功能性便秘患者肠道菌群分析及微生态治疗的研究进展>

王钟晗，李菁>

(南京市中心医院 消化科，江苏 南京 210018)

功能性便秘(functional constipation，FC)，又称慢性特发性便秘(chronic idiopathic constipation)，是指无代谢障碍或结构异常，缺乏器质性病因，且排除肠易激综合征的慢性便秘，可严重影响患者生命质量，加重医疗负担。据统计，慢性便秘的平均患病率约为14%，全世界范围内的患病率在1.9%～40.1%。随着近年来饮食结构的改变和生活节奏的加快，我国FC发生率日渐升高。我国成人慢性便秘的患病率为4.0%～10.0%，女性患病率略高于男性，其中老年患者尤为普遍[1- 2]。值得注意的是，近几年儿童的患病率也在不断上升[3]。该病可造成大肠癌风险增加、直肠肛门疾病及心脑血管疾病加重等多种危害[4]。FC以粪便干硬、排便次数减少、排便困难或(和)排便不尽感等为主要表现，发生机制如下：(1) 肠道平滑肌肌张力下降，肠道蠕动减弱；(2) 水分、纤维素摄入不足；(3) 排便肌群活动障碍；(4) 肠蠕动受机械性阻碍。FC确切的病理机制尚未明确，可能的因素主要包括胃肠道的动力异常、分泌功能异常、微生态环境异常等[5]。近年研究[6]表明，肠道菌群紊乱是上述4种始动发病因素之外的重要的发生和发展原因，肠道微生态制剂在便秘的辅助治疗中日渐发挥着更加重要的作用。作者从上述方面对便秘、肠道菌群及微生态治疗的研究进展作一综述。

1 肠道微生态与功能性便秘

肠道菌群与肠黏膜长期直接接触，在长期的进化过程中不断适应个体和自然选择，从而直接影响肠道内环境的稳态。肠道菌群受到环境、生活方式、饮食习惯、药物和手术等多种因素影响，参与了机体的许多生理活动；在维持肠道正常生理功能、调节机体免疫以及拮抗病原微生物定植等方面都发挥重要作用。(1) 物质代谢：通过其自身特有的酶类对宿主消化酶进行补充，发酵未消化吸收的内源性糖蛋白和外源性碳水化合物，产生短链脂肪酸，帮助宿主进一步吸收氨基酸、无机盐、维生素等营养物质；(2) 阻止病原体侵犯：发挥营养竞争、占位效应；(3) 调节免疫功能：促进肠黏膜内的淋巴组织活化，提高sIgA合成水平，增强细胞吞噬功能，同时可通过诱导B、T、吞噬细胞分泌细胞因子增强非特异和特异免疫功能[7]。

1.1 肠道正常菌群

肠道微生态(intestinal microecology)指全部寄居于肠道这个特殊微生态环境内的微生物，包括细菌、病菌、真菌、原虫和其他微生物，它们之间存在着依存和制约关系，形成相对稳定的生态平衡，影响宿主的消化吸收、物质代谢和免疫防御功能，是全身生理学系统的重要组成部分。成人胃肠道系统中有着400～500种以厌氧菌为主的细菌，总数为1×1013～1×1014[8]。小肠蠕动快、小肠液流量大，加之胆汁及胃酸的作用，空肠、回肠及十二指肠的数量及种类较少，每克内容物中有101～103个细胞的菌群，结肠内增加至1011～1012个细胞，以双歧和类杆菌为主的厌氧菌占绝对优势。同一肠道，不同类菌的空间分布也不相同。总的来说，人体肠道菌群在肠腔内形成表层、中层和深层3个生物层，相互之间构成一个复杂的生态平衡。表层的细菌可游动，主要在肠腔中，称为腔菌群(lumina flora)，以肠球菌、大肠埃希杆菌等需氧合兼性需氧菌为主；中层主要为韦荣球菌、消化链球菌、优杆菌、粪杆菌等厌氧菌；深层的紧贴黏膜表面，并粘连黏膜上皮细胞形成细菌生物膜，称为膜菌群(membrane flora)，主要是乳酸杆菌和双歧杆菌。

1.2 功能性便秘和肠道菌群改变

与健康人群相比，FC患者的肠道菌群组成在数量和种类上均有明显差异。随着分子生物学技术的发展，尤其是高通量测序技术的应用，对FC患者开展的肠道菌群组成研究逐渐精确。一项研究[9]显示，便秘型肠易激综合征(irritable bowel syndrome with constipation)患者肠道菌群改变多体现为肠杆菌科核拟杆菌属的显著增高以及柔嫩梭菌属、梭菌属、双歧杆菌属的明显减少。Feng等[ 10]研究中采用实时荧光定量聚合酶链反应技术对FC患者的结肠黏膜菌群和粪便标本进行检测，结果显示其结肠黏膜及粪便中的乳酸杆菌属和双歧杆菌属的水平较健康人群明显降低。乳酸杆菌属、双歧杆菌属等厌氧菌是人体益生菌群，同时也是优势菌群，其水平降低可能与FC的发生与发展有关。Zoppi等[11]研究显示，儿童FC患者的梭菌属和双歧杆菌属水平较健康对照儿童明显升高。Zhu等[12]使用16S核糖体RNA焦磷酸测序技术检测了健康儿童和FC患儿的粪便标本菌群，结果并未见FC患儿的双歧杆菌属较健康儿童有明显的数量减少。这与上述成人FC患者的双歧杆菌属明显减少相矛盾，提示儿童与成人FC患者的肠道菌群变化有所差异，因此在对FC患儿肠道菌群进行研究分析时应谨慎运用成人的研究成果。研究[13]表明，双歧杆菌可通过酵解寡糖产生乳酸和醋酸，促进肠道蠕动，不断地将粪便推向肛门并排出体外，而当肠道微生物群遭到破坏，双歧杆菌等厌氧菌数量明显减少时，会使得大肠中堆积难以消化的寡糖，引发腹痛、腹胀及便秘症状。

目前，针对FC患者肠道菌群的研究结果缺乏一致性，其原因可能与细菌定量研究方法、患者表型特征和饮食等因素有关。多数研究评估肠道菌群是通过分析粪便菌群，但无法完全代表肠道内的菌群组成。附着于黏膜处的菌群反映肠道菌群组成的能力较粪便菌群更佳，同时可体现对黏膜上皮的调节功能。Parthasarathy等[14]研究中通过操作分类单元聚类分析和多样性分析分别探究了FC患者的乙状结肠黏膜菌群和粪便菌群，结果显示FC症状与黏膜的菌群构成有着更为密切的关系。因此，完善肠道菌群的定量研究方法并制定相关标准，对于更为精确地研究FC患者肠道菌群的改变具有重要价值。

2 FC的微生态治疗

目前慢性FC的临床治疗方式主要有药物治疗、中药辅助治疗、生物反馈治疗、手术治疗和肠道微生态治疗。当前，FC诊疗面对的主要问题是药物品种单一，促动力药和泻药仍是目前FC治疗的一线药物，但依赖性强、副作用多，长期使用的效果不甚理想。肠道微生态治疗是一种联合利用FMT、益生菌、益生元及营养支持治疗等技术和药物，来改善患者肠道功能及微生态环境，从而实现对肠道内外疾病有效治疗的新型疗法[15]。

2.1 益生菌治疗FC

益生菌主要定植于生殖系统与肠道，是一种有益于宿主机体健康的无致病性或低致病性微生物，可为多种菌的复合制剂，也可由单一菌株制成，具有改善宿主微生态平衡的作用[16]。常用的益生菌主要包括乳酸杆菌、双歧杆菌及乳球菌、粪链球菌、酿酒酵母菌等部分革兰阳性球菌等，其作用机制可能与益生菌代谢产生有机酸，降低肠内pH值，从而调节胃肠功能及改变患者的肠道菌群有关[17- 18]。目前多数研究表明，益生菌可有效治疗FC。Ishizuka等[19]研究显示，B. lactis GCL2505可明显增加FC患者的粪便量和排便频率，且可在不改变宿主内源性菌种的基础上，使双歧杆菌在宿主体内大量增殖10倍以上。Coccorullo等[20]研究中对22例便秘婴儿予以乳酸杆菌(DSM 17938)，结果显示患儿治疗后2、4、8周的排便频率明显增加。刘娟等[21]对用益生菌联合小麦纤维素颗粒治疗80例FC患者的疗效进行了评估，结果显示观察组治疗总有效率明显高于对照组(92.50%vs72.50%,P<0.05)，但两组不良反应发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。以上研究表明益生菌有助于FC症状的缓解，但详细机制有待进一步研究。

2.2 益生元治疗FC

益生元属于膳食补充剂，可选择性刺激菌落中某种或少数细菌的活化和生长。益生元主要为乳果糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚甘露糖和菊粉等非消化性的低聚糖[22]。纤维补充剂也属于广义的益生元，如欧车前、果胶等水溶性纤维可增加粪便黏稠度，但不会对粪便在结肠的转运及量造成影响；木质素、纤维素等不溶性纤维素不具备保水作用，但可刺激结肠蠕动。然而纤维补充剂并不发挥“益生”作用，而是作为容积性泻药缓解便秘，由于其会无分别地刺激肠内细菌生长，甚至可能会加重便秘型肠易激综合征患者的临床症状。Closa- Monasterolo等[23]对2～5岁FC儿童予以菊粉型果聚糖6周，结果显示患儿的便秘症状明显缓解，粪便形状总评分明显改善。Hee等[24]研究中对便秘模型大鼠予以富含乳果糖和低聚半乳糖的益生元7 d，结果显示明显减轻了洛哌丁胺诱导的便秘症状，增加了粪便水含量。但Waitzberg等[25]研究中对32例FC女性患者予以含瓜尔胶和菊粉的益生元，并以给予麦芽糊精安慰剂的28例作为对照组，结果显示，治疗3周后两组患者排便次数差异无统计学意义。Liu等[26]临床试验表明，低聚半乳糖和低聚果糖可导致健康青年肠道内产丁酸菌数量的降低，影响葡萄糖代谢。因此，益生元治疗FC的效果仍需进一步探究。

2.3 合生元治疗FC

合生元是益生元和益生菌的合剂，可协同发挥两种成分的作用，帮助建立良好的肠道微生态环境，抑制有害菌生长，增进有益菌的生殖，改善免疫力[27- 29]。目前关于合生元治疗FC的报道较少。Waitzberg等[30]研究结果显示，女性便秘患者在使用含双歧杆菌和乳酸杆菌的合生元制剂1个月后，粪便性状明显改善且排便次数增加；一项Meta分析显示，合生元对FC患者的症状改善效果优于安慰剂(治疗失败的相对风险为0.78，95%CI为0.67～0.92)[31]。上述两项研究均肯定了合生元制剂在FC治疗中的效果不输于益生菌制剂。

2.4 粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)治疗FC

FMT是指通过口服胶囊、鼻肠管、鼻胃管、灌肠等方式将健康人群粪便中的功能菌群移植至患者肠道内，重建肠道微环境，进而达到恢复肠道菌群多样性、治疗胃肠疾病的目的[32- 34]。由于肠道微生物群的种类多达1 000种以上, 目前尚无如此多样性的生物制剂可以用于恢复肠道微生态平衡。据统计1 g粪便中含有107个微生物，粪便悬液中包括细菌、古生菌、真菌、原生生物、病毒、细胞因子及各种代谢产物，因此FMT可以成为恢复肠道正常微生态的一种重要手段[35]。FMT最初被用于伪膜性结肠炎的治疗，我国现代标准的FMT由张发明[36]在2012年进行翻译和推介，目前则以李宁教授为核心的肠道微生态诊疗团队实施进一步推广。FMT已被临床医学指南及共识推荐用于治疗复发性或难治性艰难梭菌感染[37- 38]，也是唯一得到美国FDA批准的临床应用适应证。其机制可能是肠道菌群改变可通过特定细菌、次级胆汁酸、产丁酸菌等效应对抗艰难梭菌感染，进而恢复肠道微生态平衡。近年来，累计超过1 000例的研究报道菌群移植技术有较好的治疗效果，疾病范围涵盖多种肠道功能障碍性疾病及代谢性疾病[39]。李宁等[40]对276例接受FMT的FC患者进行回顾性分析，结果显示临床治愈率和缓解率分别为40.2%和67.4%。田洪亮等[41]连续3 d对FC患者予以粪菌胶囊，结果显示12周后15例患者的临床治愈率和缓解率分别为40.0%、53.3%，且粪便性状Birstol评分、排便频率及Wexner便秘评分均有明显改善。作为一种新技术和新理念，相对于FMT临床应用的快速发展，其安全性评估的研究相对滞后。研究[42]显示，接受FMT立即产生的轻微不良反应主要包括腹部不适、腹胀、胃肠胀气、便秘、肠鸣音活跃、呕吐及短暂发热等，这些反应多可自行消退, 无需特殊处理。采用描述性病例系列研究方法，李宁等[40]对2 010例接受FMT治疗并随访3个月以上的患者进行研究，探讨了菌群移植治疗肠道疾病的有效性和安全性，结果证实FMT是一种治疗肠功能障碍疾病的安全有效的方法。FMT是目前微生态治疗中效果最为明显的治疗方法，随着移植技术的进一步优化和不断完善以及肠道病原体检测技术的进步，FMT会在FC的治疗中拥有更为广阔的应用前景。

3 结 语

肠道菌群的改变在FC的发病中发挥着重要的作用。受限于患者特征、取材样本及监测方法等因素的影响，目前研究所得出的结论不尽相同。但多数研究均表明腐败梭菌等潜在致病菌的增多和双歧杆菌、乳酸杆菌等专性厌氧菌的相对减少是肠道菌群的主要改变。FC微生态治疗较传统治疗具有并发症少、效果好等优势，但安全性问题仍不可忽视。目前，肠道菌群与肠道运动及感觉的作用机制尚不明确，后续研究可从以下几方面着手：(1) 扩大样本量，使用高通量焦磷酸测序法得到更为全面、可行度更好的FC患者肠道菌群改变图谱，明确以甲烷菌为代表的有重要功能或特性，但丰度低的菌群的改变；(2) 通过代谢组学对FC患者粪便代谢产物改变进行研究，并充分结合微生物学基础研究对菌群改变与致病机制进行相互验证；(3) 使用多种益生菌组合制剂或结合传统泻药，探究更为有效的治疗方案；(4) 依照菌群变化进行新型益生菌的开发，并进行相关临床试验。