肠道菌群调节在消化系统疾病治疗中的应用

李 静 孙剑勇

复旦大学附属中山医院消化内科(200032)

正常情况下，人体下消化道寄居有大量微生物，肠道微生态系统对机体正常功能的发挥起至关重要的作用。肠道菌群可吸收并合成机体必需成分；通过肠黏膜-细菌的互动促进幼年期肠道免疫功能的激活和成熟；通过Toll样受体(TLR)途径维持肠神经系统的完整性和功能，从而影响肠蠕动功能；通过激活肠道体液免疫反应合成IgA、IgG和IgM，对肠黏膜起保护作用；通过降低肠腔内pH值，增加细菌素或H2O2的合成以竞争性抑制病原菌的黏附和易位[1-2]。

肠道菌群失调参与人体各系统多种疾病的发病过程。研究显示益生菌制剂和粪便菌群移植(fecal microbiota trans-plantation, FMT)技术可有效调节肠道菌群且无明显不良反应[3]，因而成为当今疾病治疗研究的热点课题。益生菌制剂的核心成分是对人体有益的菌类微生物，分为细菌和真菌，包括乳酸杆菌、肠球菌、双歧杆菌、布拉氏酵母菌等，可为单独或混合制剂。摄入量足够时，益生菌能定植于肠道，通过合成具有抗微生物作用的小分子或活性肽，抑制病原菌定植及其毒性因子合成[4]；通过减少黏液降解和增加黏液素基因表达，修复肠道细胞间紧密连接，维持肠黏膜屏障的完整性；通过抑制肠道炎症反应，发挥有利于宿主的效应。FMT技术的原理是使健康人的肠道菌群定植于患者肠道内以重塑其肠道菌群，从而达到治疗目的，目前仍处于研究阶段。本文就肠道菌群调节在腹泻、肠易激综合征(IBS)、炎症性肠病(IBD)等消化系统疾病治疗中的应用情况作一综述。

一、肠道疾病

1. 腹泻：腹泻为临床常见消化系统症状，可由不同原因引起。

①抗菌药物相关性腹泻(antibiotic-associated diarrhea, AAD)：AAD多发生于65岁以上、长期应用广谱抗菌药物的老年住院患者，病因以艰难梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)最为常见。Qamar等[5]的动物实验证明布拉氏酵母菌可通过发挥类似免疫佐剂的作用增加肠黏膜IgA，特别是艰难梭菌毒素A特异性IgA的分泌，从而减轻AAD症状。Hempel等[6]对截止至2012年2月的有关益生菌治疗AAD的文献进行Meta分析，结论为益生菌治疗AAD有效。但2013年Allen等[7]发表的多中心临床试验结果显示乳酸杆菌和双歧杆菌对CDI引起的老年住院患者AAD的预防效果不明显。FMT技术最常见于CDI的治疗研究并显示出良好的治疗反应。Mattila等[8]予复发性CDI患者FMT治疗，结果显示大多数患者的病情得到有效改善。

②放射性腹泻(radiation-induced diarrhea, RID)：腹部放射治疗可损伤增殖活跃的肠腺窝细胞和肠黏膜细胞，导致肠上皮更新能力和黏膜屏障受损，RID等胃肠道不良反应是导致放疗间断和剂量限制的常见原因，目前尚无批准用于预防放射性胃肠道疾病的药物。有研究认为肠道菌群失调与机体免疫系统的异常反应是导致RID的重要因素，为RID的治疗提供了新思路[9-10]。 Spyropoulos等[10]发现益生菌可减轻大鼠RID模型的腹泻严重程度，并推断其系通过抑制肠道炎症反应并增强肠上皮修复而达到治疗效果。Demers等[11]开展的大规模临床试验结果表明，接受盆腔放疗后，应用标准剂量的益生菌能预防和治疗RID。

③感染性腹泻：由病毒感染引起的感染性腹泻是全球范围内的常见医疗问题，婴幼儿感染性腹泻最常由轮状病毒感染引起。Dubey等[12]在急性轮状病毒感染性腹泻儿童中开展的临床试验显示，益生菌合剂VSL#3治疗组腹泻发生率较对照组降低，患者病情缓解，补液次数减少，病程缩短，且未出现明显不良反应。Huang等[13]开展的临床试验发现三联益生菌对儿童轮状病毒感染引起的腹泻有良好疗效。

④旅行者腹泻(travelers’ diarrhea, TD)：TD可以治愈，但缺乏有效预防措施。Virk等[14]的临床试验表明益生菌不能降低TD发生风险，但可缩短病程，减少抗菌药物的使用。

2. IBS：近年研究证明肠道菌群与肠道免疫的相互作用参与了IBS的发病[15-16]。尽管IBS患者的肠黏膜无明显组织学病变，但紧密连接蛋白表达下调引起黏膜通透性增加，激活肠道免疫系统，从而引发一系列胃肠道症状[17]。Moayyedi等[18]的Meta分析得出结论，益生菌对IBS有治疗作用。

3. IBD：正常情况下，机体对肠道共生菌和病原菌采取不同的免疫应答方式，以维持肠道微生态平衡；当其中一种免疫应答机制缺陷时，另一种就会起代偿作用，由此引起肠道免疫功能紊乱，导致肠道炎症反应，从而对IBD易感[19]。Dalmasso等[20]对小鼠结肠炎模型的研究发现，布拉氏酵母菌可捕获肠系膜淋巴结T细胞，减少病变结肠内的Th1细胞浸润，抑制促炎细胞因子级联反应，从而有利于IBD的治疗。Kump等[21]予难治性溃疡性结肠炎(UC)患者FMT治疗，发现FMT虽能调节肠道菌群，并短期改善UC症状，但不能诱导临床缓解。Angelberger等[22]追踪观察了5例UC患者FMT治疗后12周的病情变化，未见严重不良事件发生；不同患者间肠道菌群重塑的稳定性和有效性存在差异，仅1例肠道菌群得到有效改变的患者病情明显缓解，2例患者病情恶化。肠道菌群对机体免疫系统的影响具有时间依赖性，可能限制了IBD发生后菌群调节的疗效[23]。

二、消化性溃疡(PU)

Shavakhi等[24]的随机对照试验研究了多菌株益生菌制剂对铋剂四联疗法根除幽门螺杆菌(Hp)感染效果的影响，发现治疗组与对照组间根除率无明显差异。但Dharmani等[25]的动物实验发现VSL#3可通过刺激血管内皮生长因子合成而促进胃溃疡修复，提示益生菌具有辅助治疗PU的潜能，但需开展临床试验加以验证并确定适宜给药剂量。

三、肝脏疾病

1. 酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD)：乙醇及其代谢产物不但能引起肝脂肪变性和损伤，而且可造成肠屏障损伤和肠道菌群失调，细菌易位进入血循环，激活肝脏内免疫反应，加重肝损伤，引起ALD。Wang等[26-27]对小鼠乙醇诱导肝损伤模型的研究显示，鼠李糖乳杆菌GG能促进肠屏障修复，减少肝脏肿瘤坏死因子-α(TNF-α)产生，减轻肝脏炎症反应。

2. 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)：NAFLD是代谢综合征在肝脏中的表现，过度摄入脂肪经肝脏代谢产生有害的脂质代谢产物，引起肝脂肪变性和损伤。同时，高脂饮食可改变肠道菌群组成，导致机体对肠道菌群产生异常免疫反应，引起肠道炎症，损害肠屏障，使细菌易位至肝脏，加重肝脏炎症。Bhathena等[28]证实口服益生菌微胶囊能缓解仓鼠NAFLD模型的肝损伤。Vrieze等[29]发现FMT治疗能增强代谢综合征患者的胰岛素敏感性，证实了肠道菌群失调在包括NAFLD在内的代谢综合征发病中的作用。

四、结语与展望

综上所述，益生菌制剂和FMT技术有望推广应用于多种消化系统疾病的辅助治疗。尽管菌群调节技术在部分临床试验和动物模型中取得了令人欣喜的结果，但实验方法、条件和菌株种类的差异，以及实验动物与人类的物种差异，使一些研究结果不尽相同甚至相互矛盾，因此菌群调节要成为临床常规治疗手段，尚待开展大规模临床研究。由于不同益生菌菌株的作用不同，今后还需根据不同疾病的特点筛选出有确切疗效的菌株并确定适宜治疗剂量。对于FMT技术，今后研究应着重于长期追踪观察移植后患者肠道菌群组成的改变以确保移植成功，并检测不良事件发生情况，此外还应完善供体体格筛选标准和应用适应证，以规范其应用。

1 Brun P, Giron MC, Qesari M, et al. Toll-like receptor 2 regulates intestinal inflammation by controlling integrity of the enteric nervous system[J]. Gastroenterology, 2013, 145 (6): 1323-1333.

2 Girardin M, Seidman EG. Indications for the use of probiotics in gastrointestinal diseases[J]. Dig Dis, 2011, 29 (6): 574-587.

3 Landy J, Al-Hassi HO, McLaughlin SD, et al. Review article: faecal transplantation therapy for gastrointestinal disease[J]. Aliment Pharmacol Ther, 2011, 34 (4): 409-415.

4 Preidis GA, Hill C, Guerrant RL, et al. Probiotics, enteric and diarrheal diseases, and global health[J]. Gastroenterology, 2011, 140 (1): 8-14.

5 Qamar A, Aboudola S, Warny M, et al.Saccharomycesboulardiistimulates intestinal immunoglobulin A immune response toClostridiumdifficiletoxin A in mice[J]. Infect Immun, 2001, 69 (4): 2762-2765.

6 Hempel S, Newberry SJ, Maher AR, et al. Probiotics for the prevention and treatment of antibiotic-associated diarrhea: a systematic review and meta-analysis[J]. JAMA, 2012, 307 (18): 1959-1969.

7 Allen SJ, Wareham K, Wang D, et al.Lactobacilliandbifidobacteriain the prevention of antibiotic-associated diarrhoea andClostridiumdifficilediarrhoea in older inpatients (PLACIDE): a randomised, double-blind, placebo-controlled, multicentre trial[J]. Lancet, 2013, 382 (9900): 1249-1257.

8 Mattila E, Uusitalo-Seppälä R, Wuorela M, et al. Fecal transplantation, through colonoscopy, is effective therapy for recurrentClostridiumdifficileinfection[J]. Gastroenterology, 2012, 142 (3): 490-496.

9 Packey CD, Ciorba MA. Microbial influences on the small intestinal response to radiation injury[J]. Curr Opin Gastroenterol, 2010, 26 (2): 88-94.

10 Spyropoulos BG, Theodoropoulos G, Misiakos EP, et al. The effect of synbiotics on acute radiation-induced diarrhea and its association with mucosal inflammatory and adaptive responses in rats[J]. Dig Dis Sci, 2013, 58 (9): 2487-2498.

11 Demers M, Dagnault A, Desjardins J. A randomized double-blind controlled trial: Impact of probiotics on diarrhea in patients treated with pelvic radiation[J]. Clin Nutr, 2014, 33 (5): 761-767.

12 Dubey AP, Rajeshwari K, Chakravarty A, et al. Use of VSL#3 in the treatment of rotavirus diarrhea in children: preliminary results[J]. J Clin Gastroenterol, 2008, 42 Suppl 3 Pt 1: S126-S129.

13 Huang YF, Liu PY, Chen YY, et al. Three-combination probiotics therapy in children withsalmonellaand rotavirus gastroenteritis[J]. J Clin Gastroenterol, 2014, 48 (1): 37-42.

14 Virk A, Mandrekar J, Berbari EF, et al. A randomized, double blind, placebo-controlled trial of an oral synbiotic (AKSB) for prevention of travelers’ diarrhea[J]. J Travel Med, 2013, 20 (2): 88-94.

15 Parkes GC, Brostoff J, Whelan K, et al. Gastrointestinal microbiota in irritable bowel syndrome: their role in its pathogenesis and treatment[J]. Am J Gastroenterol, 2008, 103 (6): 1557-1567.

16 Riordan SM, Kim R. Bacterial overgrowth as a cause of irritable bowel syndrome[J]. Curr Opin Gastroenterol, 2006, 22 (6): 669-673.

17 Barbara G, Zecchi L, Barbaro R, et al. Mucosal permeability and immune activation as potential therapeutic targets of probiotics in irritable bowel syndrome[J]. J Clin Gastroenterol, 2012, 46 Suppl: S52-S55.

18 Moayyedi P, Ford AC, Talley NJ, et al. The efficacy of probiotics in the treatment of irritable bowel syndrome: a systematic review[J]. Gut, 2010, 59 (3): 325-332.

19 Abraham C, Medzhitov R. Interactions between the host innate immune system and microbes in inflammatory bowel disease[J]. Gastroenterology, 2011, 140 (6): 1729-1737.

20 Dalmasso G, Cottrez F, Imbert V, et al.Saccharomycesboulardiiinhibits inflammatory bowel disease by trapping T cells in mesenteric lymph nodes[J]. Gastroenterology, 2006, 131 (6): 1812-1825.

21 Kump PK, Gröchenig HP, Lackner S, et al. Alteration of intestinal dysbiosis by fecal microbiota transplantation does not induce remission in patients with chronic active ulcerative colitis[J]. Inflamm Bowel Dis, 2013, 19 (10): 2155-2165.

22 Angelberger S, Reinisch W, Makristathis A, et al. Temporal bacterial community dynamics vary among ulcerative colitis patients after fecal microbiota transplantation[J]. Am J Gastroenterol, 2013, 108 (10): 1620-1630.

23 Shanahan F, Quigley EM. Manipulation of the microbiota for treatment of IBS and IBD - challenges and controversies[J]. Gastroenterology, 2014, 146 (6): 1554-1563.

24 Shavakhi A, Tabesh E, Yaghoutkar A, et al. The effects of multistrain probiotic compound on bismuth-containing quadruple therapy forHelicobacterpyloriinfection: a randomized placebo-controlled triple-blind study[J]. Helicobacter, 2013, 18 (4): 280-284.

25 Dharmani P, De Simone C, Chadee K. The probiotic mixture VSL#3 accelerates gastric ulcer healing by stimulating vascular endothelial growth factor [J]. PLoS One, 2013, 8(3): e58671.

26 Wang Y, Liu Y, Sidhu A, et al.LactobacillusrhamnosusGG culture supernatant ameliorates acute alcohol-induced intestinal permeability and liver injury[J]. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2012, 303 (1): G32-G41.

27 Wang Y, Liu Y, Kirpich I, et al.LactobacillusrhamnosusGG reduces hepatic TNFα production and inflammation in chronic alcohol-induced liver injury[J]. J Nutr Biochem, 2013, 24 (9): 1609-1615.

28 Bhathena J, Martoni C, Kulamarva A, et al. Oral probiotic microcapsule formulation ameliorates non-alcoholic fatty liver disease in Bio F1B Golden Syrian hamsters[J]. PLoS One, 2013, 8 (3): e58394.

29 Vrieze A, Van Nood E, Holleman F, et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome [J]. Gastroenterology, 2012, 143 (4): 913-916.e7.