糞便微生物移植在潰瘍性結腸炎治療中的研究進展

徐金蘭，黃絳璧，袁浩，王玉平，周永寧

(1.蘭州大學第一臨床醫學院，蘭州 730000； 2.蘭州大學第一醫院a.甘肅省胃腸病重點實驗室，b.消化科，蘭州 730000)

潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病是炎性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)的主要疾病類型[1]。UC是一種病因不明的結直腸慢性非特異性炎癥性疾病[2]，其病變部位主要局限于大腸黏膜及黏膜下層，臨床主要表現為反復發作的腹瀉、腹痛及黏液膿血便[3]。UC作為一種嚴重影響患者生存質量的終身性疾病，已被列為國際難治性疾病之一，目前其治療方法多為一般對癥支持治療及藥物治療，基于UC的治療現狀，迫切需要更有效、耐受性更好、患者更易接受的治療方法。

糞便微生物移植(fecal microbiota transplant，FMT)是將糞便從健康人體內移植到患病受者體內，快速恢復受者腸道菌群的組成和功能，從而達到恢復患者腸道菌群的一種治療方式[4-5]，是目前UC的有效治療手段。與益生菌治療相比，FMT治療后的腸道菌群更穩定[6]。由于糞便中一半以上是腸道菌群，其數量龐大、種類豐富且容易獲得，因此FMT成為腸道菌群移植最常用的方法之一，同時也成為治療UC的有效方法之一[7]。現就FMT在UC治療中的研究進展予以綜述，以期為UC的臨床診療提供參考。

1 FMT與腸道菌群

胃腸道是人體內與外界環境接觸的最大界面，其主要功能是完成食物加工，允許微生物定殖，同時消除病原體。微生物群通過在胃腸道的定植，參與宿主的許多生理過程，如腸屏障免疫。人體腸道菌群為定居于人類腸道的全部共生微生物，可調節宿主的生理和代謝過程。腸道菌群不僅影響機體必需營養素的代謝，還在腸道發育、腸屏障免疫防御中起至關重要的作用[8]。微生物群落的失衡指一種或多種共生菌株喪失多樣性或菌株種類過多，從而導致不同疾病發生，其與營養不良相關疾病[9]及IBD等消化道疾病密切相關。

FMT通過恢復天然腸道微生物群的功能發揮治療作用。FMT將健康的微生物群落重新回輸至患者腸道，使患者腸道微生物重新分布，以重新恢復腸道微生態平衡，改善患者癥狀并治愈疾病。FMT是目前腸道菌群移植中最常用且最主要的方法[7]，主要通過重建微生物群多樣性恢復腸道內穩態[10]。FMT可通過增加短鏈脂肪酸(尤其是丁酸)的產生降低腸通透性，維持上皮黏膜屏障的完整性，從而降低疾病的嚴重程度[11]。供體菌落在患者體內定植后，通過產生定植抗性、免疫調節分子和細菌素的方式抑制腸道病原體與腸黏膜上皮細胞之間的黏附，減少腸道上皮細胞的損傷[12]。在腸道微生物群的多樣性和豐富性降低時，易感染艱難梭菌，有研究表明，FMT可有效治療復發性和耐藥性艱難梭菌感染[13]。此外，自體FMT可以增強健康成年人及攝入抗生素小鼠的微生物多樣性，是控制多重耐藥病原體及預防潛在感染的新方法[14]。

2 FMT在UC中的應用

2.1UC患者腸道菌群的改變 UC發病與腸道菌群的變化存在密切關系，腸道菌群微生態失衡影響人體的消化、代謝和免疫等功能，相關致病因子增加，結腸壁完整性破壞，導致UC等疾病發生[15]。研究表明，IBD患者與健康人群的腸道微生物組成不同[16]，糞便中微生物組成在IBD發展和治療中發揮潛在作用。

觀察UC和非UC患者結腸鏡活檢結果發現，非UC組的主要腸道菌群為厭氧型腸道桿菌群(如普氏糞植桿菌、普雷沃氏菌和消化鏈球菌)，兩組菌群組成比較差異有統計學意義[17]。通過分析UC患者腸道黏膜微生物群發現，普氏糞植桿菌、普雷沃氏菌和消化鏈球菌對UC的發展具有潛在的保護作用。部分研究表明，普氏糞植桿菌是正常人體腸道中數量最多的共生厭氧菌之一，幾乎占腸道細菌總數的5%[18-19]，目前已經將其作為人類健康的腸道微生物群的主要微生物成分之一。普氏糞植桿菌作為腸黏膜的保護因子，能增強腸道屏障功能，具有為腸上皮細胞提供能量、影響宿主多個代謝通路及抗腸道炎癥等重要作用[20]。普雷沃氏菌在維生素B1的生物合成及富含碳水化合物食物的消化中起重要作用[17]，因此，對于UC患者普雷沃氏菌數量的減少影響了維生素B1的生物合成及碳水化合物的吸收。消化鏈球菌通過減少腸道黏蛋白的過度表達抑制腸道細菌生長[17]。UC患者與非UC患者腸道菌群種類和數量的差異表明，普氏糞植桿菌、普雷沃氏菌和消化鏈球菌的減少及其他腸道微生物的變化在UC發生發展中具有至關重要的作用。腸道菌群失調導致黏膜免疫系統對腸厭氧菌的反應異常，進而導致丁酸酯產量以及腸黏蛋白、維生素B1的生物合成和多糖的降解發生變化。

2.2FMT在UC中的優勢及操作過程 抗感染治療是治療活動性UC的傳統方法，目的是減少炎癥活動，FMT作為治療UC的一種新興療法，通過重建腸道生態平衡，促進各種微生物及其與腸道上皮細胞之間的相互作用而發揮治療作用。研究顯示，重復FMT治療比單純抗生素治療更容易緩解難治性UC患者的癥狀[21]。抗生素與益生菌治療UC均會影響腸道菌群，與抗生素和益生菌治療相比，FMT可提供完整的腸道功能生態系統，其中包括健康個體的所有腸道微生物群，有助于建立UC患者腸道中真菌、病毒和細菌之間的平衡，從而恢復腸道內微生物的平衡[22]，FMT對UC患者長期腸道微生物群的影響更穩定。

在FMT治療過程中，首先，UC患者的選擇，根據梅奧評分標準可將UC分為輕度、中度和重度，在多數研究常選擇中重度UC患者作為FMT研究對象；其次，FMT供體的篩選，FMT治療過程中可能傳播腸道傳染病等疾病，引發腸道感染，因此FMT供體的篩選十分重要，糞便捐贈者需接受直觀的糞便評估、血清學和血液學檢測，同時要求捐獻者非肥胖且整體健康狀況良好[23]，根據供體來源可分為單供體或多供體，供體和UC患者之間的匹配對于糞便微生物群移植后的腸道內菌群的長期穩定很重要[24]；再次，FMT的處理及輸送方式，FMT的處理方式包括需氧或厭氧、冷凍與新鮮等，不同處理方式可能改變糞便微生物的組成；輸送方式有口服膠囊、鼻胃管、胃鏡、結腸鏡、灌腸等；最后，需要明確FMT的量、次數及治療頻率。

2.3FMT在UC治療中的療效 由于UC病因復雜且缺乏明確的微生物紊亂信息，目前FMT對UC的治療處于研究階段。Moayyedi等[25]對75例每周接受6次FMT或安慰劑灌腸治療的活動性UC患者的研究顯示，治療7周時，9例FMT治療和2例安慰劑治療活動性UC患者的臨床癥狀緩解；經FMT治療緩解的9例患者中，7例接受單個供體糞便；UC病程≤1年的4例患者中有3例緩解，而UC病程>1年的34例中有6例緩解。與安慰劑治療患者相比，經FMT治療患者的緩解率更高；且糞便供體和UC持續時間與預后相關。Paramsothy等[26]觀察經FMT治療(接受5次結腸鏡檢查FMT或安慰劑灌腸)81例UC患者的療效，結果顯示，與對照組相比，FMT組更有可能達到緩解，表明FMT治療UC的臨床效果較好，且糞便微生物組分分析顯示，經FMT治療UC患者的腸道微生物多樣性持續增加。Costello等[27]對73例實施3次結腸鏡下灌腸的活動性UC患者進行FMT試驗，結果顯示，厭氧制備的混合供體FMT治療活動性UC較安慰劑(自體FMT)治療更有效。然而，Rossen等[28]對48例活動性UC患者進行兩次經鼻十二指腸注射FMT或安慰劑(自體FMT)治療，23例FMT治療患者中，7例達到緩解，25例安慰劑(自體FMT)治療患者中，5例達到緩解，表明FMT并非對所有患者都有效，其治療結果可能與FMT的途徑、次數以及研究樣本量有關，故研究結果仍需進一步研究的證實。可見，FMT有可能成為UC的有效療法，在誘發UC緩解方面顯著優于安慰劑。目前有關FMT治療UC的隊列研究的相關內容見表1。

表1 FMT治療UC的隊列研究

為了評估FMT治療UC的可行性，研究者對FMT治療UC的有效性進行了研究。Paramsothy等[39]的Meta分析發現，隨著FMT輸注次數的增加，UC的癥狀逐漸緩解和改善，且大多數不良事件為短暫性胃腸道不適，無嚴重不良反應事件發生。Narula等[40]的研究表明，與安慰劑組相比，FMT組的臨床緩解與FMT治療顯著相關，且兩組嚴重不良事件比較差異無統計學意義。在納入Moayyedi等[25]、Paramsothy等[26]、Costello等[27]、Rossen等[28]4個臨床隨機對照試驗中，根據療效和安全性觀察，短期使用FMT有望作為緩解活動性UC臨床癥狀的方法。多變量邏輯回歸分析表明，FMT是一種安全且有益于UC的治療方法，通過結腸鏡遞送糞便制備微生物群的相關不良事件發生率降低[41]。此外，由于UC后期患者的結腸細胞明顯受損，對FMT的反應降低，故UC早期行FMT治療更有效[42]。

多數患者對FMT治療的一般耐受性良好，大多數研究未發生嚴重不良事件。通常情況下，10%的接受FMT治療患者表現出輕微至輕度的自限性不良反應[38]，多表現為腹瀉、腹部不適和輕微疼痛等胃腸道癥狀[43-44]，嚴重不良反應有感染、小腸梗阻、胰腺炎甚至死亡[45]，相關證據表明，FMT組與安慰劑組的不良反應比較差異無統計學意義[40]。因此，FMT治療UC相對安全。對捐贈者的深入篩查以及對UC病理生理學的深入研究可能有助于制訂合理的臨床策略，以避免不良反應的發生，同時改進糞便微生物群制備方法以及通過結腸鏡腸內輸入糞便移植物可能有助于降低不良反應發生率[41]。

目前FMT的有效性仍存在一定爭議。Tan和Johnson[46]在探究FMT治療難治性梭狀芽孢桿菌感染的研究中發現，部分隨機對照試驗的安慰劑選取不當，復發性難治性梭狀芽孢桿菌感染患者常采取FMT和藥物混合治療，難以評估FMT的有效性；FMT治療UC的效果不僅與受體腸道菌群的組成和功能差異有關，還可能與供體遺傳學因素有關；通過FMT“治愈炎癥”的同時，仍需要注意FMT可能導致肥胖轉移、結腸癌、胃腸道疾病和神經系統疾病等潛在危險。因此，在設計最佳FMT之前，還需要深入了解微生物群組成，并規范FMT操作步驟。

3 FMT治療UC的影響因素分析

在FMT治療過程中，個體因素、疾病的嚴重程度、疾病部位、FMT供體、輸注途徑、輸注劑量等因素均會影響研究結果[11]。

3.1患者的選擇 不同患者間存在個體差異，包括病程及疾病嚴重程度的差異。若患者腸道缺乏足夠的用于細菌定居的黏蛋白，擬桿菌屬可能無法黏附于廣泛受損的腸道黏膜，這種腸道黏膜可能已經失去了腸道免疫相關基本成分[24]，FMT治療的效果將難以實現。供體和UC患者腸道菌群之間的匹配對于FMT后腸道菌群的長期維持十分重要。研究發現，FMT治療輕度至中度UC的效果較好[47]，病程較短及治療前內鏡下黏膜炎癥較輕患者可能是FMT治療的最合適人選，難治性UC患者(激素治療無效、停藥后再次復發、需使用生物制劑、需行外科手術患者)行FMT治療的效果較差[48]。

3.2FMT供者的選擇 個體間腸道微生物組成存在細微差異，健康腸道菌群的典型特征目前尚不清楚。供體腸道微生物群的生物組成可能影響UC患者FMT治療的效果，FMT的高微生物豐度更有助于IBD患者的治療[49]。此外，FMT治療的結局不僅取決于供體腸道菌群的生態結構，還取決于供體腸道菌群與受體微生物組之間的相互作用。Paramsothy等[50]對FMT治療輕中度UC患者前后的糞便進行分析發現，治療后糞便微生物多樣性增加，且微生物組成發生改變；與癥狀未緩解患者相比，癥狀緩解患者FMT治療前后的糞便微生物多樣性變化更大，治療后癥狀緩解患者糞便中富含霍氏真桿菌。通過FMT恢復腸道生態的關鍵點取決于供體腸道微生物組中特定細菌以及受體腸道中特定細菌和真菌與FMT的相互作用[51]。單供體與多供體FMT以及親屬供體和無關供體FMT治療后患者的腸道微生物組成存在差異。Jacob等[35]發現，多供體有助于增加FMT菌群的多樣性，有助于確定關鍵、可轉移、可產生免疫反應的益生菌，這可能是FMT治療成功的關鍵。

3.3FMT途徑 FMT的途徑對于UC療效可能產生潛在影響。目前FMT的途徑較多，包括上消化道途徑(鼻胃/鼻空腸管、內鏡檢查、口服膠囊)和下消化道途徑(如保留灌腸、乙狀結腸鏡或結腸鏡檢查)。不同FMT途徑均可能影響FMT結果[52]。研究發現，常規口服膠囊和經結腸鏡給予膠囊治療UC的成功率較為接近[53]。結腸鏡下FMT治療復發性艱難梭菌感染的治愈率優于灌腸和鼻胃管FMT，而結腸鏡下FMT與口服膠囊FMT的治愈率相當[54]。另有研究表明，FMT是治療復發性和難治性艱難梭菌感染的有效方法，但其有效性與輸送途徑無關[55]。在不同研究中，不同FMT途徑可影響研究結果，對于治療效果最好的FMT途徑尚無明確定論，因此，FMT移植途徑對治療效果的影響還需要進一步研究，以確定最佳的FMT途徑。

3.4FMT療程及處理方式 不同研究的FMT頻率、次數及治療時間都不同。目前尚無FMT最佳頻率和治療時間的統一標準[56]。Paramsothy等[26]研究顯示，異體FMT治療輕中度UC的效果顯著優于安慰劑。Moayyedi等[25]的研究證實，每周6次FMT灌腸對UC有效。Rossen等[28]在第0周和第6周經鼻十二指腸注射FMT治療UC的結果顯示，異體FMT組與自體FMT組療效比較差異無統計學意義。另外，不同糞便處理方式(厭氧與需氧處理、冷凍與新鮮處理等)也可能影響FMT治療效果[57]。異體FMT治療1周輕中度UC患者(厭氧方式處理)在治療后第8周的緩解率較自體FMT更高[58]。另有研究表明，新鮮或冷凍的供體糞便、遞送途徑對FMT在IBD中的療效沒有影響[59]。目前FMT頻率、次數和治療時間及糞便的處理方式對患者預后的影響尚無明確結論，仍需進一步研究。

3.5安慰劑的選擇 在試驗設計中，對照組即使采用單純的腸道準備(如灌腸)，其腸道微生物也會發生改變[60]。通過結腸鏡檢查對17例腸易激綜合征患者行單次FMT治療的隨機雙盲對照研究，結果顯示，異體FMT組與自體FMT組的癥狀評分比較差異無統計學意義，但與基線癥狀相比，異體FMT組的癥狀評分降低更明顯[61]。腸道準備后行自體糞便移植有助于恢復自身腸道菌群。因此，理論上對照試驗的安慰劑最好選擇自體糞便，不建議使用常規形式安慰劑(淀粉、乳糖、0.9%氯化鈉溶液等)。

4 小 結

FMT可較好地緩解UC患者的癥狀。目前治療UC的基本藥物為氨基水楊酸酯、類固醇、免疫抑制劑和生物制劑[62]。FMT是具有潛力的一種UC治療方法。與傳統藥物治療相比，FMT可達到較好的無類固醇緩解，減少了類固醇類激素、生物制劑的使用，降低了手術治療率，緩解了患者的心理壓力及經濟壓力等。

FMT有望成為UC治療的一種有效方式，但FMT應用于臨床實踐前，還需要進行深入的研究。通過FMT調節腸內微生物組成可促進疾病緩解，從而治療UC，但腸道菌群存在個體差異，單純的菌群糞便移植并不能使患者腸道菌群發生長期改變。明確腸道細菌定植的規律，針對不同人群進行個性化分析，有針對性地改善腸道菌群，促進腸道微生物穩態的恢復，才能實現UC癥狀的長期緩解，減少相關不良反應的發生。目前FMT的臨床試驗僅為小樣本研究，因此仍需進行大樣本、長時間的試驗研究，以觀察其長期有效性和安全性[63]。總之，FMT可能是治療UC的新路徑，未來有望成為緩解乃至治愈UC的一種治療方式。