胃肠道微生态如何影响慢性便秘以及指导临床治疗

沈小雪 俞 汀 林 琳

南京医科大学第一附属医院消化科(210029)

胃肠道微生态如何影响慢性便秘以及指导临床治疗

沈小雪*俞 汀 林 琳#

南京医科大学第一附属医院消化科(210029)

胃肠道微生态在多种疾病中具有特征性改变，并参与疾病的发生、发展。研究表明慢性便秘患者肠道微生物的生态多样性发生明显变化，而微生态制剂对慢性便秘具有治疗作用。本文通过总结慢性便秘的肠道微生态改变、微生态异常影响肠动力的机制以及两者间的相互作用、微生态制剂的治疗作用等方面的研究进展，阐述胃肠道微生态如何影响慢性便秘以及指导临床治疗。

微生态； 便秘； 胃肠动力； 短链脂肪酸； 小肠细菌过度生长； 有益菌种

慢性便秘(chronic constipation)是一种常见的胃肠道功能紊乱性疾病，主要表现为排便次数减少(<3次/周)、粪便干结、排便困难，病程至少6个月[1]。在慢性便秘的病因中，大部分为功能性疾病，包括功能性便秘、功能性排便障碍和便秘型肠易激综合征(IBS-C)[1]，其中IBS-C患者除排便症状外，还伴有明显的腹痛不适、腹胀等症状[2]。

胃肠道微生态在多种疾病中具有特征性改变，并参与疾病的发生、发展。近年来众多研究表明慢性便秘患者肠道微生物的生态多样性发生明显变化，临床研究亦发现益生菌等微生态制剂对慢性便秘具有治疗作用，因此慢性便秘与肠道微生态的关系越来越受到关注。本文就胃肠道微生态如何影响慢性便秘以及指导临床治疗作一综述。

一、慢性便秘的肠道微生态改变

人体胃肠道内包含约30属500种微生物，数量约为1014个，是人体细胞数量的10倍，其中大部分位于结肠，肠道微生态异常与人体多系统疾病相关[3]。近年来，随着分子生物学的迅速发展，对胃肠道内微生物的鉴定水平有了质的提高。微生物染色体16S rDNA基因中的高度保守序列和保守序列间高度可变序列的存在使16S rDNA基因高通量测序技术成为全面、准确地分析肠道微生态结构的有力工具。

目前大量研究表明慢性便秘患者与健康人之间的粪便微生物组成存在明显差异。Choi等[4]利用厌氧菌培养技术探索功能性便秘患者肠道微生物的变化，发现患者粪便中的有益菌—双歧杆菌丰度较健康对照者明显降低。Chassard等[5]联合应用厌氧菌培养和16S rDNA技术的研究显示，IBS-C患者粪便中产乳酸细菌数量减少。Zhu等[6]应用16S rRNA技术对便秘患者和非便秘对照者的粪便微生态结构进行分析、比较，发现便秘患者普氏菌属丰度显著降低，数个厚壁菌门菌属增加，但该研究未发现便秘患者存在乳酸菌属和双歧杆菌属减少现象。除有益菌数量的变化外，研究[5]发现IBS-C患者的肠道微生态结构还具有硫酸盐还原细菌数量增加、产丁酸盐细菌数量减少等特征。Parthasarathy等[7]的研究纳入25例女性慢性便秘患者和25例健康女性，以16S rRNA技术检测乙状结肠黏膜和粪便微生物组成，结果显示两组间结肠黏膜微生物组成差异显著，慢性便秘患者拟杆菌门菌属丰度显著增加，利用此种微生物组成的差异可区分慢性便秘患者与健康对照者，准确性为94%；结肠黏膜微生物组成与便秘的相关性不依赖于饮食和结肠转运，而粪便微生物组成与结肠转运相关，与便秘无明显关联。

二、肠道微生态异常影响肠动力的机制

Parthasarathy等[7]对25例慢性便秘女性的结肠黏膜和粪便微生物组成及其便秘状态和肠动力进行分析，结果显示14例患者伴有结肠慢传输，结肠传输时间(CTT)延长的便秘患者与CTT正常便秘患者的粪便微生物组成有明显差异，前者厚壁菌门中的肠球菌属、乳球菌属、罗氏菌属丰度显著降低。

肠道微生物大多通过其代谢产物影响肠道动力，其中短链脂肪酸(SCFAs)是研究肠道微生态与慢性便秘关系的重要靶点。健康人肠道中，SCFAs是由饮食摄入的抗性淀粉经结肠厌氧菌发酵生成，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，在盲肠和近端结肠中含量最高，对肠道动力具有抑制和兴奋的双向调节作用，在肠道功能的维持中具有重要意义[8]。既往研究认为，功能性便秘患者粪便中SCFAs减少，肠道SCFAs吸收增加，协同Na+、K+、H2O吸收增加，可降低粪便含水量，导致粪便干结[9]。近年来，研究者注重于探讨SCFAs直接影响肠道动力的机制，但结果尚存争议。Hurst等[8]利用三维动态收缩波记录系统研究SCFAs对豚鼠结肠传播性收缩的影响，发现在近端结肠中，丁酸能加快长传播频率，同时抑制短传播，对非传播性收缩起双向调节作用，而乙酸和丙酸对长、短传播均起抑制作用；在远端结肠中，丁酸和丙酸分别可加 快和减慢结肠推进速度。上述结果表明不同链长的SCFAs对结肠动力具有不同影响，丁酸可加快肠蠕动，丙酸则可减慢肠内容物运动、促进其吸收，SCFAs对结肠动力的综合影响取决于各链长SCFAs的比例。然而Dass等[10]的研究发现生理浓度的乙酸、丙酸和丁酸均能抑制由电刺激诱发和神经介导的远端结肠收缩，三者作用无明显差异。研究结论的差异可能与各研究记录结肠动力的方式不同有关。有研究[11]发现SCFAs可激活肠内分泌细胞和肥大细胞上的受体FFA2(GPR43)和FFA3(GPR41)，干扰兴奋性或抑制性神经递质释放，从而影响肠道动力。但亦有研究[10]表明，SCFAs对GPR43(-/-)小鼠神经介导的结肠收缩的影响与野生型小鼠相似，提示肠神经系统中存在其他SCFAs受体。

硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)和甲烷也是影响肠道动力的微生物代谢产物。IBS-C患者粪便中利用乳酸和氢气还原硫酸盐的细菌数量显著增多，因此可产生较多H2S[5]。H2S 是一种内源性气体递质。Martinez-Cutillas等[12]的研究表明，高浓度H2S能抑制人结肠平滑肌收缩，因此与慢性便秘显著相关。一方面，肠神经细胞含有合成H2S的胱硫醚β-合成酶和胱硫醚γ-裂解酶，可催化L-半胱氨酸生成H2S，抑制肠神经系统中的胆碱能通路，从而影响肠道动力[12]；另一方面，肠道微生态异常引起的H2S产生增多可激活外向延迟整流K+通道开放，引起平滑肌细胞超极化，反馈性抑制L型Ca2+通道开放，进而影响肠道动力[13]。此外，结肠腔内的H2S还与IBS-C患者的腹痛症状有关[14]。

对脊髓脊膜突出患儿的研究[15]发现，具有便秘症状的患儿肠腔内甲烷含量增加，口-盲传输延迟。一项甲烷与便秘关系的meta分析显示，乳果糖呼气试验甲烷阳性与功能性便秘和IBS-C显著相关(OR=3.51)，即使仅纳入IBS-C患者，此相关性仍然存在(OR=3.60)；系统综述提示甲烷与结肠传输延迟有关[16]。据报道甲烷系通过激活结肠平滑肌细胞电压依赖性K+通道、增加胞膜K+外流、促使细胞膜超极化、导致胞外Ca2+内流减少而抑制近端结肠纵肌收缩[17]。

肠道微生物对肠道动力的影响不仅仅是通过代谢产物这一途径，其本身异常亦可能导致相关信号通路改变，进而引起结肠平滑肌、肠神经系统、Cajal间质细胞等的变化，最终引起便秘。

三、肠道动力异常对肠道微生态的影响

胃肠道微生态紊乱可导致慢性便秘发生、发展；反之，肠道动力异常也可影响肠腔内细菌的生长、繁殖和定位，造成肠道微生态环境异常。Khalif等[18]在分析功能性便秘患者与健康对照者粪便微生物的差异之后，进一步报道了其中存在重度结肠传输延迟者接受泻剂比沙可啶治疗后微生态结构的变化，发现治疗后肠道微生态异常得以纠正，但治疗停止后又回复至治疗前状态，由此认为肠道微生物的改变是继发于慢性便秘而非便秘的原因。但迄今为止，肠道微生物变化与便秘的因果关系仍无定论。更为重要的是，肠道动力障碍造成的肠道微生态异常可产生全身性不良影响。肠道动力异常可引起小肠淤滞，导致小肠细菌过度生长(SIBO)，动力异常所致的回盲瓣抗反流作用减弱还可导致结肠内细菌易位至小肠，使小肠内生理性细菌被来自结肠的病原菌取代。SIBO可致胃肠道消化、吸收功能紊乱，引发炎症反应，最终引起多器官疾病[19]。研究表明SIBO与非酒精性脂肪性肝病有关，肠道内细菌产物如脂多糖和细菌DNA可通过门静脉进入肝脏，激活Toll样受体(TLRs)及其下游炎症信号通路，引起肝脏慢性炎症反应，最终导致非酒精性脂肪性肝病[20]。此外，SIBO还可诱发轻微肝性脑病和自发性腹膜炎。SIBO引发的慢性炎症和异常免疫应答可致胃肠动力异常和内脏高敏感，目前普遍认为SIBO与IBS显著相关[21]。综上所述，肠道动力与肠道微生态之间存在紧密联系，在治疗慢性便秘时，应关注患者的肠道微生态。

四、慢性便秘的微生态治疗

目前临床上常用于治疗慢性便秘的泻剂存在诸多缺陷，如长期使用容积性泻剂易致胃肠胀气，而盐类泻剂可致电解质紊乱。肠道微生态制剂虽不是慢性便秘的一线治疗药物，但其不良反应少，又具有多方面的生理效应，可调节肠上皮细胞局部免疫功能，调节胃肠道平滑肌细胞收缩，刺激胃肠肌电活动，促进肠蠕动和胃肠动力恢复。因此，越来越多的研究者推荐其作为慢性便秘的长期辅助用药[4]。

益生菌是指一类能对宿主产生有利影响的微生物，可以是单一菌株，也可以是多种菌株的复合制剂。常用于治疗慢性便秘的益生菌主要有干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、罗伊乳杆菌、动物双歧杆菌等[22]。一项关于益生菌在成人功能性便秘患者中疗效的meta分析显示，益生菌能显著缩短全胃肠道传输时间，增加每周自主排便次数，改善粪便性状，发挥上述作用的主要是乳双歧杆菌而非干酪乳杆菌[23]，表明不同类型的益生菌对慢性便秘的疗效不尽相同。然而该meta分析的异质性和报告偏倚较高，可能影响对结果的解释。益生菌对慢性便秘的疗效还与其用量有关。研究[24]发现，予便秘小鼠不同剂量动物双歧杆菌A6灌胃15 d，各剂量组小鼠小肠蠕动均显著增强且作用呈剂量依赖性。益生菌改善便秘症状的可能机制为：益生菌代谢产物中的有机酸类物质可刺激肠壁神经，促进肠蠕动，增加肠腔内渗透压，使水分分泌亢进，从而发挥润肠通便作用；益生菌分泌的有机酸、防御素、细菌素等可纠正微生态失调，参与菌膜重建，促进肠动力恢复。目前对慢性便秘有效的益生菌种属、治疗剂量、疗程均不甚明确，需开展大规模随机对照研究进一步探索。

益生元是指虽不被宿主消化吸收，但可选择性刺激肠内有益菌活性或生长繁殖，从而增进宿主健康的食物成分，主要是非消化性低聚糖，包括菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖等，广义的益生元还包括纤维补充剂。一项随机对照临床试验显示，女性慢性便秘患者补充菊粉/部分水解瓜尔豆胶混合物3周后，每周排便次数虽明显增加，但与安慰剂组相比差异无统计学意义[25]。相关系统综述亦因研究数量过少而未能得出益生元与慢性便秘关系的确切结论[26]。因此，益生元对慢性便秘的疗效有待进一步研究。

合生元是同时含有益生菌和益生元的制剂。关于合生元治疗慢性便秘的研究亦不多见。随机双盲安慰剂对照临床试验显示，功能性便秘患者服用含低聚果糖、双歧杆菌和乳酸杆菌的合生元制剂(7 d和30 d)可显著增加每周排便次数，排便费力、排便不尽感和粪便性状亦有所改善[27-28]。

粪菌移植(FMT)是将健康人粪便中的菌群移植入患者肠道中，以重建正常肠道微生态的治疗方法，在复发性艰难梭菌感染、炎症性肠病、IBS等疾病的治疗中已取得一定疗效[3]。2015年发表的一篇关于FMT在胃肠道疾病中疗效的系统综述，入选研究中仅一项涉及慢性便秘，该研究中的3例患者经FMT治疗后便秘症状缓解率为100%[29]。Tian等[30]的前瞻性开放式研究对24例慢传输型便秘患者给予FMT治疗，12周后排便频率由每周1.8次增至4.1次，粪便性状亦有所改善，同时CTT缩短。尽管目前关于FMT治疗慢性便秘的报道尚少，但其作为一种安全、经济的新兴便秘治疗手段，值得进一步研究并推广。

五、慢性便秘患者肠道微生态制剂干预的建议

对肠道微生态的干预有助于慢性便秘症状的改善。笔者对慢性便秘患者使用微生态制剂治疗提出以下建议：①因排便情况改变就诊的患者如存在报警症状，应先行结肠镜等检查以排除器质性疾病。如怀疑结直肠癌、肠梗阻等器质性疾病，应慎用微生态制剂。②尝试使用微生态制剂的患者，应至少连续使用1个疗程(1个月)。如排便情况改善，可继续治疗2～3个疗程加以巩固。如排便情况未见明显好转，可加用1～2个疗程；如仍无明显改善，可考虑患者肠道菌群产生耐受，应调整用药方案或停用微生态制剂，以免造成肠道微生态进一步失调。③对于依从性差的患者，不建议使用微生态制剂。④对于正在使用抗菌药物的患者，应停用抗菌药物后再行肠道微生态干预。⑤益生菌等微生态制剂相对安全，不良反应小，但在使用过程中仍需注意监测不良反应以及病情变化。⑥可采用甲烷呼气试验评估微生态制剂的治疗效果。

六、结语

慢性便秘患者存在肠道微生物数量、结构和功能上的改变。希望在不久的将来可通过高通量测序等方法全面描述慢性便秘患者胃肠道微生物及其代谢产物的变化，并进一步深入研究其影响肠道动力的机制以及两者间的相互关系。微生态制剂可能有助于改善便秘症状，但目前缺乏大样本临床试验验证其有效性。临床医师可根据患者具体排便情况选用合适的微生态制剂并确定剂量和疗程，根据患者的治疗反应及时调整治疗方案。从微生态学角度治疗慢性便秘的研究任务任重而道远。

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(2016-08-20收稿；2016-10-10修回)

Effect of Gut Microbiota on Chronic Constipation and Guiding the Clinical Treatment

SHENXiaoxue,YUTing,LINLin.

DepartmentofGastroenterology,theFirstAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing(210029)

LIN Lin,Email:lin9100@aliyun.com

Gut microbiota is characteristically changed and participates in the pathogenesis and progression of a variety of diseases.Studies have shown that the ecological diversities of gut microbiota of constipated patients are disturbed,and some probiotics are effective for treatment of chronic constipation.This article reviewed the research progress on alterations of gut microbiota in chronic constipation,the mechanism of which affecting gastrointestinal motility,the interaction between microbiota and motility,and the efficacy of probiotics for clarifying the effect of gut microbiota on chronic constipation and guiding the clinical treatment.

Microbiota; Constipation; Gastrointestinal Motility; Short Chain Fatty Acids;Small Intestinal Bacterial Overgrowth; Probiotics

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.05.012

*Email:shenxiaoxue0066@163.com

#本文通信作者，Email:lin9100@aliyun.com