粪菌移植的应用研究进展

张碧碧，赵 靓，孟立娜

作者单位：310053浙江省杭州市，浙江中医药大学第一临床医学院消化内科



·新进展·

粪菌移植的应用研究进展

张碧碧，赵 靓，孟立娜

作者单位：310053浙江省杭州市，浙江中医药大学第一临床医学院消化内科

【摘要】近年来,临床上发生难辨梭状芽孢杆菌感染(CDI)的概率明显增加,而且难辨梭菌对抗菌药物开始出现多重耐药。一个新兴的治疗措施——粪菌移植(FMT)，可以在短期内改善患者临床症状，对治疗CDI显示出了很好的疗效。此外，越来越多的国内外研究者尝试将FMT应用于炎症性肠病、肠易激综合征、代谢综合征等疾病的治疗，其临床应用价值有待进一步发现。目前对于移植供体和方法选择等问题还没有完全解决，有关移植技术的安全性和有效性尚需进一步研究。本文就FMT的发展历史、临床应用及操作流程做一介绍。

粪菌移植(FMT)又被称为粪便移植、粪便细菌治疗、肠道微生物群落移植等，是指将健康人粪便中的正常功能菌群分离移入患者肠道内，从而纠正失调的肠道菌群来治疗相关疾病。此方法已被推荐用于复发性难辨梭状芽孢杆菌感染(CDI)的治疗。近年来国内外众多研究者尝试将FMT用于肠内外其他疾病中，迄今，已有数千例患者接受了FMT治疗。本文就其发展历史、临床应用及操作流程进行介绍。

1FMT的历史

我国早在1 700年前就有关于FMT的历史记载，东晋时期葛洪在《肘后备急方》中用粪便治疗食物中毒和腹泻的患者；李时珍的《本草纲目》中也有用黄龙汤(粪便)治疗疾病的内容[1]。国外最早于1958年报道FMT，Eiseman等[2]用健康人的粪便悬浮液治疗4例伪膜性肠炎患者，其中3例最终康复出院，1例死于与肠道感染无关的疾病。由于认识、观念等方面的限制，该疗法此后并未受到重视。近年来由于CDI的发生率及万古霉素治疗后复发率逐渐增高[3]，FMT被重新提出并应用于临床，且各项研究表明FMT对复发性CDI的治疗安全有效。随着对肠道菌群研究的逐渐深入，发现肠道菌群的改变不仅会导致肠道内疾病，如炎症性肠病、结直肠癌、肠易激综合征(IBS)，还与许多慢性全身性代谢性疾病相关，如肥胖、2型糖尿病等[4-5]。目前越来越多的学者开始尝试将FMT用于菌群失调相关疾病的治疗。

2FMT的临床应用

2.1FMT在CDI中的应用难辨梭状芽孢杆菌属革兰阳性专性厌氧菌，为条件致病菌，是导致医院获得性感染性腹泻的主要病原菌。由于抗生素的长期不规范使用，正常的敏感菌数量减少，耐药的梭状芽孢杆菌因失去其他细菌的拮抗作用而大量繁殖造成菌群失调，进而发生难辨梭状芽孢杆菌相关性腹泻(CDAD)。

近年来临床上继发性CDI的发生率明显增加，在美国、加拿大和欧洲甚至出现大规模流行[6]。抗生素的广泛应用导致难辨梭菌开始出现多重耐药，传统抗菌药物(甲硝唑、万古霉素等)治疗后容易再次复发，而FMT对于复发性CDI的治疗已取得良好的效果。2012年，Brandt等[7]进行了一项多中心经结肠镜FMT治疗复发性CDI的长期随访观察研究，结果显示总治愈率高达98%，其中91%的患者通过1次移植即可达到治愈。Aroniadis等[8]对17例采用FMT治疗的重度复杂性CDI患者进行长期随访研究也得出类似结果，初次治愈率和总治愈率分别为88.2%和94.1%。2013年，van Nood等[9]进行了一项关于CDI治疗的临床随机对照试验，FMT治疗组81%(13/16)的患者症状得到缓解，万古霉素单药治疗组症状缓解率仅为31%(4/13)。鉴于FMT临床上的显著疗效，美国传染病学会(IDSA)目前已将FMT治疗方案列入复发性CDI的治疗指南[10]中。FMT治疗CDI的机制目前尚不清楚,可能是通过重建受损的肠道菌落来抵御难辨梭菌的肠道定植和感染[11-12]。Weingarden等[13]发现肠道菌群在胆汁酸的代谢中发挥重要作用，胆汁酸的代谢反过来也可以影响肠道的菌群，FMT可能是通过恢复正常肠道胆汁酸的代谢，进而纠正紊乱的菌群，达到治疗CDI的目的。

2.2FMT在炎症性肠病中的应用炎症性肠病是一种原因不明的特发性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(UC)及克罗恩病(CD)，两者在临床表现、病变部位和病理特点上各有不同，但在治疗原则上基本相同。

早在1989年就有使用FMT成功治疗难治性UC的报道[14-15]。近年来不断有文献发表， Borody等[16]研究团队对6例重症复发型UC患者进行FMT治疗，采用健康者粪便混悬液连续保留灌肠5 d，患者最终均获得临床缓解，随访1～13年患者临床症状、结肠镜下表现和组织病理学均无复发迹象。Aroniadis等[17]对8例溃疡性结肠炎患者给予FMT治疗，结果显示7例患者的临床症状有明显改善。然而，也有研究认为FMT治疗UC效果不理想，2013年，Kump等[18]采用同一志愿者的粪便混悬液对6例UC患者进行了结肠镜下FMT，尽管所有患者在2周内临床症状均出现好转，但没有一例达到临床缓解。

目前临床上使用FMT治疗CD的研究结果也有不同报道。2012年，Vermeire等[19]进行的一项前瞻性研究显示FMT对CD的治疗效果不佳，该研究对4例慢性复发性CD患者经鼻十二指肠管进行粪便悬浮液移植，治疗结束后8周内既没有出现显著临床疗效，也没有明显的内镜下改变。2013年，国内报道 1例重度CD患者合并瘘管和腹腔内巨大炎症包块，采用FMT治疗后，肠道炎症明显减轻，瘘管基本愈合，腹腔内渗出物逐渐被吸收，营养状况也明显改善[20]。2014年，一项通过中消化道(从十二指肠至回盲瓣)进行FMT治疗顽固性CD的研究显示，30例患者第1个月的临床缓解率达86.7%(26/30)，随访15个月，可获得持续缓解[21]。

FMT对炎症性肠病治疗的安全性评价也存在差别，有报道指出，FMT治疗炎症性肠病的过程中可出现发热、腹痛、腹泻等不良反应，但均可在治疗后缓解消失[19]。但Angelberger等[22]报道了5例中、重度UC患者，在激素、免疫抑制剂治疗失败后接受了FMT治疗,短时间内出现体温和C反应蛋白水平升高,甚至出现更为严重的腹泻症状及菌血症。

近年来临床上应用FMT治疗炎症性肠病还仅是一些个案报道或者小范围的观察性研究，其临床疗效和安全性证据等级不足。2015年，Rossen等[23]进行了一项双盲随机对照研究，50例轻中度UC患者被随机分成两组经鼻十二指肠管进行FMT，试验组使用健康者粪便，对照组为患者自体粪便，3个月后观察两组临床缓解情况；结果显示健康者粪便缓解率为41.2%(7/17)，对照组为25.0%(5/20),两者之间无明显差异，但试验组患者肠道菌群结构与健康供体较为一致，与对照组有明显差异。该项研究的样本量较小，但提示FMT治疗疾病的机制可能与重建失衡的肠道菌群相关，期待以后有更多高质量的随机对照试验进一步验证。

2.3FMT在IBS中的应用IBS是一种以腹痛或腹部不适为主要症状，症状持续存在或间歇发作，伴排便习惯改变或粪便性状异常，而又缺乏可解释症状的形态学或生化学异常的肠道功能紊乱性疾病。

国内外许多研究发现，IBS的发生与肠道菌群失调密切相关，Si等[24]研究发现IBS患者与健康志愿者相比，IBS患者的双歧杆菌比例明显降低，肠杆菌比例明显升高，双歧杆菌/肠杆菌(B/E)比值<1，这意味着IBS患者存在一定的菌群失调情况。Malinen等[25]应用实时PCR技术比较IBS患者与正常对照者粪便中的细菌组成，发现腹泻型IBS患者粪便中乳酸杆菌数量降低，便秘型IBS患者粪便中韦荣球菌数量升高。Lin[26]研究发现，部分IBS患者存在小肠细菌过度生长(小肠内菌群数量超过正常范围或寄居在大肠的细菌出现在小肠中)，而且小肠细菌过度生长被纠正后约有75%的IBS患者症状较前缓解。这提示应用FMT来纠正患者肠道菌群紊乱从而改善患者临床症状不失为一种有效的方法。在一项长期的随访研究中，Andrews等[27]将从健康人肠道中分离出来的正常菌群移植到IBS患者肠道中后发现，89%(40/45)的患者排便困难、腹胀和腹痛症状明显减轻，其中60%(18/30)的患者在为期9～19个月的随访中病情未再复发。2015年，国内一项应用FMT治疗慢性传输型便秘的临床研究，随访至第8周临床症状改善率为60.0%(12/20)，治愈率为35.0%(7/20)，症状改善所需时间为(10.9±4.9)d，随访期间无明显不良反应[28]。FMT操作过程复杂，患者有一定的痛苦，导致其在IBS的临床应用中受到限制，对IBS治疗的有效性尚缺乏高质量的大样本证据。

2.4FMT在肠道外疾病中的应用肥胖是多因素综合作用的结果，以往认为其与遗传、高热量饮食、缺乏运动等因素有关，现在更多的研究证实，肥胖还与肠道微生物种类、数量等密切相关[29]。肠道微生物通过影响转录因子的活性来调控宿主基因的表达，减少脂肪酸氧化分解，增强宿主三酰甘油合成和脂肪沉积，从而调控宿主能量代谢[30]。Vrieze等[31]对18例男性代谢综合征患者进行随机双盲对照试验，50%的患者植入较瘦供体的粪菌，另外50%植入自体粪菌，结果显示接受瘦供体粪菌的代谢综合征患者空腹血清三酰甘油迅速下降，而另一组无明显变化；6周时外周和肝胰岛素敏感性在瘦供体粪便接受组明显提高，而另一组未见明显改变。研究结果表明FMT对能量代谢相关疾病(肥胖、糖尿病、代谢综合征)可能会有一定疗效。FMT还可能用于治疗帕金森病、多发性硬化症和儿童自闭症。

3FMT的操作流程

3.1供体的筛选FMT可以说是一种特殊的“器官移植”，其供体筛选也非常严格，肠道微生物与各种肠内外疾病密切相关，因此供体选择应该排除所有肠道微生物相关疾病，并对供者的血标本和粪便标本进行筛检，是否有携带通过粪便传播的致病病原体，同时还要询问近期有无服用影响肠道微生物的药物[32]。由于人肠道微生态平衡与饮食习惯、居住环境以及宿主基因有密切关系，所以供体最好选择家属，这样可以减少筛检的成本，且能够提高移植的成功率[33]。有研究指出使用匿名标准健康志愿者的粪便也能达到同样的治疗效果[34]，这项研究为使用健康志愿者的标准粪便进行大规模临床应用FMT技术提供了可能。

3.2移植前准备受体准备：(1)移植前3 d停用抗菌药物；(2)术前一晚进行肠道清洁准备；(3)采用上消化道途径者，术前一晚和手术当天给予质子泵抑制剂；采用下消化道途径者，移植当天给予抗肠动力药物。供体准备：(1)避免进食对患者可能造成过敏的食物；(2)移植前一晚口服渗透性缓泻剂[33]。

3.3粪菌液制备(1)用无菌0.9%氯化钠溶液进行粪便稀释；(2)无氧环境下用匀浆机使溶质充分均质化并过滤微粒状物质；(3)滤过液离心将沉淀物质制成悬浮液进行移植，也可加入无菌甘油后置于-80 ℃作为冰冻样本保存1～8周。对于FMT的时间尚无统一标准，有学者认为,为避免细菌死亡或变异,应在6 h内及时移植[35]；有学者认为冷藏处理后的粪便临床疗效无差异[36]。

3.4移植途径选择FMT可通过鼻胃管、鼻胃十二指肠管、结肠镜、保留灌肠、吞咽胶囊等途径实现，不同移植途径采用的粪便悬浮液剂量不同，治疗效果也有差别。上消化道途径，如鼻胃十二指肠管滴注[33]：用注射器抽取25～50 ml粪菌悬浮液静脉注射，用0.9%氯化钠溶液冲管后即可拔出。此方法操作简单，风险性低，但细菌通过小肠可能会影响小肠内菌群的分布。经结肠镜途径[7]：这是研究中常用的方法，粪菌混悬液总量约500 ml，用注射器将粪菌液从结肠镜活检孔道缓慢注入，从回肠末端和盲肠开始，边喷洒边缓慢退镜，直至粪菌液遍布全结直肠。此法的优点是可以直视下直达全段结肠，缺点是属于侵入性治疗，患者依从性较差。

不同的移植途径可能会影响临床疗效，Gough等[37]系统性回顾分析了317例用FMT治疗CDI的疗效，通过下消化道移植的方法有效率高于上消化道，其中灌肠有效率为95%，通过结肠镜有效率为89%，通过上消化道途径的有效率为76%。近来有研究将粪便样本制成胶囊形式，通过口服胶囊粪便来治疗复发性CDI，最终总治愈率可达90%左右，临床疗效和其他移植途径相当[38-39]。这一新途径易被患者接受，可能会成为将来FMT的发展方向。目前尚缺乏关于移植途径的比较研究，临床上需要有更多的数据来证实这些结果和评估其长期有效性。

4小结

人体肠道中的微生物数量庞大，正常成年人体内有500～1 000多种细菌，在维持人类健康状态中起到了巨大的作用。通过纠正失调的肠道菌群来治疗微生态失衡相关疾病，越来越受科研工作者关注。FMT治疗研究目前正处于起步阶段，相关供体的筛选标准、菌液制备的质量和安全性、移植流程的规范操作等需要进一步研究确定。对于FMT治疗的疗效以及是否可导致患者出现新的感染或消化道肿瘤等，需要开展更高质量的临床随机对照试验和长期随访来评估。此外，FMT对肠道菌群的重建机制目前仍不清楚，肠道宏基因组研究计划的开展，分析治疗前后患者肠道菌群结构和功能的变化，明确具体的功能菌群，探索疾病相关的靶菌群及相关的微生物产物，可能会为FMT在临床的应用提供更多有效的理论基础。

作者贡献：张碧碧进行资料整理、撰写论文、成文并对文章负责；赵靓进行课题评估、资料收集；孟立娜进行文章质量控制及审校。

本文无利益冲突。

参考文献

[1]Zhang F,Luo W,Shi Y,et al.Should we standardize the 1,700-year-old fecal microbiota transplantation?[J].Am J Gastroenterol,2012,107(11):1755.

[2]Eiseman B,Silen W,Bascom GS，et al.Fecal enema as an ad-junctin the treatment of pseudomembranous enterocolitis [J].Surgery,1958,44(5):854-859.

[3]Freeman J，Bauer MP,Baines SD,et al.The changing epidemiology of clostridium difficile infections[J].Clin Microbiol Rev,2010,23(3):529-549.

[4]Rubin DC,Shaker A,Levin MS.Chronic intestinal inflammation:inflammatory bowel disease and colitis-associated colon cancer[J].Frontiers in Immunology,2012,3(107):1-10.

[5]Clemente JC,Ursell LK,Parfrey LW,et al.The impact of the gut microbiota on human health:an integrative view [J].Cell,2012,148(6):1258-1270.

[6]王飞,贺蓓.难辨梭状芽孢杆菌相关性腹泻暴发流行的调查[J].中华医学杂志,2006,86(6):432.

[7]Brandt LJ,Aroniadis OC,Mellow M,et al.Long term follow up of colonoscopic fecal microbiota transplant for recurrent Clostridium difficile infection[J].Am J Gastroenterol,2012,107(7):1079-1087.

[8]Aroniadis OC,Brandt LJ,Greenberg A,et al.Longterm follow-up study of fecal microbiota transplantation for severe and/or complicated clostridium difficile iInfection:a multicenter experience[J].J Clin Gastroenterol，2015 Jun 23[Epub ahead of print].

[9]van Nood E,Vrieze A,Nieuwdorp M,et al.Duodenal infusion of donor feces for recurrent clostridium difficile [J].N Engl J Med,2013,368(5):407-415.

[10]Surawicz CM,Brandt LJ,Binion DG,et al.Guidelines for diagnosis,treatment,and prevention of Clostridium difficile infections[J].Am J Gastroenterol,2013,108(4):478-498.

[11]Khoruts A,Dicksved J,Jansson JK,et al.Changes in the composition of the human fecal microbiome after bacteriotherapy for recurrent Clostridium difficile associated diarrhea[J].J Clin Gastroenternl,2010，44(5):354-360.

[12]Grehan MJ,Borody TJ,Leis SM,et al.Durable alteration of the colonic microbiota by the administration of donor fecal flora[J].J Clin Gastroenterol,2010,44(8):551-561.

[13]Weingarden AR,Chen C,Bobr A,et al.Microbiota transplantation restoresnormal fecal bile acid composition in recurrent Clostridium difficile infection[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2014,306(4):G310-319.

[14]Bennet JD,Brinkman M.Treatment of ulcerative colitis by implantation of normal colonic flora[J].Lancet,1989,1(8630):164.

[15]Borody TJ,George L,Andrews P,et al.Bowelflora alteration:a potential cure for inflammatory bowel disease and irritable bowel syndrome?[J].Med J Aust,1989,150(10):604.

[16]Borody TJ,Warren EF,Leis S,et al.Treatment of ulcerative colitis using fecal bacteriotherapy[J].J Clin Gastroenterol,2003,37(1):42-47.

[17]Aroniadis OC,Brant LJ.Fecal microbiota transplantation:past,present and future[J].Curr Opin Gastroenterol,2013,29(1):79-84.

[18]Kump PK,Grochenig 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(17):2155-2165.

[19]Vermeire S,Joossens M,Verbeke K,et al.Pilot study on the safety and efficacy of faecal microbiota transplantation in refractory Crohn′s disease[J].Gastroenterology,2012,142(5 Suppl 1):S360.

[20]Zhang FM,Wang HG,Wang M,et al.Fecal microbiota transplantation for severe enterocolonic fistulizing Crohn′s disease [J].World J Gastroenterol,2013,19(41):7213-7216.

[21]Cui B,Feng Q,Wang H,et al.Fecal microbiota transplantation through midgut for refractory Crohn′s disease:safety,feasibility and efficacy trial results[J].J Gastroenterol Hepatol，2015,30(1):51-58.

[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]Rossen NG,Fuentes S,van der Spek MJ,et al.Findings from a randomized controlled trial of fecal transplantation for patients with ulcerative colitis[J].Gastroenterology，2015,149(1):110-118.

[24]Si JM,Yu YC,Fan YJ,et al.Intestinal microecology and quality of life in irritable bowel syndrome patients[J].World J Gastroenterol,2004,10(12):1802-1805.

[25]Malinen E,Rinttila T,Kajander K,et al.Analysis of the fecal microbiota of irritable bowel syndrome patients and healthy controls with real-time PCR[J].Am J Gastroenterol，2005,100(2):373-382.

[26]Lin HC.Small intestinal bacterial overgrowth:a framework for understanding irritable bowel syndrome[J].JAMA，2004,292(7):852-858.

[27]Andrews P,Borody TJ,Shortis NP,et al.Bacteriotherapy for chronic constipation long term follow-up[J].Gastroenterology,1995,108(4):563.

[28]田宏亮，丁超，龚剑锋，等.粪菌移植治疗慢传输型便秘20例临床研究[J].中国实用外科杂志，2015，35(8)：873-875.

[29]Konrad D,Wueest S.The gut-adipose-liver axis in the metabolic syndrome[J].Physiology(Bethesda),2014,29(5):304-313.

[30]曾波,钟荣珍,谭支良.肠道微生物多样性与能量代谢调控及肥胖关系的研究进展[J].中国微生态学杂志，2008,20(4):415-417.

[31]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.

[32]Borody TJ,Khoruts A.Fecal microbiota transplantation and emerging applications[J].Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2011,9(2):88-96.

[33]Agito MD,Atreja A,Rizk MK.Fecal microbiota transplantation for recurrent C difficile infection:ready for prime time?[J].Cleve Clin J Med,2013,80(2):101-108.

[34]Hamilton MJ,Weingarden AR,Sadowsky MJ,et al.Standardized frozen preparation for transplantation of fecal microbiota for recurrent Clostridium difficile infection[J].Am J Gastroenterol,2012,107(5):761-767.

[35]Mole B.FDA gets to grips with faeces[J].Nature，2013,498(7543):147-148.

[36]Grivennikov SI,Greten FR,Karin M.Immunity,inflammation,and cancer[J].Cell,2010,140(6):883-899.

[37]Gough E,Shaikh H,Manges AR.Systematic review of intestinal microbiota transplantation(fecal bacteriotherapy) for recurrent Clostridium difficile infection[J].Clin Infect Dis,2011,53(10):994-1002.

[38]Youngster I,Russell GH,Pindar C,et al.Oral,capsulized,frozen fecal microbiota transplantation for relapsing Clostridium difficile infection[J].JAMA，2014,312(17):1772-1778.

[39]Hirsch BE,Saraiya N,Poeth K,et al.Effectiveness of fecal-derived microbiota transfer using orally administered capsules for recurrent Clostridium difficile infection[J].BMC Infect Dis，2015，15(1):1-9.

(本文编辑：赵跃翠)

【关键词】肠易激综合征；难辨梭菌；感染；肠炎；粪便；微生物群落

张碧碧，赵靓，孟立娜.粪菌移植的应用研究进展[J].中国全科医学，2016，19(5)：611-614.[www.chinagp.net]

Zhang BB,Zhao L,Meng LN.Research progress in the application of fecal microbiota transplantation[J].Chinese General Practice，2016，19(5)：611-614.

Research Progress in the Application of Fecal Microbiota TransplantationZHANGBi-bi,ZHAOLiang,MENGLi-na.DepartmentofGastroenterology,theFirstClinicalMedicalCollegeofZhejiangChineseMedicalUniversity,Hangzhou310053，China

【Abstract】In recent years,the probability of suffering from clostridium difficile infection(CDI) has increased significantly in clinical practice,and clostridium difficile began to have multiple drug resistance to antibacterials.A new treatment measure，fecal microbiota transplantation(FMT)， can improve clinical symptoms in a short time of period and has shown great efficacy in the treatment of CDI.In addition,more and more researchers have tried to apply FMT in the treatment of inflammatory bowel disease,irritable bowel syndrome,metabolic syndrome and other diseases at home and abroad,and its clinical application needs to be further explored.At present,there are still problems unsolved in the aspects of the choice of the donor and the method of transplantation,and the security and validity of the transplant technology still need to be further studied.This paper introduced the development history,clinical application and operation flow of FMT.

【Key words】Irritable bowel syndrome；Clostridium difficile；Infection；Enteritis；Feces；Microbial consortia

(收稿日期：2015-10-05；修回日期：2015-11-20)

【中图分类号】R 574.62

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.05.028

通信作者：孟立娜，310053浙江省杭州市，浙江中医药大学第一临床医学院消化内科；E-mail：mln6713@163.com