粪便微生物移植研究现状及其在炎症性肠病中的应用*

古肖湘，吴雄健

(赣南医学院 1.2018级硕士研究生；2.第一附属医院消化内科，江西 赣州 341000)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一种病因尚不十分清楚的慢性易复发性的非特异性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(crohn's disease，CD)。IBD的发病率和患病率逐年上升[1]，IBD的全球医疗负担促使人们努力提高药物治疗的效果。这些努力集中在控制炎症，减少复发，维持长期缓解期，改善患者的生活质量和开发新的治疗方法。目前对IBD治疗方法是使用传统药物，如氨基水杨酸盐、抗生素、皮质类固醇、噻吩类、叶酸拮抗剂(甲氨蝶呤)和生物制剂疗法和干细胞移植[2]，但是这些治疗效果不能长期维持且有很多不良反应，另外高昂的治疗成本使其应用存在争议。在IBD中，微生物群的总体组成和生物多样性，稳定性和功能受损，放线菌和变形菌更为丰富，而拟杆菌和后壁菌门减少，特别是产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)的细菌明显降低，导致SCFAs的产生减少，主要是丁酸盐，这是肠上皮细胞的必需营养素和重要的免疫调节剂[3]。这使得粪菌移植 (fecal microbial transplantation，FMT)成为人们关注的新出现的新型治疗方法而逐渐成为研究的下一个前沿。FMT是指将健康捐献者的粪便混悬液通过口服、胃肠镜、灌肠或造瘘等方式将粪菌植入患者肠道内，重塑肠道正常菌群的方法。FMT是治疗复发性艰难梭菌感染(CDI)的高效、安全的疗法[4-5]，总治愈率高于90%[6]。因此FMT作为IBD的潜在疗法值得探讨。本文就FMT供体筛选、制备方法、给药途径、作用机制、局限性、不良反应等的研究现状及其在IBD中的应用作一综述。

1 FMT的供体筛选

粪便供体选择是否合适是FMT成功的关键因素[7]，粪便捐献者通过纳入标准进行筛选，应没有携带任何可传播的病原体或疾病，最好没有使用抗菌药物或影响粪便成分的药物，排除结直肠癌的家族史，在过去3个月使用抗菌药物，活动性胃肠道感染的家庭成员，肥胖或营养不良、恶性肿瘤、神经/神经发育障碍的个人或家族史，以确保选出健康合适的粪便捐献者，然而很少一部人能通过筛选最终成为粪便捐献者，其主要原因是由于胃肠道寄生虫[8]。早期研究认为由于遗传相似性和共同的环境，受者与其近亲捐献者之间的微生物种类相似，共同的环境风险因素也降低了将传染物转移给患者的风险，但FMT的成功并不取决于供体与患者之间的关系，随后的证据表明来自不相关捐献者的FMT疗效并无差别[9]。使用无亲缘关系捐献者的粪便优势是它们容易从粪便库中获得以节省时间和资金成本，因此，随着粪便库的建立，使用非亲缘捐赠粪便的做法逐渐得到认可。

2 FMT的制备方法

新鲜粪便的制备方法为供体排便后6 h内进行，用搅拌机或手动方式把至少30 g粪便和无菌正常氯化钠制成混悬液，用过滤器或纱布过滤除去大颗粒以避免输注管道堵塞，为了减少需氧菌繁殖，制备过程应尽可能简短，粪便样品可以在室温条件下储存。冷冻粪便在冷冻前应加入甘油，最终浓度为10%，标记并储存在-80 ℃，在使用当天，粪便悬浮液应在温水(37 ℃)水浴中解冻，加入生理盐水以获得所需的悬浮液体积，并在解冻后6 h内进行移植，而且要避免反复冻结和解冻[10]。在几项研究中表明冷冻和新鲜粪便制剂对复发或难治性CDI的临床改善效果的功效相似[11-13]。还有一项粪便制备开发方案为冷冻干燥的标准化粪便微生物群包装制剂，也被称为冻干大便，该方案保留所有细菌门的活力，新鲜的粪便悬浮被转移到真空干燥器，产生细碎的粉末，然后封装。冻干大便胶囊是一种更浓缩、更稳定、更方便的长期储存产品。在Staley C等[14]观察性研究中，优化的、稳定的冻干制剂在治疗复发性艰难梭菌感染的临床疗效方面与其他FMT制剂相当。

3 FMT的给药途径

给FMT接受者的给药途径包括上消化道途径(食管胃十二指肠镜、鼻胃、鼻空肠或鼻十二指肠管),下消化道途径(经结肠镜检查或保留灌肠)和口服胶囊。理想的FMT递送方法尚未得到证实，合适方法的决定应取决于个人的临床情况。上消化道途径的FMT是治疗老年、病况差、不符合下消化道FMT的有效方法。与经结肠镜检查FMT相比，上消化道途径的FMT所需手术时间短，不需要做肠道准备，且有更持久肠道保留率，但粪便悬浮液的臭味可能会引起患者的恶心和呕吐，且可能发生吸入性肺炎等不良事件[15]。经结肠镜检查需要做肠道清洁准备，可以减少孢子和残留菌的数量，但重病患者有发生结肠穿孔的风险。保留灌肠侵入性较小，且费用较低，但供体粪便材料不能输送到远端结肠附近，且不易保留粪便材料，并且往往需要进行多次治疗[16-17]。胶囊制剂侵入性小，且能同时维持供体微生物群落的齐全性[16]，胶囊的肠溶包衣可以将胶囊制剂传送到小肠而不是在胃中，有利于在呕吐或胃食管反流的情况下使用[18]。Kao等的一项研究证明口服胶囊的FMT在预防复发CDI方面与通过结肠镜检查的效果相似[19]。

4 FMT的作用机制

FMT是将健康供体粪便的整个微生物群落接种于受体肠道以恢复肠道微生物群的正常功能和组成。FMT使肠道有益菌和微生物群的比例增加，竞争性抑制病原微生物，从而恢复微生物群的生态失调。FMT可通过产生SCFAs的细菌增加，从而使SCFAs的产生增加改善肠道通透性降低疾病严重程度。FMT还可通过刺激肠道粘膜免疫系统来保护肠粘膜[20]。在一项FMT治疗活动性UC患者的随机对照试验中，明确了与治疗反应相关的细菌分类和功能因素。该研究表示，获得临床缓解的UC患者的结肠粘膜和粪便明显具有更高的微生物物种丰富度，FMT治疗后缓解的患者富含Eubacterium hallii和Roseburia inulivorans，且短链脂肪酸生物合成和次级胆汁酸水平增加，Eubacterium和Roseburia物种有助于增加有益的代谢途径。Eubacterium hallii能够产生大量的SCFAs，包括丁酸盐和丙酸盐，在维持肠道微生物代谢健康和体内平衡方面具有重要作用，而未缓解的患者富含Fusobacterium gonidiaformans、Sutterella wadsworthensis和埃希氏菌属物种，并且血红素和脂多糖生物合成水平增加。接受FMT的UC患者的缓解与捐赠者粪便中的拟杆菌相关，这些研究结果对有针对性和标准化的FMT微生物疗法具有重要的指导意义[21]。

5 FMT与IBD

IBD发病机制与肠道微生物群的改变密切相关[22]，FMT具有恢复健康微生态的能力。 目前为止，共有四项随机对照试验(RCT)已经报道了FMT应用于UC的治疗，这四项研究包括277例患者被随机分配为FMT组和安慰剂组，整体而言，两组的临床缓解率分别为28%和9%(P= 0.000 2)，差异有统计学意义。见表1。

在Sood A等的研究中结果显示在UC的标准治疗中附加FMT可能有利于维持大量患者的临床缓解，以及加强内镜和组织学缓解的实现[27]。在一项共纳入346例艰难梭菌感染(CDI)的炎症性肠病(IBD)患者的九个队列研究的系统评价中显示，FMT后初始治愈率为81%，总治愈率高达89%，FMT是CDI的IBD患者的高效治疗方法[28]。

CD的FMT临床试验数据较少。目前还没有随机临床试验的结果，但在小规模研究中已发现积极的结果。一项在Vaughn B.P.等研究中单次FMT后，经结肠镜检查58%的患者在FMT后微生物整体多样性显著增加，临床症状改善[29]。在Cui B等研究中也发现CD患者在FMT后体重增加，生化改善，稳态免疫能力增强，证实标准化FMT可能是一种总体安全，有效可行的治疗CD的疗法[30]。FMT也可能成为儿科CD患者的潜在治疗选择，9例12～19岁有轻度至中度症状的患者，通过鼻胃管接受FMT后，根据小儿克罗恩病活动指数(PCDAI)评分，有7例患者在2周时处于临床缓解，5例患者在第6周和第12周未接受额外治疗时仍处于缓解期。在最近一篇荟萃分析报告中统计了11例CD患者研究，总体而言，CD患者在随访期间达到临床缓解率为50.5%[31]。评估FMT在CD中的疗效最终需要对FMT进行随机对照试验。

表1 UC中的FMT随机对照试验

多项系统评价和荟萃分析[31-34]表明，FMT是UC患者的有效治疗方法，然而FMT在CD中作用的现有文献仍然存在很大的局限性，缺乏足够的数据支撑，特别是目前还没有公布任何RCT数据，FMT在CD中的疗效应谨慎解释。

6 FMT的局限性

尽管FMT在临床上有明显的短期有效性和安全性，但长期安全性未知，FMT在治疗UC上有很好的临床缓解率，但在CD患者中FMT疗效证据有限。进行较大样本量的随机临床试验对于提供更多证据证实FMT的疗效是必要的。在筛选和标准化供体选择、粪便细菌分离、剂量方案、FMT频率与状态(冷冻或新鲜)、持续时间、输注方式方面，缺乏可供全球使用的全面的共识指南，需要更长时间的随访来评估安全性和有效性。

7 FMT的不良反应

FMT通常有良好的耐受性，被认为是一种普遍安全的治疗方法，大多数不良反应是轻微和自限性的，以腹泻、腹胀和腹痛为主，严重不良反应有IBD耀斑与CDI、感染、结肠切除术、肠梗阻、胰腺炎和吸入性肺炎，甚至死亡等严重不良事件[35]。在Jiang Z.D等的研究中发现随机经口服接受FMT的患者中出现恶心或排便急迫的比例更高，直肠途径接受FMT的患者中经历腹部痉挛比例较高，但FMT后3个月，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)，口服或直肠递送方式对FMT的不良反应没有影响[13]。一项荟萃分析报道，FMT组与对照组在严重不良事件发生率上无明显差异[32]。采用人工方法制备粪便微生物群的患者的不良事件发生率明显高于自动方法制备的患者(21.7%VS 8.7%)，但并不影响FMT的功效[36]。

8 FMT技术应用于IBD的展望

近年来，随着医疗水平的发展，FMT成为肠道微生态的临床研究的热点之一。FMT不但可以缓解复发性CDI 和 IBD的临床症状，还可以治疗慢性便秘[37]，成为肥胖患者的潜在替代治疗选择[38]，还有助于改善抗癌治疗的效果和/或减少抗癌治疗相关的不良反应[39]，而且可以增加微生物的多样性，从而改善抑郁和焦虑患者的症状[40]。FMT可以通过重建肠道微生态从而治疗以上以及更多的肠内和肠外多种疾病。今后的研究应着重于确定肠道微生物区系，从而明确它们的功能，然后根据不同的宿主和疾病基因型/表型，进行个性化的FMT治疗。未来可能研制出一种有特定菌群的粪便制剂，患者可以通过吞咽胶囊来完成FMT，从而改变FMT对IBD治疗的模式，减少成本，使患者对FMT的依从性好，从而促进FMT在临床上的应用。但是FMT可靠性、安全性和治疗方案的标准化方面仍存在许多问题。因此，进行更多的多中心研究是非常重要的。相信通过广大科研人员的努力，未来FMT在IBD中的应用会迎来一片崭新的天地。