效果，甚至能救活瀕臨死亡的患者。李時珍的《本草綱目》[4]一書中記載了使用人的糞便治病的方法多達二十余種，健康人的新鮮的糞汁和小兒糞，都可以認為是含有菌群的糞便。但是由于當時的醫療環境、醫療技術和醫學倫理等問題，這種治療方法沒辦法讓人類理解，更加沒有合理的科學性解釋，所以糞菌移植在中國的傳統醫學中被漸漸淡出了視界。但是現代醫學在近50年里對這種廉價的、不存在排異現象的特殊器官移植卻越來越重視。而當代醫學對糞菌移植的研究可以追溯到1958年，Ben Eiseman[5]等報道了對4名患有嚴重偽膜性腸炎的患者在進行了益生菌、抗生素等治療無效之后，最后經過與患者家屬商量后意見一致準備使用糞菌移植治療，使用此法治療后患者病情痊愈。1989年1月美囯密蘇里州堪薩斯城的 Justin.B及 Mark. B就經6個月糞便灌腸緩解了 Benet的漬瘍性結腸炎寫信給期刊《柳葉刀》。此為第一例用糞菌移植治療炎性腸病的報告。2010年美國明尼蘇達大學的Alexander及其團隊經基因測序分析糞菌移植前后的菌群組成，發現對治療艱難梭菌感染有效的糞菌移植，使移植受體的菌群與移植供體的菌群變得更相似。2013年1月阿姆斯特丹大學的Elsvannood及其同事報道糞菌移植治療復發艱難梭菌感染在隨機對照試驗中取得成功。2014年英囯囯家健康與護理研究所推薦糞菌移植用于治療復發艱難梭菌感染，并號召研究人員對糞菌移植進行進一步的研究，以確定移植的最佳劑量、方法及供體的選擇。2016年由健康腸道菌群組成的人工組合膠囊在一項治療艱難梭菌感染的試驗中出乎意料地失敗了。美囯、英國、中國及澳大利亞正在開展糞菌移植用于治療炎癥性腸病（inflammatory bowel disease， IBD）系統性的的研究。

2 FMT與相關疾病

2.1? 神經系統相關性疾病

近年來人們通過不斷的研究發現，興起的一種新的研究熱點，即關于神經系統通過 “大腦-腸道-微生物”軸直接或者間接調節腸道內菌群，對疾病的發生、發展發揮了重要作用[1]。腦腸軸的概念首次是在20世紀80年代在一次蛙皮素對膽囊收縮素調節作用的研究中提出來的[6]。當這條腸軸發生紊亂時，腸道內的微生物菌群也隨之失調，而通過“大腦-腸道-微生物”軸可能會導致神經系統疾病和行為改變的發生。有研究發現慢性疲勞綜合征（chronic fatigue syndrome，CFS）的發病原因便與腸道菌群有關，CFS是一種以疲勞為主伴有焦慮的、 受多因素影響的疾病。Borody等[7]予以 60 名合并有胃腸道癥的疲勞綜合征患者行FMT治療，結果表明在隨訪期間42/60（70%）患者治療有效，7/12（58%）患者胃腸道癥狀徹底消失，充分顯出糞便移植對疲勞綜合征治療的療效性。Fremont M[8]研究顯示CFS患者存在腸道菌群失調，革蘭陰性大腸桿菌與正常人群相比，比例為 49.0% /92.3%。高燕[9]記錄1例雙側額葉腦挫裂傷合并反復腹瀉的患者經過 “冠狀開顱左額葉腦挫裂傷清除+去骨瓣減壓術+氣管切開術”，術后腹瀉經大便培養出難辨梭狀芽胞桿菌感染，在術后常規治療的前提下經過了兩次糞菌移植治療，治療后腹瀉情況改善，病情痊愈。糞菌移植現在已經不止停留在研究階段，在臨床上應用的越來越多，經實驗研究和臨床應用證實糞菌移植在治療神經系統的疾病中收效甚好。另外，腸道微生態失調還能引起兒童自閉癥的發生，腸道微生態紊亂后，腸道內會產生“刺激神經系統的胺類物質”長期作用于大腦，而研究顯示這類物質與自閉癥患兒的行為變化關系密切[10]。

2.2? 代謝相關性疾病

新陳代謝是人體生命活動的基礎，通過新陳代謝可以使機體與環境之間不斷進行物質交換和轉化，新陳代謝包括合成代謝和分解代謝兩個過程。中間代謝過程中某一環節出現障礙，便會引起代謝性疾病。近年來，通過實驗研究和臨床試驗，糞菌移植在代謝性疾病的治療中也取得很好的療效。Turnbaugh等[11]通過將肥胖、消瘦的小鼠盲腸部分的微生物菌群移植到無菌小鼠的腸道內，證實了攜帶肥胖小鼠體內微生物菌群的無菌小鼠更加能夠從食物中吸收脂肪量、能量，進而導致小鼠肥胖。研究推測腸道內菌群結構和功能失調破壞了腸道的完整性，導致腸道內微生物菌群的組成和數量等多樣性變化。誘發慢性、肥胖、糖尿病及相關的代謝性疾病的發生與發展。Vrieze 等[12]最新研究通過糞菌移植對代謝綜合征患者進行治療，采用隨機雙盲對照試驗（分為自體糞便輸注組（對照組）與接受捐獻糞便移植組（實驗組）），結果發現接受糞便捐獻組患者胰島素的敏感性和產丁酸腸道菌群的水平顯著提高。郭上齊等[13]通過復制肥胖型大鼠模型并對其使用糞菌移植治療，發現對營養性肥胖大鼠模型進行糞菌移植治療后能夠加強腸道內屏障功能的作用，而且還能有效的減輕內毒素血癥。并且還得出了糞菌移植能夠調節肥胖大鼠的血脂含量，具有減輕肝脂肪變性作用的結論。由此可見，對代謝相關性疾病的治療方法中糞菌移植的治療方式可以為其提供一種治療選擇。

2.3? 難辨梭狀芽胞桿菌感染

難辨梭狀芽胞桿菌感染（clostridium difficile infection，CDI）是偽膜性腸炎和腹瀉的關鍵因素，并且與現在廣譜抗生素的濫用息息相關，CDI已成為醫院獲得性感染性腹瀉的主要原因。傳統上，輕中度的CDI主要采用甲硝唑、萬古霉素、利福昔明等抗生素進行控制治療，但是由于難辨梭狀芽胞桿菌的耐藥性強，CDI的復發率在15%～26%[14]。由于使用抗生素治療的CDI患者復發率高，所以糞便移植治療已被越來越多地用作CDI的替代治療方案，而且取得了很成功的結果。對于超過3次及以上的難治性和復發性CDI，可以使用糞便移植來代替抗生素的藥物治療[15]。Van Nood等[16]通過研究進行了一項隨機對照試驗提示，糞便移植治療可以使81%CDI復發性患者的臨床癥狀緩解，而只接受了抗生素治療的患者中只有31%的患者得到臨床癥狀的緩解。Brandt等[14]進行了一項通過結腸鏡使用糞便移植治療CDI的長期隨訪觀察，結果示糞菌移植治療臨床癥狀的緩解率高達91%。但臨床醫生還需要全方面地了解難CDI的臨床特點，抓住糞便移植治療的最好時機。對于復發性CDI的相關性腹瀉，需鑒于3條標準[17]：（1）糞便C.difficile毒素檢測成陽性;（2）腹瀉癥狀每天至少3次水樣便，持續2 d或在2 d內超過8次的水樣便;（3）在早期抗生素治療后持續反復性發作。臨床醫生和患者對糞便移植的主觀認識和接受程度對于糞便移植的臨床應用有重要影響，有研究[14]顯示，97%接受糞菌移植治療的CDI患者將來仍愿意接受糞便移植治療，53%的患者聲稱在抗生素治療前會選擇糞菌移植作為一線治療方案。用糞菌移植治療CDI收到很好的治療效果，因此，糞菌移植這種治療手段被逐漸得到重視。

2.4? 炎癥性腸病

炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）是回腸、直腸、結腸的一種特發性腸道炎癥性疾病。本病包括潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）和克羅恩病（Crohn's disease，CD）。越來越多的證據表明微生物在IBD發病中具有重要作用，雖然尚未證實是哪種特定的微生物與IBD發病相關，但腸黏膜針對腸道共棲共生微生物群落的免疫應答異常，結合宿主遺傳因素，有可能導致IBD。IBD患者腸道微生物群落生物多樣性降低，以乳酸菌、硬壁菌門中的雙歧桿菌和普拉梭菌降低，以及蛋白菌門和放線菌門等增多為主要表現[18]。1988年首例UC患者接受糞便移植治療后出現持續性的臨床和組織病理學治愈[19]。Borody等[20]報道了6例嚴重、復發型UC患者接受糞便移植治療后出現臨床、內鏡和組織學逆轉。Anderson等[21]開展了一項納入17篇病例報道共41例IBD患者的系統評價，該研究報道通過糞菌移植治療后63%的IBD患者出現臨床癥狀緩解，76%的患者可停用治療IBD相關藥物并且消化系統的臨床癥狀減少。Borody等[20]對6例通過免疫抑制劑和美沙拉秦治療的嚴重和難治性UC患者進行糞菌移植治療，所有患者在糞菌移植治療后都出現臨床癥狀和內鏡下的緩解;此外，其他病例報道也證實糞菌移植對接受免疫抑制劑治療的UC患者效果明顯。上述研究提示，糞菌移植可能對于接受免疫抑制劑治療的UC患者療效更好。

3 糞菌移植的適應證及治療途徑

糞菌移植適用于難以治療的復發（≥3次）CDI患者。腸道內擁有數百種菌，由于抗生素使用，使有益菌減少，有害的難辨梭狀芽胞桿菌得以增加，從而導致腹瀉。雖然有相應的抗生素可以用于治療，但是這種治療方法對于一些患者沒有效果。這些患者可以考慮通過糞菌移植，移植健康者糞便菌群來恢復腸道微生態的平衡，以此清除感染。糞菌移植有很多種途徑對菌群進行移植，主要分兩大類，從口鼻經身體上方植入，或經結腸等從身體下方植入。上方植入包括飼管或服用膠囊，下方植入包括用內鏡腸道植管進行灌腸。用于移植的糞便可來源于健康的志愿者、家庭成員或者親朋好友，不過糞便供體需要無急病并進行系列醫學評估，包括檢測血液中的免疫缺陷病毒、甲乙丙型肝炎病毒，檢測糞便中的細菌、病毒及寄生蟲等，以便排除風險因子的影響。患者在移植前24 h需用抗生素進行清腸，確保移植的成功。另外，不建議患者在無醫生指導的情況下于家中自行進行糞菌移植。糞菌移植的副作用包括輕微的腹脹、便秘、腹瀉及少數因供體篩查疏忽造成的移植獲得疾病。如果出現腹部急劇疼痛或者便血（鮮紅或黑色）情況，需尋求醫護治療。

4 糞菌移植面臨的挑戰

通過大量的基礎研究和臨床試驗，糞菌移植臨床上最主要適應證體現在復發性CDI和IBD的治療上，與腸道微生態相關的其他胃腸道和胃腸道外疾病治療也越來越廣闊;隨著醫學基礎研究和臨床實驗的研究不斷深入，將來應用糞菌移植治療的適應證也會隨之增多。多項研究結果顯示腸道微生態失調導致腸道相關疾病（包括頑固性便秘[22]、食物過敏[23]、抗生素相關性腹瀉[24]等），以及腸外疾病如代謝類疾病[25]、各類腫瘤[26]、精神類疾病[27]等多種疾病。通過糞菌移植重建腸道內正常的微生態環境，能有效的控制以上疾病。隨著醫學的發展，最近科研的研究熱點，“腦-腸-菌”軸、“心-腸-菌”軸的新起，糞菌移植在治療消化道疾病和代謝性疾病的基礎上，通過糞便移植調節腸道微生態進而治療腦性疾病和心血管疾病。但糞便移植的相關供體的篩查和選擇、糞菌液制備以及移植流程等方面，目前一直沒有形成一個統一的標準，糞便移植的臨床應用和技術主要受臨床醫生和患者的主觀意愿直接影響，科研機構和科研人員對糞菌液樣本的制備流程和相關技術也還未引起足夠的重視。關于糞菌移植的療效和其長期的安全性及循證醫學證據不夠充分，有待于加強開展高質量的臨床隨機對照或雙盲研究進一步驗證。此外，糞菌移植對腸道菌群的重建機制需要開展研究，基于宏基因組學研究分析糞菌移植前后的腸道微生物群落結構和功能的研究，從而為糞便移植的臨床應用提供強有力的基礎理論[28]。

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