粪菌移植在炎症性肠病治疗中的研究进展

李薛鑫，胡旭明，张德巍

中国医科大学附属第四医院第三普通外科，辽宁 沈阳 110001

肠道菌群是寄居在人体肠道内微生物群落的总称，其与人体的营养、免疫、代谢等诸多生理功能紧密相关[1],肠道菌群是近年来微生物学、医学、基因学等领域引人关注的研究热点。随着对肠道菌群的逐渐重视，粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)作为一种针对肠道疾病的有效治疗方法也引起重视并进一步发展。本文将对FMT在炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)中的应用现状及研究进展作一概述。

1 FMT的起源与发展

FMT又称粪便移植、粪便细菌疗法，它是一种通过向患者胃肠道内移植健康人粪便中的功能菌群，重建受体部位菌群环境，以达到治疗疾病目的的方法[2-3]。我国对于FMT的记载可追溯到公元300年至400年间。早在东晋时期，葛洪撰写的《肘后备急方》(也称《肘后方》)便有记载：“饮粪汁一升，即活”，这也是世界上最早记录应用FMT的方法进行治疗的文献。随着我国传统中医学的发展，FMT在明朝几乎达到极致。以李时珍所著《本草纲目》为例，其中记载利用人粪治疗疾病的方法便多达二十多种[4]。西方国家对于FMT的研究开始的时间则远远落后于我国，直到1958年才有文献报道，EISEMAN等[5]对4例患严重伪膜性肠炎的患者行FMT，其中3例患者迅速痊愈。

近年来，随着对肠道黏膜免疫理解的逐渐深入，对于FMT的研究也越来越引起广大临床工作者及科研人员的重视。2013年，美国SURAWICZ等[6]将FMT首次写入临床指南，用于治疗复发性难辨梭状芽孢杆菌感染。同年,全球出现第1例标准化应用FMT成功治疗严重克罗恩病(Crohn’s disease，CD)合并肠内瘘感染的案例，且随访1年内维持缓解[7]。目前在临床上，许多患者显示出对于常规治疗应答不佳或发生严重不良反应的现象，运用FMT对IBD的治疗或许将成为一种独特的治疗思路和有效的治疗手段。

2 IBD与肠道菌群的关系

IBD是一类以反复发作的慢性炎症为特征的肠道炎性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和CD。目前，IBD的病理机制尚不明确，主要有遗传因素、免疫因素、环境因素等，其中由肠道微生物所影响的环境因素起着至关重要的作用[8]。

2.1正常肠道的菌群代谢及其功能肠道是人体内寄居微生物最多同时也是种类最广泛的器官，这些微生物被称为肠道菌群。在人类刚出生时，消化道处于一个近似无菌的环境，但随着分娩过程中接触母体分泌物及哺乳等多种因素的共同作用下，肠道内逐渐形成一个相对稳定的菌群环境[9]。在肠道中，各种菌群按一定比例组合，相互制约，相互平衡，它们与其所寄居的肠道环境组成了复杂的肠道微生态系统并参与调控宿主的营养消化吸收、免疫应答、生物拮抗等一系列生命活动，且与多种疾病的发生、发展密切相关。人体内肠道菌群可分为共生菌、条件致病菌和致病菌，它们时刻处于一种动态的平衡之中，并与肠道黏膜形成一种复杂的互利共生的关系，肠道内菌群的平衡在维持肠道营养功能、肠上皮完整性及确保肠道免疫系统的正常运转中发挥重要作用[10-12]。

肠道共生菌一般都属于专性厌氧菌，它们占据了肠道菌群所有细菌数量的99%以上，是肠道菌群的主体[13]。共生菌主要包括双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌等，依靠肠道所提供的生存场所和营养，共生菌能够产生醋酸、乳酸等有益于人体的物质，同时起到不断清除有毒物质、抵御外来病菌入侵、保护菌群环境稳定的作用[14]。肠道条件致病菌包括组织胞浆菌、足分支菌、致病性大肠杆菌等，它们一般在肠道菌群内数量较少，在正常条件下，由于大量共生菌的存在，条件致病菌并不容易大量繁殖以致对人体造成危害，然而当肠道内免疫系统发生改变时，肠道内环境平衡被打破，条件致病菌和致病菌便有可能发挥其病理作用，引发肥胖、糖尿病、IBD、癌症等疾病，严重危害人类健康[15-16]。

2.2IBD患者体内菌群代谢病理特征IBD是一类与经济发展和环境因素密切相关的疾病。有资料[17]显示，西方发达国家IBD的发病率为0.1%～0.2%，而在我国，IBD的发病率虽然呈逐年升高的趋势，但目前仅为0.0132%，远低于西方发达国家。有研究[18]认为，西方国家的生活方式可能会损伤人体肠道微生物定植的自然形态，同时破坏肠道内微生物与黏膜免疫之间的相互作用，使得肠道菌群代谢失调，并失去其对于肠道免疫反应的引导、调节等重要作用。

近年来，IBD与FMT相关性的研究逐渐增多。HIMMEL等[19]研究发现，肠道内菌群数量会随着IBD的发生及发展逐渐增多，菌群种类呈降低趋势。FRANK等[20]研究表明，与健康对照人群相比，IBD患者肠道内优势菌群厚壁菌门和拟杆菌数量明显减少，而放线菌门等非优势菌群则呈增长趋势，且肠道内菌群环境趋向于一种高度不稳定的状态。异常菌群的高度生长，降低了肠道微生物生态系统的稳定性，导致肠道菌群的构成发生变化，是诱发CD和UC的重要原因。

3 FMT与IBD

随着对肠道内菌群结构与消化道黏膜免疫理解的不断深入，越来越多的临床医师和科研工作者开始思考，以维持肠道内菌群结构稳定，恢复消化系统微生物环境为基础的FMT治疗，是否可以成为IBD治疗的新思路，它又是如何影响疾病的发生、发展及预后呢？

3.1FMT与TBD的关系如前文所述，肠道内菌群结构的改变在IBD的病理过程中起着至关重要的作用，而FMT对失调的肠道内微生物环境效果明显。有研究[21]表明，FMT可重建受损的肠道微生物菌落，抵御难辨梭状芽胞杆菌(Clostridium difficile,C.difficile)等致病菌的定植和感染。同时有学者[22-24]发现，肠道内菌群动态平衡的打破会造成肠道黏膜免疫力降低，这主要体现在肠道内分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A，sIgA)功能减退。sIgA作为肠黏膜上的主要免疫球蛋白，不仅可以聚集潜在和入侵的病原体使之易于通过蠕动和黏液纤毛运动将其清除，还可以通过sIgA-免疫复合体特异地与肠派伊尔结(peyer’s patch,PP)中的M细胞结合，刺激黏膜中IL-4、IL-10和TGF-13等细胞因子生成，调节免疫功能，恢复肠道屏障的完整性。而FMT对肠道内微生物环境稳态的恢复，则对肠道黏膜产生sIgA具有重要的促进作用。同时有文献[25]表明，FMT还可以通过稳定肠道微生物结构的复杂性，激发肠道菌群与脑-肠轴(gut-brain axis)的功能反应。作为连接大脑和肠道，互传信息的双向通讯系统，脑-肠轴是介于大脑和肠道之间最重要的物质。脑-肠轴功能的稳定，在预防IBD等肠道功能失调疾病发生中具有重要的意义。

3.2当前FMT的进展及其对IBD的治疗及预后

3.2.1 现阶段FMT的发展：现阶段FMT治疗方法主要是通过将健康人群粪便中的功能菌群进行体外制备，借助胃镜、肠镜、鼻-空肠管、造瘘口、灌肠等方法将健康者粪便移植到患者胃肠道内，重建新的肠道菌群，从而实现对肠道及肠道外疾病的治疗作用[26]。传统的粪菌制备主要是通过人工控制机器进行粪便的搅拌、加工、过滤及粪菌的培养，然而这种方法存在效率低、粪菌质量难以控制等问题，并且粪便中一些成分，比如寄生虫卵，也很难通过人工进行分离[27]。

2014年，我国张发明团队率先提出通过智能粪菌处理系统标准化的采集粪便、分离粪菌，获得高度纯化的菌群，再经内镜或引流管将量化的菌液注射到患者肠道病变部位。这种方法可以在一定程度上缩短粪便分离的时间，同时改良粪菌的纯度，大大提高了粪菌提纯的质量和效率[28]。同时在粪菌输注的途径上，经内镜结肠植管输注(TET)等途径相比传统的口服、腹腔镜注射等移植途径也更加简单经济，同时也有利于短期内多次重复治疗和全肠道给药等目的的实现[29]。

3.2.2 FMT在IBD中的治疗及预后：现代医学对于FMT在IBD治疗中的应用关注较晚。1989年BENNET等[30]第一次尝试通过移植健康人的粪菌治疗1例UC患者，成功缓解其临床症状并使其肠道组织学检查得到明显改善。这一研究成果引起了科研及临床工作者的广泛关注，并引发了此后关于FMT在IBD治疗及预后中作用的研究热潮。2003年，BORODY等[31]在对6例重型反复发作的活动性UC患者进行FMT治疗后，极大地逆转了其临床症状及组织学改变，并一定程度上延缓了其复发的时间，同时降低了UC发作的活动性。至于FMT在CD治疗中的应用，2014年KAO等[32]发现，FMT能有效改善CD患者肠道内的菌群结构并缓解CD的症状。同年，SUSKIND等[33]报道了10例CD轻-中度患儿通过清肠并鼻胃管输注菌群，其中5例患儿在6周后病情得到临床缓解。

4 现存问题

作为临床上治疗IBD的新希望，FMT虽然在许多方面显示了自己在疾病预防、治疗及康复过程中的优势，然而随着科学研究的深入，关于FMT疗效及其安全性的争议也逐渐显现。JOOSSENS等[34]对4例CD患者行FMT后，其中3例出现了发热、腹部轻压痛等不适症状。ANGELBERGER等[35]报道显示，在对5例中-重度UC患者行FMT治疗的过程中，3例患者有临床症状减轻的迹象，其余2例却出现症状加重的情况。有学者[36]认为，FMT的不良反应包括腹胀、腹痛、便秘等。同时还有报道[37]认为，FMT会导致消化道出血、腹膜炎甚至加重疾病进展，引发多种并发症的发生。而在FMT的操作过程中，现阶段，虽然标准化的粪菌生产已初具雏形，但由于供体中许多传染疾病仍难以排除，导致菌粪中仍有可能存留大量致病微生物[38]。我们猜测，FMT的过程中，残留致病菌的存在或许是造成IBD加重的重要原因。除此之外，FMT还存在移植菌群难以保存、移植流程过于复杂及供体筛选过程中伦理争议等一系列问题[39-40]。

5 展望

作为一种近年来逐渐兴起的新技术，FMT被认为在各种疾病的治疗与康复中具有广阔的研究前景和巨大的潜能，尤其对于难治复发性IBD治疗，FMT更被给予厚望。然而目前为止，关于FMT的作用机理及其治疗的疗效和安全性等却仍饱受争议。不过可以确信的是，随着科学研究的不断深入，在未来对于IBD的临床治疗上，FMT一定会发挥它更好的作用。

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