糞菌移植治療功能性便秘的動物實驗研究進展

周彭，鄧凱莉，周玉平

功能性便秘（FC）是消化系統的常見疾病之一，主要表現為排便困難、排便次數減少及大便干結等，但內鏡下肉眼及病理結果提示無腸道器質性病變，且要求不符合便秘型腸易激綜合征（IBS）的診斷標準。證據表明，腸道菌群紊亂在FC 的發生發展中起重要作用[1]，傳統治療手段對臨床癥狀有緩解作用，但不能從病因上根除[2]。糞菌移植（FMT）是將正常人的功能菌群植入患者的腸道中，重建正常的腸道菌群[3]。研究表明，FMT可以改變FC 患者腸道中有益菌和有害菌數目[4]，有效緩解癥狀，同時還能有效改善患者情緒和心理狀態[5]。本文擬探討FMT 治療FC 相關的動物實驗研究進展，報道如下。

1 FMT 改善模型小鼠便秘癥狀和腸道菌群組成

多項動物實驗證實FMT 對便秘的治療作用。Xu 等[6]采用鹽酸羅哌丁胺誘導小鼠便秘模型，給實驗組小鼠植入益生菌，對照組植入0.9%氯化鈉注射液，結果發現與對照組相比，實驗組小鼠糞便含水量、糞便顆粒數目、腸道轉運速率均顯著提高；另外，大腦中海馬錐體神經元退化情況明顯改善，小鼠抑郁和焦慮行為較對照組明顯減少；相反，如果給予模型小鼠灌注便秘患者腸道菌群可能導致小鼠的便秘癥狀。Cao 等[7]首先通過管飼予20 只小鼠抗生素混合物將腸道進行無菌化處理，然后隨機分為兩組進行FMT實驗，實驗組小鼠植入便秘患者的糞菌，對照組小鼠植入健康人的糞菌，2 周內進行7 次FMT；結果表明與對照組相比，實驗組小鼠的排便頻率降低、2 h內糞便含水量下降；糞便中的乳桿菌、甲基桿菌等有益菌數量下降。上述實驗結果提示，FMT 改善小鼠的便秘癥狀很大程度上依賴于對腸道菌群的調節。

2 FMT 改善模型小鼠腸道動力

FMT 不僅可以改變腸道菌群的結構，還可調節模型小鼠腸道動力緩解FC患者的癥狀，其機制可能與改變腸道菌群的自身發酵代謝產物、如5-羥色胺（5-HT）、硫化氫及甲烷等，或是調節胃腸激素、神經內分泌因子的生成及腸道免疫系統有關[8]。研究者將一種典型的腸道有益菌（如乳酸菌或雙歧桿菌）引入無菌小鼠中，發現結腸傳導時間明顯縮短[9]。謝尚奎等[10]發現便秘大鼠糞便中乳酸桿菌及雙歧桿菌數明顯減少，植入乳酸桿菌及雙歧桿菌后，其胃腸道排空時間也相應縮短。

3 FMT 調節小鼠腸道神經內分泌功能

5-HT不僅屬于神經傳導遞質，也是胃腸激素。腸道菌群發酵產生的5-HT直接作用于腸道上皮的5-HT受體，引起平滑肌的收縮。Cao 等[7]的研究發現，植入便秘患者糞便的小鼠結腸上皮組織中的肌動蛋白結合蛋白水平、5-HT及血中5-HT 水平明顯下降。Hata 等[11]的小鼠研究發現，實驗組（正常腸道菌群組）的盲腸和結腸腸腔內游離5-HT 明顯高于對照組（無菌小鼠）小鼠，且大多以非結合的游離形式存在，而在對照組的小鼠腸道中5-HT更多以結合形式存在；他們再將實驗組小鼠糞便植入對照組小鼠腸道中（共3 d，1 次/d），發現對照組小鼠腸腔內的游離5-HT水平迅速上升，且與實驗組差異無統計學意義（P ＞0.05）。上述研究提示，FMT可能通過調節腸道5-HT 等神經內分泌激素對FC 發揮治療作用。此外，Lenard 發現腸道中枯草芽孢桿菌能夠增加生長抑素的分泌，而生長抑素和胰高血糖素樣肽1 都屬于胃腸激素，能夠通過抑制消化道激素的分泌來降低胃腸蠕動。

4 FMT調節短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝水平

腸道菌群能夠發酵腸腔底物產生一些代謝產物，如短鏈脂肪酸及膽汁酸等。Ge 等[12]使用廣譜抗生素對小鼠做腸道無菌化處理并植入FC患者的糞便，對照組小鼠植入健康人的糞便；結果發現實驗組小鼠的糞便顆粒頻率、水分含量均較對照組低，且傳輸速度明顯延長，結腸縱向平滑肌自發性收縮受到抑制；并對比短鏈脂肪酸（丁酸、丙酸、乙酸）與膽汁酸（初級膽汁酸、次級膽汁酸）水平，發現實驗組小鼠的丁酸明顯下降，但乙酸和丙酸無顯著差異；兩組次級膽汁酸較對照組下降明顯，但初級膽汁酸無明顯差異；在隨后2 周內，通過對實驗組小鼠補充丁酸和次級膽汁酸后，發現實驗組小鼠的糞便含水量、顆粒頻率及平滑肌收縮力明顯提高，且與對照組相比無明顯差異。另外，Floch 等[13]證實腸道細菌能夠產生膽汁酸鹽水解酶來參與膽汁酸的代謝，從而提高非結合膽汁酸水平，促進腸道蠕動。上述實驗表明，腸道菌群在調節胃腸動力中發揮重要作用，其機制與調節腸道菌群短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝產物有關。

短鏈脂肪酸和膽汁酸又如何影響腸道動力呢？相關研究表明，短鏈脂肪酸能夠抑制胰高血糖素肽1 的分泌和釋放，延緩胃排空和腸道蠕動[14]。Fukumoto等[15]研究則發現纖維素可以被腸道菌群發酵產生短鏈脂肪酸，并進一步代謝產生5-HT 來促進腸道蠕動。另一方面，膽汁酸也可以通過刺激結腸推進性高振幅收縮，增強結腸黏膜通透性，誘導水、電解質分泌，促進結腸運輸[16]。可見腸道微生物群在調節腸道膽汁酸和5-HT 代謝中起重要作用，可能是腸道微生物群與胃腸動力之間關系的關鍵環節。

5 FMT 調節腸道免疫如Toll 受體表達

腸道菌群通過影響腸道免疫系統，參與胃腸道動力的調節。Toll 樣受體是識別微生物分子的模式識別受體，在整個腸道中由多種細胞類型表達，包括腸道上皮細胞，上皮下肌成纖維細胞和幾種腸道固有層中的免疫細胞（巨噬細胞，樹突狀細胞，B 細胞或T 細胞）[17]。腸道免疫系統通過該受體識別病原微生物產生免疫應答，免疫細胞分泌白細胞介素-1 和腫瘤壞死因子等炎性介質，抑制乙酰膽堿和去甲腎上腺素的分泌和釋放，最終調節胃腸道蠕動[18]。Grasa 等[19]通過抗生素誘導小鼠腸道菌群發生變化，證實了腸道菌群在調節Toll 樣受體表達中的作用，并揭示了腸道菌群與腸道蠕動的聯系。

6 存在問題

目前，關于FMT 治療FC 的實驗研究越來越多，從不同角度初步探討了FMT 治療FC 的作用機制，取得了一定的進展。筆者認為目前的研究存在如下問題，并提出了未來發展的方向。

6.1 尚無理想的FC動物模型 關于FC小鼠的造模方法有很多，包括藥物、手術切除部分直腸及通過高脂高糖低纖維飲食，大多還是以藥物誘導為主，物理刺激為輔。但存在缺陷：未將FC 與器質性便秘小鼠模型區別；缺乏統一的FC 小鼠造模標準。

6.2 采用無菌鼠的研究較少 目前的FMT 移植實驗，大多采用抗生素耗竭的方法，使用的是SPF級小鼠，即無特定病原體動物。其是指通過管飼混合抗生素的方法除去小鼠腸道中的細菌群落，但體外非特定的微生物和寄生蟲是容許存在的，而且抗生素處理的腸道“無菌”狀態也是一過性的，某些殘存的細菌在合適條件下又會繁殖形成菌落，這難免會對實驗研究結果造成誤差；而另外一種要求更高的微生物研究模型是無菌（GF）小鼠，它是將在無菌條件下人工從剖宮產獲得的子代鼠放在嚴格的無菌隔離環境內飼育而成，體內外不攜帶任何微生物[20]。

6.3 細胞層面的研究尚未深入 Cajal間質細胞是胃腸運動的起搏細胞，胃腸道的慢波起源于該細胞，它參與腸道平滑肌動作電位的形成，在FC 的發生發展中發揮了重要作用。FMT 是否通過調節腸道菌群及其代謝產物，進一步調控了Cajal細胞的信號通路，目前尚未見報道。