粪菌移植在肠道微生态相关疾病中的应用

何文霞，刘 敏，李 强，王玉平，关泉林，周永宁

1.兰州大学第一医院消化科，甘肃 兰州 730000； 2.甘肃省胃肠病重点实验室；3.兰州大学第一医院肿瘤外科

粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)是将健康供体的功能肠道微生物菌群移植到患者肠道内，重建或恢复部分肠道菌群稳态，治疗与肠道微生物菌群失调有关的疾病。在东晋《肘后备急方》中，已有关于加工后的粪便用于疾病治疗的记载[1]。相对于传统口服益生菌治疗，FMT对于肠道菌群改变持续的状态更持久，GREHAN等[2]发现,当粪菌菌群一次完整移植后可在患者体内保持24周，而一次益生菌口服后，2周后在肠道内就已无法检测到。FMT可以避免上消化道消耗、患者依存性差的问题，同时可以在短时间内提高肠道菌群丰度，实现肠道微生态的快速重建。

1 FMT在疾病中的应用

1.1复发性难辨梭状芽孢杆菌感染(Clostridiumdifficileinfection，CDI) 复发性CDI是与抗生素使用相关的肠道CDI在肠道内过度生长所致的感染性肠道疾病,同时也是院内伪膜性肠炎的常见原因之一，多表现为腹泻、腹痛、毒血症状，少数患者可出现中毒性巨结肠症、肠麻痹或肠穿孔等较为严重的并发症。目前所采用的甲硝唑、万古霉素、甚至非达霉素治疗次优反应较为常见，有多达30%的患者出现CDI抗生素治疗后复发[3]，而FMT可一次性外源性引入足量粪菌，修复重建由抗生素导致的肠道菌群失衡。2013年以前关于CDI的FMT治疗多为各种小系列文献和病例报道，直至VAN NOOD等[4]关于CDI的随机对照试验证实了FMT重建肠道微生物稳态对于CDI的临床疗效的可靠性，FMT遂于同年正式列入CDI的英国治疗指南，2015年进入美国胃肠学会(AGA)复发性CDI的临床指南。

1.2炎症性肠病(inflammatoryboweldisease，IBD)我国学者高雪姣等[5]通过将正常大鼠予以健康大鼠、溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)大鼠粪便灌肠，并用正常粪菌分泌的OMVs和UC粪菌分泌的OMVs共孵Caco.2细胞，证实了UC肠道细菌可分泌OMVs激活TLR4受体通路，从而下调肠道中可以保护肠道上皮及维持稳态的CYP3A和P-gP的表达。在人体试验中，已有研究证实FMT可提高活动性UC的临床缓解率，且不良事件相对于对照组差异无统计学意义,且FMT逆转了甲硝唑AFM单药治疗的持续性抗菌素相关的不良反应，在抗菌肠道清洁的协同作用下，促进了拟杆菌的合成[6-7]。但目前临床数据表明，FMT对于克罗恩病(Crohn’s disease,CD)的治疗效果不佳，这可能与CD的发病部位位于全胃肠道、炎症浸润深度有关。

1.3肠易激综合征(irritablebowelsyndrome，IBS)IBS的发病机制复杂，近期TAP等[8-9]证实,IBS患者肠道内微生物菌群多样性较正常健康人显著下降，花月等[10]对12例腹泻型IBS患者行FMT治疗取得良好效果，而对便秘型IBS患者疗效欠佳。有研究[11]证实，接受FMT治疗后有90%的IBS患者排便困难和腹胀症状缓解，其中有60%的患者缓解期长达9～19个月。

1.4便秘(constipation) 既往对于慢性便秘患者的治疗主要为膳食结构调整、富纤维素饮食、促进胃肠动力，我国学者李宁团队对FMT治疗慢性便秘患者取得突破性成果，在随机对照试验中发现慢性便秘FMT的治愈率、改善率可分别达到36.7%、53.3%[12]，并对FMT技术加以改良，方便患者的长期口服。

1.5代谢综合征(metabolicsyndrome，MS) 目前的研究已证实，MS多以胰岛素抵抗为病理生理基础。而在动物实验中发现，高脂喂养小鼠肠道的紧密连接蛋白的基因表达下降，肠道通透性增加，并伴有低度炎症反应[13]，细菌可经肠壁引起局部或全身低度慢性炎症和胰岛素抵抗。BROWN等[14]发现，非肥胖糖尿病(NOD)小鼠体内含有诱发糖尿病的肠道微生物，糖尿病基因菌群可以通过抗生素暴露在生命早期被放大，移植益生菌后仍不能阻止其影响。而HARTSTRA等[15]将健康男性的粪便植入MS患者后，发现其对于胰岛素的敏感性显著增加，并可丰富其肠道菌群的类型。

1.6慢性病毒性肝炎与肝性脑病肝脏通过肠-肝循环，吸收肠道的有害物质，维持免疫激活功能，释放抗菌物质，分泌胆汁，促进肠道蠕动，使有害物质排出。在慢性肝炎时，肠道菌群环境发生改变[16]，CHOU等[17]发现，在幼龄鼠体内，通过TLR4依赖通路，在幼龄鼠体内形成HBV免疫耐受的通路，而成年小鼠由于肠道菌群的成熟刺激了肝脏的免疫，可使HBV快速清除。在肝性脑病时,肠-肝循环进一步受损，肠道通透性改变，有害物质吸收增加，肠道细菌繁殖使自发性腹膜炎风险增加。WANG等[18]研究发现，接受大鼠FMT治疗后，除了可以提高大鼠的认知能力以外，可降低肝脏酶学指标，提高肠道中紧密连接蛋白(Claudin-1、Claudin-6和Occludin)，从而降低肠道的通透性，并可以改善肝脏的Toll样受体反应。而在一篇关于FMT治疗肝性脑病的病例报道中[19]也证实了连续的FMT可以改善认知、降低血氨水平。

1.7其他疾病FMT的疾病治疗也扩展至帕金森病、慢性疲劳综合征、自闭症、多发性硬化症、代谢相关疾病、儿童过敏性疾病、类风湿性关节炎、抑郁等方面。但研究多集中于动物实验，病案报道由于病例数少，缺乏病例对照研究，仍需要大量临床试验进一步探索。

2 FMT的操作方法

2.1供体的选择现行的国际标准要求供体：(1)3个月内无抗生素使用病史；(2)无IBD、IBS、慢性便秘等胃肠道疾病史及胃肠道恶性肿瘤或大的胃肠道手术史；(3)无自身免疫性或特异反应性疾病，目前未接受免疫调节治疗；(4)无MS、超重或肥胖(体质量指数>25 kg/m2)或中-重度营养不良；(5)无恶性疾病史、目前未接受抗肿瘤治疗;(6)无神经、精神疾病史。并要求符合上述标准的患者在4周内行血清学和粪便检测，排除HAV、HBV、HCV、HIV、梅毒、艰难梭菌、沙门菌、志贺菌、鼠疫耶尔、森菌等常见病原菌，鞭虫、隐孢子虫及其他寄生虫和虫卵感染[20]。

捐献者可以是患者亲属、配偶，也可以是无亲缘关系的健康捐赠者。家属作为供体时与患者有相似的饮食背景，移植时的病原体传播及自身免疫疾病的可能性会大大降低。而无亲缘关系的供体则与患者的肠道菌群差异性较大，有利于对患者原有肠道环境的重塑。既往研究显示，FMT治疗CDI时，亲属供体治疗成功率为84%，而非亲属可达到93%[21]。但应注意的是，FMT并无100%的成功率，最新一项MOAYYEDI等[22]所做的关于FMT治疗UC随机对照试验中，出现了患者只对6个供体粪便中的1个供体粪便敏感的情况。因此，供体的选择对于FMT的成功具有重要意义。理想条件下，应该是在移植前、移植中通过生物指标或临床指标来判定供体的粪便是否有效，但目前尚无技术可以实现检测。OLESEN等[23]建立数字模型，建议通过“贝叶斯分配策略”遴选出最佳供体，但模型的有效性还需要大量实验数据进一步验证。

2.2患者准备针对CDI患者，为抑制肠道内的梭状芽孢杆菌的生长，患者在FMT前需行甲硝唑、万古霉索或非达霉素预灌注至少3 d，停用12～48 h再行FMT治疗，针对其他疾病，不推荐抗生素预灌注治疗，如近期有使用抗生素，需FMT术前3 d停抗生素。如经上消化道移植，可予以质子泵抑制剂口服，以提高菌液中的活菌数量，如经下消化道移植，可行肠道清洁准备，但也有报道称未经肠道清洁的患者也有较高的移植成功率，因此在2016年欧洲FMT共识中，肠道清洁的证据质量低、推荐强度弱[24]。为延长粪液在肠道内停留的时间，FMT当天可予以服用减少肠蠕动及分泌的药物。在术前还应完善感染学指标检测，签署知情同意书，告知患者FMT的手术风险及术后可能发生的急、慢性并发症。

2.3移植菌液的制备在获得供体粪便后尽快储存和准备，粪菌样品应≥30 g，先用生理盐水稀释、搅拌，再用滤网、纱布、过滤器过滤，除去不溶颗粒制备为混悬液，制备过程越短越好。如不能在6 h内及时使用，可加入质量浓度为100 g/L的甘油，并储存于-80 ℃的环境内，在需要使用时，可以在37 ℃的水浴中解冻后在6 h内使用，但应避免反复解冻或融化。口服菌液分装冷冻胶囊也可达到同样的临床疗效[25]，但储配条件较为苛刻。目前粪菌智能化分离系统可替代人工分离菌液中的细菌、虫卵，获得高纯度化的菌群，提高分离效率。同时为进一步简化操作，国外成立了Open Biome等多家“粪便银行”，我国也在2015年建立中华粪菌库(fecal microbiota transplantation bank，FmtBank)，旨在实现粪菌异地紧急救援治疗，实现粪菌分配、制备、保存的标准化。

2.4移植途径和位置选择在移植途径上，目前多采用经上消化道(鼻饲管、电子胃镜)、下消化道(结肠镜、灌肠)、造瘘术(经皮内镜下盲肠造口置管术、经皮内镜胃造瘘术)进行。粪液通常由胃十二指肠镜经口咽部送至十二指肠降部，由肠镜经肛门送达回肠末端或盲肠。经上消化道途径，患者易出现恶心、呕吐，菌液通过小肠可能破坏小肠微生物群平衡，但可以延长移植的微生物群在肠道停留时间。结肠镜的技术要求高，操作需充气，部分患者因难以忍受可能在操作完毕后立即排便造成移植菌液的丢失，病情危重的患者可能无法配合肠镜操作，但通过结肠途径可直接观察肠道病变。研究表明，上消化道FMT的临床缓解率低于下消化道[26]，轻度不良事件高于下消化道，但严重并发症则相反[27]。灌肠对技术要求低，但只对直肠、乙状结肠病变效果好，对于直肠括约肌松弛的患者，有移植粪液保留的困难。造瘘术虽然可以方便多次粪便移植，降低结肠镜检查的风险及费用，甚至有患者成功地在家中经造瘘口行FMT，但病例报道较少，造瘘口的护理要求较高，感染和异物排斥风险增加。因此，在移植途径选择上，应根据疾病特点、病变部位和患者的耐受程度综合考虑。

2.5FMT术后的观察、处理在移植操作结束后，应积极监测患者生命体征，部分患者会立即出现腹胀、腹泻、肠鸣音活跃、呕吐、发热等表现，成人的耐受性较好，症状较轻可暂时观察，对于儿童FMT术后，如出现腹泻、呕吐，必要时需积极补充电解质治疗，但上述症状一般在1～3 d内可自行缓解，住院期间须多次送检粪便培养。如在操作中出现内镜操作引起穿孔、出血、误吸及麻醉的相关并发症，应立即停止操作，必要时请求外科协助。

2.6患者随访嘱患者院外清洁饮食，避免辛辣刺激食物。目前FMT循证医学证据匮乏，需严密随访，以便观察长期疗效、并发症。针对儿童随访时间，国内要求在FMT术后1周、2周、3周、4周、8周、12周随访患儿原发疾病的临床症状、体征、实验室检查、生长发育指标，有条件者可行粪便宏基因组检查[28]。对于成人来说，随访时间可适度延长，尤其是对于有自身免疫性疾病或自身免疫性疾病易感倾向的患者，应检测其体内抗体的变化，对于术后因病情需要服用免疫抑制剂的患者，更应加强随访。

3 FMT相关并发症

FMT术后相较于短期并发症，长期并发症具有难以预测的特点，危害性更大。长期并发症包括病原体传播及肠道菌群改变引起的如MS、哮喘、IBD、非酒精性脂肪肝、IBS、情感障碍、肿瘤等慢性疾病[29-30]。具体的细胞信号通路尚未完全明确，但已有研究证实，由肠道细菌代谢产生的氧化三甲胺会导致心血管事件发生的风险增加[31]。而且供体和受体的个体差异，导致FMT对于受体肠道菌群的改变能否令受体绝对获益有待进一步验证。

对于FMT的广泛开展，仍需克服对于合适供体的选择、流程标准化、技术审批及监管、长期治疗效果、并发症检测等问题。但作为目前唯一的有确切疗效改变肠道微生态的疗法，FMT为临床疾病的治疗提供了新的思路。我们应树立多学科协作观念，进一步探究肠道菌群在疾病中的作用，尽可能使更多的患者在FMT治疗后获益。