粪菌移植治疗克罗恩病的相关研究进展

穆燕菊，孙杨，缪应雷

(昆明医科大学第一附属医院消化内科，昆明 650032)

克罗恩病(Crohn′s disease,CD)是易感基因、环境和肠道菌群等共同作用引发持续性、不可逆性、过激的以肠道为主的慢性复发性自身免疫学疾病。1904年Lesniowki首次报道终末回肠炎，1932年Cronh描述32例类似病例并命名末端回肠炎，1973年世界卫生组织将其正式定义为CD，流行时间短，被认为是一种新型疾病，具有显著的地域人群差异，北美、欧洲为高发地区，但近年来我国CD发病率不断升高[1-2]。本病青壮年居多、诊治困难，目前通过饮食、药物和手术治疗，主要侧重于控制过度炎症反应，而非调控肠道免疫反应的上游途径，难以彻底治愈，急需探寻新的疗法。

粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)作为特殊“器官移植”，是指将健康供体的粪便经过处理后获得的功能菌群有效移植到患者肠道内，重建肠道微生态系统。FMT对艰难梭菌感染治愈率可达90%[3]，可有效避免首过消除及患者依从性差等问题，已用于艰难梭菌感染、炎性肠病、肿瘤等30余种适应证的诊治。现就CD的肠道菌群变化及FMT治疗CD的相关研究进展予以综述。

1 CD的肠道菌群变化

肠道菌群是人体拥有细胞数最多的独特“功能器官”，数量庞大、种类繁多、关系复杂，又称为人体的“第二大脑”“第二基因组”。肠道菌群的基因组总量约为人体细胞基因组总量的100倍，所含细菌数量约为人体细胞数的10倍[4]。肠道菌群存在明显的时间、空间特异性：剖宫产出生儿的肠道菌群分布不规则，顺产出生儿的肠道菌群则与母亲阴道的菌群组成相似，且肠道菌群随着人体年龄增长而不断变化，1岁左右儿童的肠道菌群可与成年人相当，并在青少年期最旺盛而老年逐渐减少；从近端小肠至回盲瓣远端，肠道菌群逐渐从需氧菌过渡到厌氧菌，细菌浓度急剧上升，到达结肠甚至可达1011～1012CFU/mL。肠道菌群受饮食习惯、居住环境及宿主基因的影响，处于动态平衡中，与免疫系统调节、病原体防御、肠道功能调节、生长发育、物质代谢等密切相关。

近年来，肠道菌群参与CD的证据不断被证实：CD存在明显的肠道菌群失调、病变部位多位于菌群浓度较高的回肠末端及结直肠、抗生素具有一定疗效。研究发现，肠道菌群失调可能是CD发生发展的关键触发点[5]，CD患者的肠道生物丰富度及多样性明显降低，特别是厚壁菌门、拟杆菌门[6]，且随着CD的病变部位、分型、分期不同而发生不同程度的改变。Kansal等[7]的单中心儿童CD队列研究发现，梭杆菌的增加与CD密切相关。Hager等[8]报道，CD患者的真菌、大肠埃希菌水平显著升高。Hamme[9]报道，CD的厚壁菌属多样性在回肠型呈下降趋势,而在结肠型呈上升趋势。Seksik[10]研究发现，CD活动期的拟杆菌属多样性明显少于缓解期及健康人。此外，CD病程中真菌的组成结构也发生了改变，如白色念珠菌增加、抗酿酒酵母菌抗体水平升高，但尚不明确是继发改变还是CD的致病因素。Suskind等[11]报道，FMT治疗后患者肠道菌群多样性增加，且与供体趋同，最大相似度可达69%。

总之，CD的肠道菌群是动态变化的，表现为生物多样性降低、保护性菌群(消化球菌属、双歧杆菌属、真杆菌属、类杆菌属、梭菌属等)减少、条件致病菌(肠球菌属、肠埃希菌属、拟杆菌属、巴斯德菌属、瘤胃球菌属、梭杆菌属等)增加、致病性菌群(变形杆菌属、白色念珠菌、酵母菌、新型隐球菌等)增加、肠道优势菌群的稳定性减弱，且在病变部位、分型、进程中存在差异。目前尚不明确是肠道菌群失调导致CD发病还是CD致使肠道菌群失调，但可以确定CD的肠道菌群组成确实发生了改变，尚未发现明确的单一致病菌，或许应从群体效应入手。此外，肠道菌群主要通过大便研究，不能完全代表肠内菌群组成，特别是小肠部分，黏膜可能是一种更好的选择；且CD患者在不同性别、年龄、饮食结构条件下的肠道菌群变化对疾病的影响仍需进一步研究。

2 FMT在CD中的应用及疗效

现代医学对FMT应用于CD的关注较晚，自1989年Borody等[12]首次报道FMT用于治疗CD患者以来，至今只有30余年历史。FMT治疗CD的机制尚不完全清楚，但多项研究表明FMT对CD有诱导缓解作用。6项队列研究[6,11,13-16]探讨了FMT治疗CD的疗效，见表1。李宁等[17]的回顾性研究报道，FMT治疗CD获得30.0%(3/10)的临床缓解率和60.0%(6/10)的临床应答率，随访期间无严重不良事件发生。Paramsothy等[18]对11项CD研究(83例)进行Meta分析得出总体临床缓解率为50.5%，针对6项队列研究(71例)再次分析发现临床缓解率达52%(95%CI31%～72%)。He等[19]纳入25例CD合并腹腔内炎性肿块患者的Meta分析报道，在初次FMT治疗3个月后获得68.0%(17/25)的临床反应率和52.0%(13/25)的临床缓解率，且在连续FMT治疗6个月、12个月和18个月后，分别获得48.0%(12/25)、32.0%(8/25)和22.7%(5/22)的持续临床缓解率。Subramanian等[20]的Meta分析发现，38例患者经FMT治疗后随访1～12个月，8例无明显疗效，6例有改善但无缓解，24例明显缓解。Fang等[21]纳入94例CD患者的Meta分析，获得临床缓解率为30%(95%CI13%～52%)，存在异质性风险。一项纳入168篇研究的回顾性分析和Meta分析报道，CD的最终缓解率可达47.5%(95%CI29.4%～65.8%)，整体不良事件发生率<1%[22]。

但也有研究报道FMT治疗CD的效果不佳。Rossen等[23]报道4例CD患者经FMT治疗后均无明显缓解。Gordon和Harbord[24]报道，1例严重CD患者经FMT治疗3个月后CD活动指数从810降至189，但在6个月后复发。总之，目前FMT治疗CD的数据尚少，结果存在争议，现有结果的置信区间较宽且存在偏倚，需要获取更多多中心大样本随机对照试验结果作为支撑。

表1 FMT治疗CD的队列研究

3 影响FMT治疗CD疗效的因素

3.1受体因素 受体作为整个“移植”过程的主体，可能通过以下6个方面影响FMT的成功率。①年龄：有研究认为FMT对年轻患者的疗效更理想，Suskind等[11]及Goyal等[16]先后报道FMT对轻中度CD儿童和青少年患者进行治疗后获得持续缓解。②性别：目前研究较少，疗效各异，尚无定论。③体重：肥胖者可能通过肠系膜脂肪组织、脑-肠-菌轴等调节，促进炎症因子及分泌因子的分泌，疗效欠佳。④遗传：遗传学可解释5%～10%的个体间菌群差异性，而FMT治疗的不相容可能源于受体和供体之间潜在的遗传差异。⑤排斥心理：FMT介于临床试验与临床治疗之间，基于技术不确定性、患者的脆弱性、对粪菌来源的本能性抗拒、隐私保护及缺乏认识，知情同意面临较大挑战，但随着对FMT的重新认识，患者对FMT的接受程度越来越高。Xu等[25]对105例患者进行调查发现，56.19%的患者对FMT的临床疗效满意，74.29%的患者愿意接受第2次FMT，89.52%的患者表示愿意向其他患者推荐FMT。⑥疾病严重程度：FMT对轻中度CD疗效较好，但对于严重的CD患者疗效不佳甚至有害。

3.2供体选择 FMT的移植物中包括细菌、古细菌、病毒、真菌、寄生虫、原生动物等微生物及其代谢产物，因此为避免潜在携带病菌的传播感染，需对供体进行严格筛选。FMT的供体筛选需比输血更加严格，研究报道供体合格率为2%～32%[26-27]，其中新英格兰杂志最新报道合格率为3%[28]。综合目前全世界对供体的要求，在供体“诚实、守信、自愿、心身健康”的前提下，通过问卷调查、个人访谈、血液粪便的检查严格进行筛选，应考虑以下10个方面。①供受体关系：近来研究发现FMT治疗艰难梭菌感染非亲属成功率可达93%，优于亲属供体的84%，且考虑到遗传性疾病、安全筛选、标准化、技术监管、可重复性及成本效益因素，非亲属供体可能更佳。②年龄：目前尚未统一，中华粪菌库优选年龄为6～24岁的供体[29]，欧洲共识则推荐年龄<60岁的供体[30]，较倾向于小年龄阶段，可能因为该年龄阶段生活背景相对简单，携带传染源可能性低，且是肠道菌群生长最旺盛的时期。③性别：目前研究较少，但有学者认为儿童肠道菌群受母亲影响，选择母亲作为供体更易于肠道菌群的定植。但2017年欧洲共识[31]表示，暂无数据显示女性因自身免疫性疾病和肠易激综合征患病率高于男性而不适于作为供体。④居住环境：Tyakht等[32]报道，俄罗斯居住在农村的人群肠道菌群多样性明显高于居住在城市的人群，同样重量的粪便分离出的粪菌，居住在农村的人群更多，且居住在农村的人群因食用有机肥种植蔬菜的机会更多，将有更多的外源细菌、寄生虫进入肠道，刺激机体的免疫及肠道菌群发育，故居住在农村的人群作为供体可能相对更佳。⑤饮食结构：决定菌群的数量及结构变化，饮食的快速变化可改变肠道菌群组成结构，如从动物性饮食转向纯植物性饮食。Liu等[33]报道，小鼠给予高糖饮食后拟杆菌、厚壁菌门减少，而在高脂饮食后厚壁菌门丰度增加。⑥民族及宗教：不同民族肠道菌群的组成差异显著,西方人肠道菌群以拟杆菌属为主，俄罗斯人则普遍缺乏普氏菌属及拟杆菌属，中国少数民族多，饮食差异大，如海南黎族、云南傣族等饮食习惯使其肠道生物多样性较丰富，或为理想供体；此外需考虑伊斯兰教禁猪肉、佛教素食等宗教因素，FMT可能会带来情感和信仰上的侵犯。⑦生理：生长发育良好，有良好的遗传背景、饮食、睡眠、锻炼及排便习惯。⑧病理：排除用药史(3个月内未使用抗生素、质子泵抑制剂及其他可能影响肠道菌群的药物)、疾病史(胃肠道疾病史、恶性肿瘤疾病史、自身免疫性疾病或特异反应性疾病史、神经精神疾病史、传染病史等)、吸毒、冶游史及近期到流行性腹泻地区旅游史。⑨心理：脑-肠-菌群轴可实现大脑与菌群的双向调控，心理状况与肠道菌群互相反馈、相互影响，可通过心理测试量表对供体的心理健康状况进行评估。⑩诚信：选择诚信供体以确保粪便的取得及对隐私的保护。总之，供体的选择是一项烦琐而艰巨的任务。

3.3移植途径选择 FMT的输入途径主要有3种：上消化道(鼻胃、空肠管等)、中消化道(经内镜肠道植管术)及下消化道途径(肠镜、保留灌肠、造瘘口等)。以往研究认为，上消化道途径不良反应多且疗效低于下消化道途径[17]。Cui等[14]提出难治性CD对中肠途径有快速临床反应性。Brumbaugh等[34]报道，口服胶囊不仅可避免上消化道不良反应且具有下消化道相似的疗效，耐受性好，价格低廉。Long等[35]报道了经内镜肠道植管术，该术式解决了FMT治疗中需要多次输入的技术瓶颈。各种移植途径均有优缺点，应依据患者的疾病类型、病变部位、年龄、耐受程度及意愿等情况综合考量。

3.4菌液类型 早期主张采用新鲜粪便，但近年研究发现冰冻和新鲜粪菌样本具有相似的疗效，且可通过DNA测序等方法鉴别细菌是否死亡[36]。Costello等[37]测试了储存6个月后的细菌存活率基本没有变化。Staley等[38]报道了储存1年后FMT成功的案例。目前国内外已建立多家粪菌库，在更易于长期贮存、大量样品供选择可筛选出与患者匹配度更高的供体、便于异地救治的背景下，冰冻粪菌更具优势，但仍待进一步探讨。

3.5治疗策略选择 CD并发症多且有终生复发倾向，适宜的治疗策略很大程度上决定着疾病的转归。有学者提出FMT升阶治疗策略，即第1步采用单次FMT，第2步采用多次FMT(≥2)，第3步是在第1、2步无效时，联合常规药物治疗(糖皮质激素、环孢素、新兴生物制剂、肠内营养等)[39]。Ding等[40]报道109例患者在接受FMT升阶治疗后，1个月、3个月的临床改善率分别可达74.3%和51.4%，临床缓解率为25.7%及20.2%，疗效明显优于单一FMT或传统药物治疗，或将成为未来的治疗方向。

4 FMT的安全性

FMT已成为CD的潜在治疗策略，目前FMT总体安全但效果不一，大部分研究未报道严重不良反应，但缺乏FMT治疗CD的有效性及安全性大样本数据作为支撑。Ding等[40]进行了迄今为止样本量最大、随访时间最长的研究，发现FMT是溃疡性结肠炎的一种安全有效的治疗手段。此外，Wang等[41]报道CD患者在进行FMT治疗后1个月内不良反应发生率为13.6%(25/184)，而1个月后未观察到不良反应发生，且可通过改善菌液的制备方法减少不良反应，改良菌液自动化制备方法不良反应发生率低于手工纯化[8.7%(10/115)比21.7%(15/69)]。

FMT存在的安全性问题主要有5个方面：①短期自限性不良反应，包括一过性发热、腹部不适、胃肠胀气、腹痛、腹泻、便秘、C反应蛋白升高等症状。②供体筛选相关性不良反应，为目前面临的最大挑战，较罕见。早期有研究报道，经FMT治疗后发生诺如病毒胃肠炎[42]、巨细胞病毒结肠炎[43]、败血症[44]死亡等严重不良反应；2019年6月美国食品药品管理局报道2例免疫力低下的患者在进行FMT治疗后，因发生多重耐药菌(大肠埃希菌)严重感染，致其中1例死亡[45]，该事件可能对FMT的发展产生深远影响。③侵入性操作相关不良反应，反复灌肠可导致局部肠道炎症反应，内镜可发生出血、穿孔等。④药物及麻醉相关性不良反应，Kelly等[46]报道1例麻醉状态下因呕吐致误吸的严重不良反应。⑤潜在长期不良反应，FMT长期安全性的报道证据有限，由于外源性肠道菌群进入、菌群组成结构改变、病原体移位，推测可能会诱发肥胖、肿瘤、自闭症等多种疾病。目前美国胃肠病学会FMT注册项目及中国FMT平台均已开展FMT的10年登记随访，以研究FMT的安全性。

规范、人性、伦理、法制的实验室流程和临床方案，是预防FMT治疗发生不良事件的关键：①严格依照指南推荐意见筛选供体；②菌液的制备应在符合GenFMTer系统的万级净化实验室内操作；③签署菌群移植知情同意书；④禁食至少4 h，给予促动力的药物；⑤术后左侧卧位，保持头高脚低，30°倾斜体位，密切观察患者有无不良反应的发生。推动FMT体系化建设、实施标准化的FMT是确保安全、提高疗效、广泛推广的关键环节。

5 展 望

FMT于1 700多年前开始在中国开展应用，其作为肠道菌群重建的核心手段，推动了微生物组学的发展。然而，目前FMT仍面临一系列挑战：①由于FMT的“移植物”提取于粪便，用于治疗时与人们的传统观念存在冲突，医护人员及大众对FMT的心理接受及认知困难；②相关的生命伦理与法规建设尚不完善；③鉴于粪便的微生物组成复杂，严格筛选供体至关重要，需形成一套规范的体系，避免传染病、多重耐药菌感染等不良事件的发生；④FMT的输注途径仍存在较大争议；⑤菌液制备流程及提取工艺需进一步发展；⑥基于目前的研究尚未明确FMT的适宜输注频率等。因此，实现特定菌群移植，更精准、高效、标准、个体化的治疗将是FMT的未来发展方向。