粪便微生物移植在溃疡性结肠炎治疗中的研究进展

徐金兰，黄绦璧，袁浩，王玉平，周永宁

(1.兰州大学第一临床医学院，兰州 730000； 2.兰州大学第一医院a.甘肃省胃肠病重点实验室，b.消化科，兰州 730000)

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病是炎性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)的主要疾病类型[1]。UC是一种病因不明的结直肠慢性非特异性炎症性疾病[2]，其病变部位主要局限于大肠黏膜及黏膜下层，临床主要表现为反复发作的腹泻、腹痛及黏液脓血便[3]。UC作为一种严重影响患者生存质量的终身性疾病，已被列为国际难治性疾病之一，目前其治疗方法多为一般对症支持治疗及药物治疗，基于UC的治疗现状，迫切需要更有效、耐受性更好、患者更易接受的治疗方法。

粪便微生物移植(fecal microbiota transplant，FMT)是将粪便从健康人体内移植到患病受者体内，快速恢复受者肠道菌群的组成和功能，从而达到恢复患者肠道菌群的一种治疗方式[4-5]，是目前UC的有效治疗手段。与益生菌治疗相比，FMT治疗后的肠道菌群更稳定[6]。由于粪便中一半以上是肠道菌群，其数量庞大、种类丰富且容易获得，因此FMT成为肠道菌群移植最常用的方法之一，同时也成为治疗UC的有效方法之一[7]。现就FMT在UC治疗中的研究进展予以综述，以期为UC的临床诊疗提供参考。

1 FMT与肠道菌群

胃肠道是人体内与外界环境接触的最大界面，其主要功能是完成食物加工，允许微生物定殖，同时消除病原体。微生物群通过在胃肠道的定植，参与宿主的许多生理过程，如肠屏障免疫。人体肠道菌群为定居于人类肠道的全部共生微生物，可调节宿主的生理和代谢过程。肠道菌群不仅影响机体必需营养素的代谢，还在肠道发育、肠屏障免疫防御中起至关重要的作用[8]。微生物群落的失衡指一种或多种共生菌株丧失多样性或菌株种类过多，从而导致不同疾病发生，其与营养不良相关疾病[9]及IBD等消化道疾病密切相关。

FMT通过恢复天然肠道微生物群的功能发挥治疗作用。FMT将健康的微生物群落重新回输至患者肠道，使患者肠道微生物重新分布，以重新恢复肠道微生态平衡，改善患者症状并治愈疾病。FMT是目前肠道菌群移植中最常用且最主要的方法[7]，主要通过重建微生物群多样性恢复肠道内稳态[10]。FMT可通过增加短链脂肪酸(尤其是丁酸)的产生降低肠通透性，维持上皮黏膜屏障的完整性，从而降低疾病的严重程度[11]。供体菌落在患者体内定植后，通过产生定植抗性、免疫调节分子和细菌素的方式抑制肠道病原体与肠黏膜上皮细胞之间的黏附，减少肠道上皮细胞的损伤[12]。在肠道微生物群的多样性和丰富性降低时，易感染艰难梭菌，有研究表明，FMT可有效治疗复发性和耐药性艰难梭菌感染[13]。此外，自体FMT可以增强健康成年人及摄入抗生素小鼠的微生物多样性，是控制多重耐药病原体及预防潜在感染的新方法[14]。

2 FMT在UC中的应用

2.1UC患者肠道菌群的改变 UC发病与肠道菌群的变化存在密切关系，肠道菌群微生态失衡影响人体的消化、代谢和免疫等功能，相关致病因子增加，结肠壁完整性破坏，导致UC等疾病发生[15]。研究表明，IBD患者与健康人群的肠道微生物组成不同[16]，粪便中微生物组成在IBD发展和治疗中发挥潜在作用。

观察UC和非UC患者结肠镜活检结果发现，非UC组的主要肠道菌群为厌氧型肠道杆菌群(如普氏粪植杆菌、普雷沃氏菌和消化链球菌)，两组菌群组成比较差异有统计学意义[17]。通过分析UC患者肠道黏膜微生物群发现，普氏粪植杆菌、普雷沃氏菌和消化链球菌对UC的发展具有潜在的保护作用。部分研究表明，普氏粪植杆菌是正常人体肠道中数量最多的共生厌氧菌之一，几乎占肠道细菌总数的5%[18-19]，目前已经将其作为人类健康的肠道微生物群的主要微生物成分之一。普氏粪植杆菌作为肠黏膜的保护因子，能增强肠道屏障功能，具有为肠上皮细胞提供能量、影响宿主多个代谢通路及抗肠道炎症等重要作用[20]。普雷沃氏菌在维生素B1的生物合成及富含碳水化合物食物的消化中起重要作用[17]，因此，对于UC患者普雷沃氏菌数量的减少影响了维生素B1的生物合成及碳水化合物的吸收。消化链球菌通过减少肠道黏蛋白的过度表达抑制肠道细菌生长[17]。UC患者与非UC患者肠道菌群种类和数量的差异表明，普氏粪植杆菌、普雷沃氏菌和消化链球菌的减少及其他肠道微生物的变化在UC发生发展中具有至关重要的作用。肠道菌群失调导致黏膜免疫系统对肠厌氧菌的反应异常，进而导致丁酸酯产量以及肠黏蛋白、维生素B1的生物合成和多糖的降解发生变化。

2.2FMT在UC中的优势及操作过程 抗感染治疗是治疗活动性UC的传统方法，目的是减少炎症活动，FMT作为治疗UC的一种新兴疗法，通过重建肠道生态平衡，促进各种微生物及其与肠道上皮细胞之间的相互作用而发挥治疗作用。研究显示，重复FMT治疗比单纯抗生素治疗更容易缓解难治性UC患者的症状[21]。抗生素与益生菌治疗UC均会影响肠道菌群，与抗生素和益生菌治疗相比，FMT可提供完整的肠道功能生态系统，其中包括健康个体的所有肠道微生物群，有助于建立UC患者肠道中真菌、病毒和细菌之间的平衡，从而恢复肠道内微生物的平衡[22]，FMT对UC患者长期肠道微生物群的影响更稳定。

在FMT治疗过程中，首先，UC患者的选择，根据梅奥评分标准可将UC分为轻度、中度和重度，在多数研究常选择中重度UC患者作为FMT研究对象；其次，FMT供体的筛选，FMT治疗过程中可能传播肠道传染病等疾病，引发肠道感染，因此FMT供体的筛选十分重要，粪便捐赠者需接受直观的粪便评估、血清学和血液学检测，同时要求捐献者非肥胖且整体健康状况良好[23]，根据供体来源可分为单供体或多供体，供体和UC患者之间的匹配对于粪便微生物群移植后的肠道内菌群的长期稳定很重要[24]；再次，FMT的处理及输送方式，FMT的处理方式包括需氧或厌氧、冷冻与新鲜等，不同处理方式可能改变粪便微生物的组成；输送方式有口服胶囊、鼻胃管、胃镜、结肠镜、灌肠等；最后，需要明确FMT的量、次数及治疗频率。

2.3FMT在UC治疗中的疗效 由于UC病因复杂且缺乏明确的微生物紊乱信息，目前FMT对UC的治疗处于研究阶段。Moayyedi等[25]对75例每周接受6次FMT或安慰剂灌肠治疗的活动性UC患者的研究显示，治疗7周时，9例FMT治疗和2例安慰剂治疗活动性UC患者的临床症状缓解；经FMT治疗缓解的9例患者中，7例接受单个供体粪便；UC病程≤1年的4例患者中有3例缓解，而UC病程>1年的34例中有6例缓解。与安慰剂治疗患者相比，经FMT治疗患者的缓解率更高；且粪便供体和UC持续时间与预后相关。Paramsothy等[26]观察经FMT治疗(接受5次结肠镜检查FMT或安慰剂灌肠)81例UC患者的疗效，结果显示，与对照组相比，FMT组更有可能达到缓解，表明FMT治疗UC的临床效果较好，且粪便微生物组分分析显示，经FMT治疗UC患者的肠道微生物多样性持续增加。Costello等[27]对73例实施3次结肠镜下灌肠的活动性UC患者进行FMT试验，结果显示，厌氧制备的混合供体FMT治疗活动性UC较安慰剂(自体FMT)治疗更有效。然而，Rossen等[28]对48例活动性UC患者进行两次经鼻十二指肠注射FMT或安慰剂(自体FMT)治疗，23例FMT治疗患者中，7例达到缓解，25例安慰剂(自体FMT)治疗患者中，5例达到缓解，表明FMT并非对所有患者都有效，其治疗结果可能与FMT的途径、次数以及研究样本量有关，故研究结果仍需进一步研究的证实。可见，FMT有可能成为UC的有效疗法，在诱发UC缓解方面显著优于安慰剂。目前有关FMT治疗UC的队列研究的相关内容见表1。

表1 FMT治疗UC的队列研究

为了评估FMT治疗UC的可行性，研究者对FMT治疗UC的有效性进行了研究。Paramsothy等[39]的Meta分析发现，随着FMT输注次数的增加，UC的症状逐渐缓解和改善，且大多数不良事件为短暂性胃肠道不适，无严重不良反应事件发生。Narula等[40]的研究表明，与安慰剂组相比，FMT组的临床缓解与FMT治疗显著相关，且两组严重不良事件比较差异无统计学意义。在纳入Moayyedi等[25]、Paramsothy等[26]、Costello等[27]、Rossen等[28]4个临床随机对照试验中，根据疗效和安全性观察，短期使用FMT有望作为缓解活动性UC临床症状的方法。多变量逻辑回归分析表明，FMT是一种安全且有益于UC的治疗方法，通过结肠镜递送粪便制备微生物群的相关不良事件发生率降低[41]。此外，由于UC后期患者的结肠细胞明显受损，对FMT的反应降低，故UC早期行FMT治疗更有效[42]。

多数患者对FMT治疗的一般耐受性良好，大多数研究未发生严重不良事件。通常情况下，10%的接受FMT治疗患者表现出轻微至轻度的自限性不良反应[38]，多表现为腹泻、腹部不适和轻微疼痛等胃肠道症状[43-44]，严重不良反应有感染、小肠梗阻、胰腺炎甚至死亡[45]，相关证据表明，FMT组与安慰剂组的不良反应比较差异无统计学意义[40]。因此，FMT治疗UC相对安全。对捐赠者的深入筛查以及对UC病理生理学的深入研究可能有助于制订合理的临床策略，以避免不良反应的发生，同时改进粪便微生物群制备方法以及通过结肠镜肠内输入粪便移植物可能有助于降低不良反应发生率[41]。

目前FMT的有效性仍存在一定争议。Tan和Johnson[46]在探究FMT治疗难治性梭状芽孢杆菌感染的研究中发现，部分随机对照试验的安慰剂选取不当，复发性难治性梭状芽孢杆菌感染患者常采取FMT和药物混合治疗，难以评估FMT的有效性；FMT治疗UC的效果不仅与受体肠道菌群的组成和功能差异有关，还可能与供体遗传学因素有关；通过FMT“治愈炎症”的同时，仍需要注意FMT可能导致肥胖转移、结肠癌、胃肠道疾病和神经系统疾病等潜在危险。因此，在设计最佳FMT之前，还需要深入了解微生物群组成，并规范FMT操作步骤。

3 FMT治疗UC的影响因素分析

在FMT治疗过程中，个体因素、疾病的严重程度、疾病部位、FMT供体、输注途径、输注剂量等因素均会影响研究结果[11]。

3.1患者的选择 不同患者间存在个体差异，包括病程及疾病严重程度的差异。若患者肠道缺乏足够的用于细菌定居的黏蛋白，拟杆菌属可能无法黏附于广泛受损的肠道黏膜，这种肠道黏膜可能已经失去了肠道免疫相关基本成分[24]，FMT治疗的效果将难以实现。供体和UC患者肠道菌群之间的匹配对于FMT后肠道菌群的长期维持十分重要。研究发现，FMT治疗轻度至中度UC的效果较好[47]，病程较短及治疗前内镜下黏膜炎症较轻患者可能是FMT治疗的最合适人选，难治性UC患者(激素治疗无效、停药后再次复发、需使用生物制剂、需行外科手术患者)行FMT治疗的效果较差[48]。

3.2FMT供者的选择 个体间肠道微生物组成存在细微差异，健康肠道菌群的典型特征目前尚不清楚。供体肠道微生物群的生物组成可能影响UC患者FMT治疗的效果，FMT的高微生物丰度更有助于IBD患者的治疗[49]。此外，FMT治疗的结局不仅取决于供体肠道菌群的生态结构，还取决于供体肠道菌群与受体微生物组之间的相互作用。Paramsothy等[50]对FMT治疗轻中度UC患者前后的粪便进行分析发现，治疗后粪便微生物多样性增加，且微生物组成发生改变；与症状未缓解患者相比，症状缓解患者FMT治疗前后的粪便微生物多样性变化更大，治疗后症状缓解患者粪便中富含霍氏真杆菌。通过FMT恢复肠道生态的关键点取决于供体肠道微生物组中特定细菌以及受体肠道中特定细菌和真菌与FMT的相互作用[51]。单供体与多供体FMT以及亲属供体和无关供体FMT治疗后患者的肠道微生物组成存在差异。Jacob等[35]发现，多供体有助于增加FMT菌群的多样性，有助于确定关键、可转移、可产生免疫反应的益生菌，这可能是FMT治疗成功的关键。

3.3FMT途径 FMT的途径对于UC疗效可能产生潜在影响。目前FMT的途径较多，包括上消化道途径(鼻胃/鼻空肠管、内镜检查、口服胶囊)和下消化道途径(如保留灌肠、乙状结肠镜或结肠镜检查)。不同FMT途径均可能影响FMT结果[52]。研究发现，常规口服胶囊和经结肠镜给予胶囊治疗UC的成功率较为接近[53]。结肠镜下FMT治疗复发性艰难梭菌感染的治愈率优于灌肠和鼻胃管FMT，而结肠镜下FMT与口服胶囊FMT的治愈率相当[54]。另有研究表明，FMT是治疗复发性和难治性艰难梭菌感染的有效方法，但其有效性与输送途径无关[55]。在不同研究中，不同FMT途径可影响研究结果，对于治疗效果最好的FMT途径尚无明确定论，因此，FMT移植途径对治疗效果的影响还需要进一步研究，以确定最佳的FMT途径。

3.4FMT疗程及处理方式 不同研究的FMT频率、次数及治疗时间都不同。目前尚无FMT最佳频率和治疗时间的统一标准[56]。Paramsothy等[26]研究显示，异体FMT治疗轻中度UC的效果显著优于安慰剂。Moayyedi等[25]的研究证实，每周6次FMT灌肠对UC有效。Rossen等[28]在第0周和第6周经鼻十二指肠注射FMT治疗UC的结果显示，异体FMT组与自体FMT组疗效比较差异无统计学意义。另外，不同粪便处理方式(厌氧与需氧处理、冷冻与新鲜处理等)也可能影响FMT治疗效果[57]。异体FMT治疗1周轻中度UC患者(厌氧方式处理)在治疗后第8周的缓解率较自体FMT更高[58]。另有研究表明，新鲜或冷冻的供体粪便、递送途径对FMT在IBD中的疗效没有影响[59]。目前FMT频率、次数和治疗时间及粪便的处理方式对患者预后的影响尚无明确结论，仍需进一步研究。

3.5安慰剂的选择 在试验设计中，对照组即使采用单纯的肠道准备(如灌肠)，其肠道微生物也会发生改变[60]。通过结肠镜检查对17例肠易激综合征患者行单次FMT治疗的随机双盲对照研究，结果显示，异体FMT组与自体FMT组的症状评分比较差异无统计学意义，但与基线症状相比，异体FMT组的症状评分降低更明显[61]。肠道准备后行自体粪便移植有助于恢复自身肠道菌群。因此，理论上对照试验的安慰剂最好选择自体粪便，不建议使用常规形式安慰剂(淀粉、乳糖、0.9%氯化钠溶液等)。

4 小 结

FMT可较好地缓解UC患者的症状。目前治疗UC的基本药物为氨基水杨酸酯、类固醇、免疫抑制剂和生物制剂[62]。FMT是具有潜力的一种UC治疗方法。与传统药物治疗相比，FMT可达到较好的无类固醇缓解，减少了类固醇类激素、生物制剂的使用，降低了手术治疗率，缓解了患者的心理压力及经济压力等。

FMT有望成为UC治疗的一种有效方式，但FMT应用于临床实践前，还需要进行深入的研究。通过FMT调节肠内微生物组成可促进疾病缓解，从而治疗UC，但肠道菌群存在个体差异，单纯的菌群粪便移植并不能使患者肠道菌群发生长期改变。明确肠道细菌定植的规律，针对不同人群进行个性化分析，有针对性地改善肠道菌群，促进肠道微生物稳态的恢复，才能实现UC症状的长期缓解，减少相关不良反应的发生。目前FMT的临床试验仅为小样本研究，因此仍需进行大样本、长时间的试验研究，以观察其长期有效性和安全性[63]。总之，FMT可能是治疗UC的新路径，未来有望成为缓解乃至治愈UC的一种治疗方式。