糞菌移植治療兒童孤獨(dú)癥譜系障礙的研究進(jìn)展*

寧懷軍 吳怡

糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）是指將健康人（供體）糞便中分離出的各種腸道微生物、代謝產(chǎn)物和天然抗菌物質(zhì)等，通過各種途徑（鼻胃管、十二指腸管、胃鏡和結(jié)腸鏡等）注入到患者腸道內(nèi)，旨在重建患者腸道菌群平衡，修復(fù)腸黏膜屏障、控制炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，從而達(dá)到治療腸道內(nèi)外疾病的目的，是治療腸道菌群失調(diào)所致疾病的新方法[1]。早在東晉時(shí)期，我國醫(yī)學(xué)書籍《肘后備急方》就有用糞便治療疾病的記載。目前FMT 主要用于治療艱難梭菌感染，平均治愈率為80%～90%[2]。62%～81%的炎癥性腸病患者可獲得臨床緩解，對(duì)其他腸道菌群失調(diào)的疾病，如腸易激綜合征、代謝綜合征及孤獨(dú)癥譜系障礙（autism spectrum disorders，ASD）等，均有一定的療效[3]。

ASD 是兒童常見的神經(jīng)發(fā)育疾病之一，臨床表現(xiàn)為社交障礙、興趣狹隘、行為重復(fù)刻板等，屬于廣泛性發(fā)育障礙中的一個(gè)類型。既往研究表明，美國8 歲兒童的患病率為14.6/1 000[4]，中國的患病率約為1%，其中，0～14 歲的患兒達(dá)200 余萬[5]，男女比例（1.33～2.75）∶1[6]。ASD 患兒常伴有不同程度的胃腸道癥狀，如腹痛、腹瀉、便秘等[7]。目前，ASD 的主要治療方法包括行為、言語、社交和飲食治療，但尚無特效治療方法。FMT 在改善ASD 患兒的孤獨(dú)癥癥狀及胃腸道癥狀方面顯示出較好的療效，本文著重對(duì)這一治療方法的作用機(jī)制、有效性、安全性進(jìn)行綜述，進(jìn)一步推動(dòng)FMT 在ASD 中的臨床應(yīng)用發(fā)展。

1 微生物組-腸-腦軸

“微生物組-腸-腦軸”，即腸道微生物群通過內(nèi)分泌、免疫、代謝和神經(jīng)途徑與中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生雙向交流而發(fā)生作用[8-9]。具體的機(jī)制如下：（1）ASD 腸道菌群失調(diào)改變腸黏膜屏障的通透性，腸道對(duì)一些有神經(jīng)毒性的外源性物質(zhì)的滲透性增加，許多細(xì)菌產(chǎn)物、細(xì)胞因子和趨化因子從腸道屏障轉(zhuǎn)移到腸系膜淋巴組織，并通過黏膜免疫細(xì)胞激活免疫系統(tǒng)[10-11]。被激活的免疫系統(tǒng)釋放的炎性細(xì)胞因子，如IL-1β、IL-6、干擾素-γ（interferon-gamma，IFN-γ）和TNF-α 等可激活迷走神經(jīng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)和外在的行為表現(xiàn)。（2）腸道微生物組調(diào)節(jié)先天和獲得性免疫系統(tǒng)，特別是調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞，在宿主免疫系統(tǒng)的成熟中發(fā)揮著重要作用，ASD 兒童腸道菌群失調(diào)會(huì)導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的紊亂。（3）不同的腸道微生物可通過分泌不同的神經(jīng)遞質(zhì)，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞釋放神經(jīng)信號(hào)來控制大腦的功能和行為，如乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬利用谷氨酸鹽產(chǎn)生抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA），減少能量的消耗[12]。（4）腸道微生物群的代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸、苯酚化合物和游離氨基酸，它們參與調(diào)控代謝、免疫調(diào)節(jié)和中樞神經(jīng)發(fā)育等活動(dòng)[13]。丙酸過高可產(chǎn)生類ASD 樣行為改變，丁酸可參與合成神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素，并調(diào)節(jié)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和加強(qiáng)腸道黏膜屏障，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)及其外周的行為活動(dòng)。

2 FMT與腸道菌群

腸道菌群失調(diào)會(huì)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)情緒、焦慮和行為。研究表明，ASD 兒童與其兄弟姐妹或正常兒童相比，有各種形式的微生物菌群失調(diào)。大多數(shù)研究結(jié)果顯示，門水平中ASD 兒童厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）的豐度顯著增加，擬桿菌門（Bacteroidetes）的豐度降低，F(xiàn)/B 比值（Firmicutes/Bacteroidetes radio）升高，而放線菌門（Actinobacteria）、梭桿菌門（Fusobacteria）的豐度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[14-16]。屬水平研究中發(fā)現(xiàn)，ASD 患兒普雷沃菌屬和瘤胃球菌屬、糞球菌屬、雙歧桿菌屬豐度有所降低，而擬桿菌屬、副擬桿菌屬、考拉桿菌屬、梭菌屬、糞桿菌屬、乳酸桿菌屬明顯升高[16-18]。

通過改變孤獨(dú)癥患兒的腸道菌群來改善孤獨(dú)癥癥狀成為目前研究的熱門方向，常見的有益生菌治療、益生元治療及FMT。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)小鼠單用羅伊氏乳桿菌或生命早期使用人類脆弱乳桿菌或使用雙歧桿菌可改善小鼠類似孤獨(dú)癥的交流和刻板行為[19-20]。Shaaban 等[21]觀察到埃及有胃腸道癥狀的ASD 患兒在服用含有嗜酸乳桿菌、鼠李糖桿菌和長雙歧桿菌的益生菌后，其乳酸菌種和雙歧桿菌均有增加，并能顯著改善ASD 嚴(yán)重程度和胃腸道表現(xiàn)。無獨(dú)有偶，Tomova 等[15]對(duì)ASD 患兒使用含有乳桿菌、雙歧桿菌和鏈球菌的益生菌雞尾酒療法，連續(xù)4 個(gè)月每天3 次服用可增加擬桿菌門數(shù)量，從而使B/F 比值升高，而脫硫弧菌屬和雙歧桿菌屬明顯增加。De Angelis 等[22]也發(fā)現(xiàn)對(duì)孤獨(dú)癥兒童使用鼠李糖桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、瑞士乳桿菌、羅伊氏乳桿菌和副干酪乳桿菌的益生菌混合物，改善了ASD 患兒的胃腸道共病問題。Grimaldi等[23]通過體外腸道模型系統(tǒng)比較了孤獨(dú)癥譜系障礙和非孤獨(dú)癥兒童的糞便樣本，評(píng)估了益生元低聚半乳糖（galactooligosaccharide，B-GOS）對(duì)腸道微生物生態(tài)學(xué)和代謝功能的影響。益生元的使用使孤獨(dú)癥和對(duì)照模型中雙歧桿菌屬顯著增加，在孤獨(dú)癥兒童中薩特氏菌屬、擬桿菌屬、梭桿菌Ⅸ、大腸桿菌、韋榮球菌科、瘤胃球桿菌屬、柔嫩梭菌和普氏糞桿菌顯著下降。

與益生菌和益生元治療相比，F(xiàn)MT 確保了數(shù)百個(gè)菌株的轉(zhuǎn)移，有利于重建健康的腸道菌群平衡。Kang 等[24-25]對(duì)18 例行FMT 的ASD 患兒進(jìn)行了長達(dá)2 年的回訪，并發(fā)現(xiàn)在FMT 治療結(jié)束2 年后其消化道癥狀及孤獨(dú)癥癥狀仍有明顯改善，ASD 患兒腸道細(xì)菌多樣性高于隨訪的第18 周。但是2 年后供體和受體菌群仍有較大差異，表明受贈(zèng)者并沒有完全保留捐贈(zèng)的微生物組，而是保留了它的一些特征，如增加了總體多樣性和一些重要微生物，比如普雷沃菌屬和雙歧桿菌屬，同時(shí)正在尋找一個(gè)新的平衡狀態(tài)。因此，對(duì)于有胃腸道問題的ASD 兒童FMT干預(yù)是一種很有前途的治療。盡管如此，F(xiàn)MT 在孤獨(dú)癥兒童的應(yīng)用中還需進(jìn)一步細(xì)化，如移植的劑量、持續(xù)時(shí)間、移植前是否需抗生素預(yù)處理、評(píng)估行為和認(rèn)知的方式、生物學(xué)標(biāo)志物等。

3 FMT與神經(jīng)遞質(zhì)

高5-羥色胺（5-HT）血癥被認(rèn)為是ASD 患病風(fēng)險(xiǎn)的一種生物標(biāo)志物，大約25%的孤獨(dú)癥譜系障礙患者中發(fā)現(xiàn)了它[26-27]，血液中低游離5-HT 水平與癥狀嚴(yán)重程度的增加相關(guān)。目前5-HT 在ASD中是作為微生物-腸-腦軸的連接物的作用[28]，5-HT 被認(rèn)為參與了中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腸神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育[29]。動(dòng)物研究也發(fā)現(xiàn)，ASD 小鼠模型中腸道微生物菌群改變與胃腸道疾病、腸道5-HT 的升高有關(guān)，支持了腸道血清素5-HT 水平和菌群失調(diào)之間的聯(lián)系[30-31]。除了5-HT，還發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA（γ-氨基丁酸）有所升高，而GABA 可由腸道內(nèi)某些乳酸桿菌（如鼠李糖乳桿菌）和雙歧桿菌產(chǎn)生[24]。研究發(fā)現(xiàn)，ASD 兒童在FMT治療后腹痛、反流、消化不良、腹瀉、便秘等消化道癥狀及ASD 癥狀明顯改善，4 周后血清中5-HT和GABA 濃度下降，而多巴胺水平升高，在治療后的第8 周和第12 周，這些神經(jīng)遞質(zhì)仍然保持在一個(gè)顯著改變的水平，但更傾向于接近初始的水平[32]。這些結(jié)果提示，F(xiàn)MT 通過調(diào)節(jié)“微生物-腸-腦軸”中血清神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)和改變ASD 兒童的臨床癥狀，然而，關(guān)于影響神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)合成、運(yùn)輸、代謝的各種成分如何操縱刻板的社會(huì)行為，仍存在許多問題，仍需進(jìn)一步研究。

4 局限性及未來展望

評(píng)估FMT 在ASD 中治療作用的局限性包括總體上缺乏強(qiáng)有力的、設(shè)計(jì)良好的研究，臨床資料少，樣本量小，此外缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的ASD 癥狀的評(píng)分工具，甚至過分依賴于通過父母的問卷來評(píng)估ASD 的癥狀，從而限制了研究的可比性。補(bǔ)充單一益生菌菌株或者益生元均對(duì)ASD 治療有所幫助，但可能只提供短暫的好處，需要進(jìn)行更根本的改變來實(shí)現(xiàn)腸道內(nèi)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。有學(xué)者建議，最好是通過聯(lián)合的、持續(xù)的干預(yù)措施替代單一的治療方式，如微生物移植治療聯(lián)合益生元-益生菌補(bǔ)充，如清楚某些致病菌種，再用多種細(xì)菌組合重新植入腸道，然后持續(xù)的、有效的益生元使用，這樣更有可能建立一個(gè)持久穩(wěn)定并具有治療意義的微生物群[33]。目前，關(guān)于腸道菌群的變化與ASD 預(yù)后或發(fā)病機(jī)制之間的研究有限，F(xiàn)MT 的哪些特定成分直接作用于ASD 的癥狀改善也知之甚少，鑒于ASD 和微生物組-腸-腦軸的復(fù)雜性，需要利用最新的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估工具來進(jìn)行更多的前瞻性研究，包括16s 宏基因組測(cè)序、代謝組學(xué)分析和標(biāo)準(zhǔn)的基于臨床的ASD 評(píng)分方法，需要建立一個(gè)基于宿主、微生物組和代謝產(chǎn)物組之間相互作用的系統(tǒng)模型。未來的研究應(yīng)該集中在測(cè)量代謝產(chǎn)物組本身，而不是細(xì)菌種類本身，因?yàn)榇x產(chǎn)物提供了更具可比性和精確的結(jié)果。代謝組的分析優(yōu)勢(shì)在于可以直接檢測(cè)生物活性分子，減少微生物異變性，最重要的是，可作為生物標(biāo)志物將微生物組-腸-腦軸與ASD 聯(lián)系起來。

5 結(jié)論

目前，ASD 尚無特效治療方法，盡管目前研究資料有限，但現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，F(xiàn)MT 治療ASD兒童安全有效，為治療ASD 帶來了新的曙光。然而，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，成人在FMT 后會(huì)出現(xiàn)自身免疫性疾病和體重快速增加[34]。人們擔(dān)心將一個(gè)成人微生物群和相關(guān)代謝物移植到一個(gè)正在發(fā)育的兒童腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)中，可能會(huì)加速免疫衰老和增加免疫相關(guān)并發(fā)癥。因此，利用年齡匹配的供體，具有類似的腸道微生物發(fā)育階段，可以解決兒童個(gè)體的這一問題，并確保兒童的正常發(fā)育不受影響。

FMT 在孤獨(dú)癥譜系障礙兒童的應(yīng)用中還需進(jìn)一步細(xì)化，如移植的劑量、持續(xù)時(shí)間、給藥途徑（口服、內(nèi)鏡或灌腸）、移植前是否需抗生素預(yù)處理、評(píng)估行為和認(rèn)知的方式、生物學(xué)標(biāo)志物等，腸道菌群與神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)行為之間相互影響及其作用機(jī)制仍需進(jìn)一步深入研究，移植后長期療效及生長發(fā)育情況也缺乏相關(guān)的臨床資料，未來有必要對(duì)兒童患者的FMT 進(jìn)行更多的研究。對(duì)于接受FMT 治療的兒童，建議進(jìn)行更長時(shí)間的臨床隨訪，全面分析FMT 對(duì)兒童患者腸道微生物群和細(xì)菌多樣性的影響，有助于進(jìn)一步宣布其有效性和安全性。