糞菌移植治療炎癥性腸?。簭拿庖邞鸬綑C制*

陳曉翠 孫 楊 繆應雷

昆明醫科大學第一附屬醫院消化內科(650032)

炎癥性腸病(IBD)主要表現為腹痛、腹瀉、黏液膿血便等癥狀，常伴有出血、穿孔、梗阻、瘺管、肛裂甚至癌變等嚴重并發癥。21世紀以來，IBD在發展中國家越來越普遍，已成為全球性的公共衛生挑戰[1]?，F有觀點認為，環境因素作用于遺傳易感者并在腸道致病菌的參與下，引發了腸道的異常免疫應答，啟動腸黏膜炎癥反應，從而導致了IBD的發生[2]。諸多研究結果表明腸道菌群變化對免疫介導的腸道炎癥有因果作用，其機制涉及宿主免疫與腸道微生態失調的多個方面[3]。目前的研究致力于從菌群-免疫互相作用以及腸道菌群療法方面逐步揭示其因果關系和關鍵機制，并尋找IBD的新的治療靶點[4]。糞菌移植(FMT)是一種新興的微生物靶向治療方法，可有效治療艱難梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)，治愈率超過90%[5]。目前FMT已用于IBD、腸易激綜合征、肥胖、自閉癥、急性移植物抗宿主病等多種疾病的治療[6]。本文就FMT治療IBD的研究進展作一綜述。

一、FMT在IBD中的應用現狀

迄今已有5項隨機對照試驗(RCT)評估了FMT在UC中的有效性，但結果不一[7]。一項meta分析結果表明，IBD患者接受FMT治療后臨床緩解率為33%[8]。一項對生物制劑、托法替尼和FMT治療UC的系統綜述和meta分析表明，FMT的療效與生物制劑和托法替尼相當，且FMT和生物制劑不良事件的發生率無明顯差異[9]。白細胞介素(IL)-18是IBD中重要的促炎細胞因子，最近一項研究[10]發現，利用二甲雙胍處理小鼠糞便后進行FMT可上調模式識別受體TLR1和TLR4表達，并下調炎癥因子IL-18表達。結腸炎相關結腸癌(colitis-associated cancer, CAC)是IBD最嚴重的并發癥。有研究[11]給予CAC小鼠FMT處理后，CD4+CD25+Foxp3+調節性T細胞(Treg細胞)表達明顯增加，而Th1/Th2/Th17細胞表達不明顯，并提出FMT可通過抑制NF-κB活性和細胞增殖來減少促炎因子、增加抗炎因子。但目前仍未明確FMT治療IBD的潛在微生物基礎、發揮療效的活性成分以及可預測療效的因子，因此，總結FMT治療IBD后產生的免疫應答并探索其作用機制，對于發現新的生物標志物、開展靶向治療、預后評估具有重要意義。

二、FMT治療IBD后產生的免疫應答

目前部分已發表的RCT支持使用FMT治療IBD，并提出臨床緩解與腸道微生態組成和功能恢復正?；姆€定改變相關，這種改變導致固有免疫和適應性免疫細胞頻率的變化，影響抗原呈遞細胞(antigen presenting cell, APC)的抗原呈遞能力，減少IFN-γ、IL-1β、TNF等促炎細胞因子的分泌，上調TGF-β、IL-10等抗炎細胞因子的表達，同時誘發體液免疫應答，起到減輕炎癥的作用。

1. 固有免疫應答：巨噬細胞、樹突細胞(dendritic cell, DC)、中性粒細胞、自然殺傷細胞(NK細胞)、天然淋巴細胞(innate lymphoid cells, ILCs)等以非特異性方式迅速識別病原體，其中巨噬細胞和DC作為APC連接固有免疫與適應性免疫，通過分泌細胞因子刺激固有免疫細胞，并在MHCⅡ類分子的作用下向T細胞呈遞抗原，從而參與IBD的炎癥過程[12]。有研究[13]發現，接受FMT治療后上述固有免疫細胞的表型、數量以及分泌的細胞因子譜產生了變化。

Costello等[14]給予UC患者FMT治療，未發現腸黏膜固有層單核細胞中NK細胞比例發生明顯變化。Landy等[15]亦未在8例慢性貯袋炎患者接受FMT治療后發現DC表型和細胞因子譜的改變。Burrello等[13]認為FMT后腸道微生物組修飾可引起免疫細胞頻率的變化，增加抗菌肽和黏蛋白，減少APC對細菌抗原的呈遞，從而起到減輕炎癥的作用。有趣的是，Burrello等[13]還發現FMT能減少DSS誘導的結腸炎小鼠ILC2和ILC3的炎癥驅動；維持和傳播腸道炎癥的APC則呈現出F4/80+巨噬細胞和CD11b+Ly6G+中性粒細胞頻率下降，部分絕對數量下降；FMT衍生的微生物群使產生TNF的DC和巨噬細胞頻率顯著降低，增加產生IL-10的腸道DC和單核細胞的頻率；而且結腸中表達MHCⅡ的專職APC數量和APC上MHCⅡ表達均明顯減少。由此可見，FMT可能對固有免疫細胞的數量、頻率和表型有特定的影響，提示FMT可能直接作用于專職APC的抗原呈遞能力，影響DC和巨噬細胞的數量以及促炎因子表達，從而起到減輕炎癥的作用，但尚需大樣本研究對免疫學結果行進一步探討。

2. 適應性免疫應答：適應性免疫依賴于通過B細胞或T細胞受體精確識別抗原，導致大量促炎細胞因子和趨化因子的產生，從而引發針對腸道微生物群的級聯反應。

①免疫細胞的數量和表型變化：目前關于接受FMT治療后免疫細胞數量和表型變化的研究結果間存在差異。Costello等[14]并未發現腸黏膜固有層單核細胞中γδT細胞、T細胞(包括記憶細胞、CD4、CD8、Treg細胞)比例發生顯著變化，在調整臨床疾病活動性評分后CD4+T細胞增加顯著，而Treg細胞無明顯改變。Burrello等[13]發現DSS誘導的結腸炎小鼠接受FMT治療后，iNKT細胞頻率增加，但絕對數量并未增加；CD4+T細胞頻率和數量均減少；而結腸CD8+T細胞頻率和表型不受影響；值得注意的是，FMT衍生的微生物群可略微增加Foxp3+Treg細胞頻率。已有研究[16]表明FMT可使IBD體內厚壁菌門增加。Natividad等[17]則指出富含厚壁菌門的生態療法可降低小鼠對結腸炎的敏感性，UC中厚壁菌門減少，Th17相關基因表達增加，表達IL-17A的CD4+細胞增加，而添加了厚壁菌門的細菌分離物可在體外消除增強的Th17反應。由此推測FMT治療IBD過程中增加的厚壁菌門可減輕Th17反應，從而達到抗炎的目的。兩項小樣本研究[18-19]亦發現單次FMT后IBD結腸黏膜Treg細胞增加，Th1細胞減少。Tian等[20]的研究發現，DSS可顯著增加結腸炎小鼠調節性B細胞數量；給予FMT治療5 d后，調節性B細胞比例與正常對照相比無明顯差異，而Treg細胞比例顯著增加。Burrello等[21]發現，與結腸炎小鼠相比，FMT治療小鼠分離出來的T細胞增殖能力下降，在表型上CD8+T和CD4+T細胞比例更低，這兩種細胞表達細胞毒性相關分子CD107a，進一步說明FMT可使小鼠結腸T細胞促炎表型減少。

②細胞因子的變化

a. 促炎細胞因子：Burrello等[13]的研究發現FMT治療可使IFN-γ、TNF、IL-1β、IL-17和IL-6表達顯著下降。有研究指出，供體的腸道菌群可限制腸道通透性，抑制腸上皮細胞凋亡，重建腸道屏障的功能，并減輕促炎細胞因子的產生[22]。在一項單中心、前瞻性、開放標簽研究[18]中，對FMT治療前后黏膜活檢進行免疫細胞譜分析，發現Treg細胞在第4周時分泌IFN-γ明顯減少，但IL-4、IL-17、IL-22或Th17的分泌無明顯差異。Tian等[20]發現FMT通過調節促炎因子如IFN-γ、TNF、IL-1β、IL-17和IL-6的表達，穩定地減輕結腸炎癥；同時該研究還分析了參與遠端結腸炎癥的5種關鍵細胞因子的mRNA轉錄水平，結腸炎組IL-6、IL-1和IFN-γ轉錄水平顯著升高，而FMT可顯著降低IL-1和IFN-γ轉錄水平。表明FMT改善小鼠炎癥可能不僅與免疫增殖能力的降低有關，而且與黏膜免疫細胞整體的促炎潛能降低有關。

b. 抗炎細胞因子：一項對19例中重度UC患者的研究[23]顯示，接受單次上消化道FMT后，大量血清細胞因子如IL-10和IL-17等均未出現變化。Wei等[24]發現FMT不僅會導致結腸組織中芳香烴受體(AhR)的上調，還會導致TGF-β和IL-10的上調，從而緩解DSS小鼠結腸炎。IL-10是IBD重要的抗炎細胞因子，Burrello等[13]發現DSS誘導的結腸炎小鼠單獨接受FMT治療后，IL-10分泌增加，而同時給予FMT和IL-10受體(IL-10R)阻斷后，結腸IFN-γ、IL-1β和TNF表達增加。表明微生物群在IL-10介導的炎癥控制中有直接作用。由此推測FMT誘導產生的IL-10微生物群落變化以及黏膜適應性細胞亞群耐受IL-10的變化有助于共同緩解炎癥。

c. 其他細胞因子：除上述細胞因子外，其他一些趨化因子、黏附分子等亦參與IBD的發病。Wang等[25]對活動性UC患者的研究結果顯示，與FMT治療前相比，第二次FMT治療后血清IL-1Ra、上皮中性粒細胞激活肽(ENA)-78、干擾素誘導蛋白(IP)-10水平顯著降低，血清血管細胞黏附分子(VCAM)-1、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和黏膜相關上皮趨化因子(MEC)在第一次和第二次FMT后均顯著降低，血清IL-1Ra、VCAM-1水平與CRP、ESR均呈顯著正相關。說明IL-1Ra、IP-10、VCAM-1和G-CSF等可能是評價FMT對UC影響的生物標志物。

總之，FMT有可能通過增加抗炎細胞因子和減少促炎細胞因子來緩解IBD，其中一些重要且變化顯著的細胞因子可能可作為評價FMT治療IBD的生物標志物。

3. 體液免疫應答：sIgA是腸道黏液中最豐富的免疫球蛋白，對腸道屏障功能起有重要作用。一項針對FMT治療CDI后IgA靶向菌群變化的研究[26]表明，接受FMT治療后受者的IgA靶向模式與供者的IgA靶向模式非常相似，提示FMT植入的菌群可能誘發了某些體液免疫應答。有研究[27]顯示抗菌藥物誘導的菌群失調可能導致腸內sIgA水平降低，而FMT能有效恢復sIgA的分泌。Hevia等[28]在CD和UC患者中均觀察到黏膜漿細胞浸潤增加，腸黏膜IgG水平增加，但目前FMT對腸黏膜IgG影響的報道較少。

三、FMT治療IBD的免疫學機制

FMT可能通過調整腸道菌群來調節微生物代謝、促進腸黏膜屏障修復、與真菌和病毒相互作用等途徑改善IBD的急慢性炎癥[22,29-30]。

1. 調節微生物代謝：Ricciuto等[31]發現FMT應答者的腸道微生物群不斷向產生丁酸鹽的微生物(如梭菌簇Ⅳ和ⅪVa)轉移。也有證據表明FMT通過增加短鏈脂肪酸(short chain fatty acid, SCFA)尤其是丁酸的產生來降低腸道通透性，從而緩解UC的嚴重程度，反過來有助于維持上皮屏障的完整性，并抑制Th1細胞分化、T細胞活性、白細胞黏附和炎癥因子恢復免疫失調[32]。Alam等[33]對小鼠模型的研究發現，Akkermansiamuciniphila(屬于疣微菌門)是一種有助于腸道黏膜修復的益生菌，且與IL-10、SCFA的產生有關。一項研究[34]結果表明難治性UC患者在接受FMT治療后Akkermansiamuciniphila的相對豐度顯著升高。一項針對仔豬的實驗結果顯示，給予FMT后菌群衍生的色氨酸分解代謝物吲哚-3-乙酸顯著增加，并伴隨AhR活化增強和IL-22上調[35]。綜上所述，推測FMT植入的某些特定菌群可通過改善微生物代謝促進黏膜愈合并產生重要的抗炎細胞因子。

2. 影響腸黏膜屏障的功能：Burrello等[13]發現FMT處理組結腸中緊密連接蛋白ZO-1表達不受影響，而在急性腸炎中起抗炎作用的兩種抗菌肽Camp和S100A8、兩種黏蛋白Muc1和Muc4表達均在接受FMT治療后上調。由此推測健康供體引入的腸道菌群能維持患者腸上皮的完整性，限制腸道通透性，重建腸黏膜屏障功能。腸道氧化應激在IBD發病中也具有重要意義，活性氧超載會破壞細胞骨架蛋白，導致腸上皮細胞的緊密連接和上皮通透性的改變，最終導致屏障破壞[36]。Zhang等[37]發現給予FMT干預后，過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、總抗氧化力等氧化應激參數水平顯著改善，提示FMT可能改善氧化應激。

3. 與真菌和病毒介導的免疫反應有關：Zuo等[38]認為噬菌體轉移與FMT治療CDI的療效有關。Concei??o-Neto等[39]認為FMT成功治療UC患者的原因與低真核病毒豐富度相關。一項關于FMT的開創性研究[40]探索了噬菌體在改變黏膜免疫反應中的作用，結果發現CD4+T細胞產生的IFN-γ與腸道病毒的相對豐度呈正相關，特別是噬菌體Caudiovirales，其在對FMT無效的患者中顯著富集。因此，FMT對宿主的作用可能與腸道病毒介導的免疫有關，在接受FMT前對UC患者進行病毒體篩查可能是一種有價值的預測療效的手段。白念珠菌在腸道中可能誘發強烈的促炎免疫反應，Leonardi等[41]通過檢測血清白念珠菌IgG水平來評估FMT對誘導抗白念珠菌免疫應答的影響，發現8周后安慰劑組抗白念珠菌IgG反應顯著增加，而同期FMT受體中抗白念珠菌IgG滴度穩定。由此表明FMT可能通過減少白念珠菌豐度和影響腸道真菌誘導的促炎免疫反應來發揮作用。一項評估FMT誘導UC緩解的隨機雙盲安慰劑對照臨床試驗發現，在FMT療效為陰性的患者中，薩特菌屬豐富度較高[42]。而有研究指出，薩特菌屬中的一些細菌有IgA蛋白酶的基因，可降解IgA，降低腸道中IgA水平，從而損害腸道免疫反應[43]。說明行FMT時選擇薩特菌屬豐度低的患者可能提高療效。

四、小結與展望

目前對FMT的作用機制研究較少，IBD患者在接受FMT治療時，是否存在涉及微生物正常生長、變化、與免疫系統相互作用的調節軸，從而闡明菌群-免疫互作的機制。同時隨著大量IBD新療法的出現，如何根據患者的血清學標志、免疫學特征開展FMT個體化治療是亟待解決的問題。因此，迫切需要針對作用通路的精準干預療法以及能預測FMT療效的生物標志物，以便減少不必要的低效治療和不良事件，為IBD患者帶來福音。