粪菌移植在临床应用中的研究进展

张哲瑞，陈凤容综述，王昆华审校

0 引 言

肠道菌群被称为“第二基因组”，所含有的基因约是人体自身基因数量的150倍，菌群功能紊乱会影响机体健康[1]。代谢、蛋白质组学的发展以及高通量测序等技术应用于肠道微生物群研究，不仅是医学与生物信息学的融合，也是一种重要的整合人体微生态学观与临床转化思维，对推广新技术应用于临床提供了详实的理论依据[2]。粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)作为微生物组精准靶点干预手段之一逐渐受到临床研究者关注[3]。本文主要就FMT在临床中的运用进展作一综述。

1 FMT概述

临床上调节肠道菌群的方式主要有FMT和益生菌。FMT提取健康供体的粪便菌群移植到患病受体中重构菌群种类及丰度，是一种特殊的移植治疗技术，已被应用于消化系统、神经精神类疾患、内分泌系统等相关病症，对肿瘤的治疗也带来令人惊喜的效果，粪菌抗癌逐步成为可能[4]。

由于技术限制等原因我国大部分医院并未开展此项治疗内容，为此研究者们不断探寻新的移植途径和菌液制备方法。FMT移植途径包括上、中、下消化道三种，具体实施方式有应用消化道内镜、鼻胃肠管及胶囊等[5]。经上消化道口服胶囊最为便捷，但无法通过梗阻患者的肠道，结肠定植效率较低，且鼻胃管时有发生误吸[6]。经下消化道内镜移植临床上使用较多，医师能够在直视下评估黏膜状况、活检可疑组织并选择移植部位，但有创损害几率高[7-8]。利用现代科学工艺研发出的肠道微生态制剂，具有痛苦少、起效快、效果佳等优势，有助于患者以更加接近生理状态的方式治疗疾病。

2 FMT在临床中的应用

2.1 消化系统疾病中的应用上世纪中叶就有用“移植粪便”的方法改善艰难梭菌感染(clostridium difficile infection，CDI)所致的伪膜性肠炎症状。近年来，FMT已经成为治疗反复发作CDI的“金标准”[9]。根据Mullish等[10]的最新研究结果表明，肠道微生物胆汁酸盐水解酶功能的恢复是“金标准”的可能作用机制之一。Juul等[11]的一项概念验证临床实验表明，早期CDI感染治疗中使用FMT较甲硝唑等抗生素治疗效果好。来自波士顿儿童医院的一项大型多中心回顾性队列研究也表明，81%接受FMT的儿童及青壮年患者在治疗效果上彰显出独特的优势[12]。然而对于小儿FMT应用还需要更多对照研究从制备、剂量等方面进行更全面安全地评估。

FMT可作为炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)磺胺类药物和营养干预缓解临床症状基础上的补充治疗[13]。Sood等[14]对类固醇依赖的溃疡性结肠炎患者使用FMT治疗进行评估，结果提示FMT能够诱导临床缓解并有助于清除类固醇。Wang等[15]对接受FMT治疗的克罗恩病患者进行随访以评价安全性和有效性，结果提示改良的微生物制剂能够降低不良事件发生率，但对治疗效果无影响。Paramsothy等[16]进行的一项随机安慰剂对照研究表明，接受FMT治疗的溃疡性结肠炎患者临床缓解率比安慰剂组要高。但也有一项长期研究提示患者FMT治疗效果会随着治疗时间延长呈现逐渐减退的现象[17]。如何在IBD治疗中维持长期效果，Costello等[18]的一项随机对照试验研究表明，通过厌氧制备的FMT治疗溃疡性结肠炎患者7天，其8周缓解的可能性较自体FMT缓解率高。Ding等[19]对两项接受FMT临床治疗的溃疡性结肠炎患者进行随访，结果提示使用递增FMT治疗方式有助于减少不良事件的发生并能延长作用时间。通过改进菌群制备工艺及移植方式，对增加移植效果时长有促进作用，具体作用机制还需进一步研究。

接受FMT治疗的慢传输型便秘患者随访研究表明，大部分患者可以得到临床治愈或缓解，但在随访6个月的时候部分患者出现疗效丧失的情况[20-21]。为改善远期治疗效果，Zhang等[22]同样对慢传输型便秘患者进行FMT治疗，再联合应用可溶性膳食纤维并随访一年，发现患者症状得到持续有效缓解。Huang等[23]报道了一例帕金森病合并便秘患者，在抗帕金森病治疗后行FMT缓解排便困难，提示重建肠道菌群可对帕金森病且有肠功能障碍的患者具有一定疗效。不论采取何种方式延长移植效果，目前便秘的主流治疗方案仍为个体化对症，FMT治疗便秘多属经验治疗并未形成专家共识，相关临床风险还需要做进一步评估。

肠屏障损伤后肠道菌群移位入血，再经门静脉回流入肝导致肝衰竭甚至肝性脑病等严重并发症，若增加肠道有益菌比例可改善肝性脑病患者临床症状[24]。Mehta等[25]对肝性脑病肝衰竭患者对症治疗后行单次FMT治疗，结果表明患者动脉血氨浓度和终末期肝病模型(model for end-stage liver disease，MELD)评分等显著降低，患者症状得到改善。Sharpton等[26]对非酒精性脂肪肝人群微生物靶向治疗研究做总结， FMT能够降低肝脏特异性炎症指标，提示菌群及代谢产物可通过肠肝循环途径对肝脏进行免疫防御。

2.2 神经精神类疾病中的应用目前除消化系统外，大脑神经功能是FMT研究最多的领域，“脑肠轴”概念的提出显示肠道菌群与大脑有双向调节作用，通过功能性磁共振成像研究脑功能变化，可对存在脑部改变的疾病提供更为客观的证据[27]。抑郁症患者肠道微生物及其代谢产物能够影响宿主5-羟色胺水平并促进患者产生抑郁症状[28]。Li等[29]应用FMT将抑郁模型小鼠的粪便移植给经广谱抗生素灌胃处理的小鼠，后者也表现出相似的抑郁样行为，证实FMT后肠道菌群功能失调促使小鼠海马体中干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α表达增加从而恶化行为表现。

自闭症是一种以社交障碍及重复行为为特点的疾病谱。新技术应用筛查本病，患儿诊断年纪不断提前，全球儿童发病率逐年上升。肠道微生物群可能参与自闭症的发生发展，Sharon等[30]将自闭症儿童的粪便移植给无菌小鼠，后者子代也会产生相应的自闭症样行为；而被移植正常人群粪便的无菌小鼠则不会出现这些症状。Kang等[31]证实通过移植正常人粪便能够改善自闭症患者肠道症状与行为习惯，具有一定的长期有效性。

帕金森病(parkinson’s disease，PD)是年老患者中一种常见的神经系统退行性疾病，病因未明且临床上无有效治愈方法，多数肠道菌群研究着眼于对患者进行神经及肠道保护[32]。Sun等[33]通过移植粪菌的方法调节PD小鼠肠道菌群谱，证实FMT能够下调TLR4/TNF-α信号通路抑制神经炎症，保护小鼠神经系统。研究结果提示改变肠道微生物组成，可减轻神经症状改善生活质量。

阻止β淀粉样蛋白(amyloid β-protein，Aβ)大脑沉积是研究阿尔兹海默症(Alzheimer disease，AD)治疗方法的首要目标。Sun等[34]利用FMT干预已建立的AD小鼠模型，在改善学习记忆能力缓解衰老并减少Aβ沉积中有着重要作用。Kim等[35]也同样在AD动物模型上移植健康野生型小鼠粪便，同样提示FMT能够降低β淀粉样蛋白的表达。这些研究为FMT作为AD的一种潜在治疗手段提供了实验基础。

2.3 其他系统疾病中的应用探索内分泌系统疾病也是FMT干预的热点之一。Liu等[36]研究证实水合酪氨酸能够减轻高脂饮食(high fat diet，HFD)诱导的糖尿病小鼠胰岛素抵抗、降低炎症水平；若将其粪便移植给单纯HFD喂养的小鼠，改变肠道菌群组成则会产生类似保护作用的效果，为FMT治疗肥胖及糖尿病提供了新思路。然而Allegretti等[37]给予无代谢疾病的肥胖患者胶囊粪菌，3个月后检测患者粪便16S rRNA结果提示受者肠道菌群谱与供者接近，但在降低BMI作用中并未有明显差异。由于这项研究治疗对象较少(n=11)且时间较短，无明确证据表明FMT能够作为减脂手段应用临床，为此还需进一步扩大样本量并增加干预时长以佐证结论。

心脑血管疾病中FMT动物实验也彰显出特有优势。Toral等[38]通过移植粪便使高血压模型的大鼠基础收缩压降低，表明FMT可通过肠道免疫系统等途径激活T淋巴细胞并在血管内聚集，以达到控制血压目的。Chen等[39]利用大鼠大脑中动脉阻塞模型模拟卒中病症，研究结果显示模型代谢产物小肠短链脂肪酸(short chain fatty acids，SCFAs)减少，改变肠道菌群能够使SCFAs增加，同时减轻大脑水肿、降低血中脂质水平，提示FMT作为一种治疗手段可缓解卒中患者临床症状。

2.4 临床干预期望肠道菌群紊乱状况存在于各类人群中，不论是动物还是人的肠道菌群研究并不能够证明菌群是疾病发生的直接原因，但FMT能够影响宿主健康并缓解临床症状。现有研究证实丰富的肠道菌群多样性与接受同种异体造血干细胞移植的患者移植后生存率较高相关，肠道发生急性移植物抗宿主病(graft versus-host disease，GVHD)的概率较低[40]。FMT应用于慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)也有报道，但还需要更多的实验去证实其有效性，直接改变肠道菌群可作为一项新的方案供医生选择，同时也可治疗CDI等肠道合并症[41]。

3 其他肠道菌群干预手段

随着FMT研究的不断深入，研究人员已不满足于移植正常粪便中的所有微生物，发现并挑选具有特殊作用的单或多菌种移植给患者使其产生对特定疾病的功效已成为选择性菌群移植的目的[4]。补充益生菌同属微生态治疗，通常在膳食中添加乳酸杆菌等有益菌改善患者肠道菌群谱。在2004年，Gerbitz等[42]就利用口服酸奶的方法改善实验小鼠肠道菌群组成，与对照组相比前者GVHD的发生率明显减小，生存期显著延长，提示益生菌对改善患者预后有益处。对高血压患者补充乳酸杆菌，增加益生菌在整个肠道的菌群占比可以改善患者血压水平，以此为调控靶点再配合药物降压将成为治疗高血压的新策略[43]。Claesson等[44]对肠内营养进行的相关研究发现，营养补充剂对肠道菌群有一定调节作用，可改变肠道菌群丰度。而Cruzat等[45]研究证实谷氨酰胺作为肠道外源营养素通过免疫调节作用为肠上皮细胞提供保护，有益菌在营养干预后与有害菌竞争营养物质从而抑制后者的繁殖。目前多数肠道微生物干预手段已有商业化产品，改变菌群多样性作用明显且较易获得，增加优势菌种促进肠道吸收功能恢复，减少炎症因子保护肠黏膜。

4 结语与展望

FMT作为一项新技术仍需要长期反复的论证与试验其安全有效性。美国FDA在2019年6月发布的一项通告称，由于接受含有多重耐药菌的粪便后，2名患者发生恶性不良事件，严重感染导致其中一名患者经抢救无效死亡。事实上，FMT目前不论在国内还是国外并没有被批准作为一种常规临床治疗手段，一直都是实验性治疗。更加严格的管理流程和规范的技术手段将会确保供者粪便中并未存在有害菌群。另外，随访患者有部分病例发生癌症、心梗及卒中等，FMT是否与这些疾病的出现有关或者这些“并发症”是治疗导致的后果并未有相关证据支持。总得来说，医务人员对待FMT应持谨慎的态度，在既定的治疗基础上加用FMT达到事半功倍的恢复效果。

FMT实施无需行与其他器官移植类似且极复杂的手术过程。尽管经内镜植入会造成一定的创伤，使用麻醉药物对肠道菌群的影响仍然未知，不可否认从实验室到临床已有证据表明肠道微生物可通过肠脑轴等途径证实人作为整体能够被肠道菌群影响。中华粪菌库与各级医院生物样本库的成功建立，配合5G网络云媒体能为更多的患者保障优质的菌群来源。FMT作为一种发展前景极佳的治疗手段将会被越来越多的应用于临床，促进各类患者加速康复，在减少医疗费用，降低耐药性风险，缩短诊疗时间等方面发挥更大的作用。