重建肠道菌群平衡在肠易激综合征治疗中的研究进展

张京荣，朱苏月，朱娟，卓烈，于乔，乔继冰

(徐州医科大学附属宿迁医院儿科，江苏 宿迁 223800)

肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一种常见的慢性功能性肠道疾病，以大便性状和(或)排便习惯改变相关的腹部疼痛为典型临床特征，可伴随焦虑、抑郁以及睡眠障碍等肠外系统表现[1]。该病在世界范围内广泛存在，严重影响患者的生存质量。根据流行病学调查显示，IBS在世界范围内的发病率已高达10%～20%[2]，正逐渐成为全球最常见的肠道相关性“流行疾病”。

目前，有研究显示IBS可能与胃肠动力学异常、内脏高敏感性、中枢神经系统功能失调、肠道感染以及精神心理障碍有关[3]。但由于缺乏明确的病理或组织学结构改变，IBS的病因和发病机制至今仍未完全明确。因此，IBS在临床缺乏特异性治疗方案，其治疗措施主要为对症干预和去除促发因素。近年来，越来越多的数据显示IBS与肠道菌群紊乱密切相关，多种重建肠道菌群平衡的方式也逐渐成为临床IBS治疗的研究热点[4-6]；且已有动物实验和人体试验显示，益生菌、益生元、合生元、粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)以及限制可酵解性低聚糖、双糖、单糖和多元醇(fermentable oligosaccharides，disaccharides，monosaccharides and polyols，FODMAPs)摄入等可以显著改善IBS患者的临床症状及其生存质量[7-8]。现就重建肠道菌群平衡在IBS治疗中的研究进展予以综述，以为后期开发精准、个性化微生态方法治疗IBS提供理论依据。

1 肠道菌群

人体栖息着数量庞大、种类繁多的微小生物，它们主要分布在消化道、呼吸道、泌尿道、生殖道以及皮肤黏膜表面，其中消化道是人体内微生物数量和种类最多的寄居场所。据高通量测序结果显示，仅肠道中所含细菌数量就已高达1012～1014，为人体细胞总数的10余倍[9]。这些菌群与人类共同进化、互利共生，并参与人体众多的病理生理活动，如防御感染、物质代谢、生长发育、免疫系统成熟以及调节等。因此，肠道菌群结构或功能紊乱常伴随疾病的发生与发展。

近年来，随着肠道微生态学的快速发展及高通量测序技术的广泛应用，肠道菌群的研究已逐渐深入到人体各大系统和相关靶器官疾病中，如阿尔茨海默病、动脉粥样硬化、非酒精性脂肪性肝病、多囊卵巢综合征、类风湿关节炎、过敏性紫癜、糖尿病、哮喘以及IBS等[10-18]。依据疾病与肠道菌群相关的特异性改变，重建肠道菌群平衡正逐渐成为疾病治疗研究的新方向。

2 肠道菌群与IBS的相关性

目前，IBS患者存在肠道菌群紊乱已经被国内外众多研究证实[1,4,18]，且相对一致的表现为肠道菌群丰度降低、多样性减少以及厚壁菌门/拟杆菌门比值增加[18-19]。随着高通量测序深度逐渐可达种/属水平，临床实践中的IBS也逐渐被细化分型，各IBS亚型与肠道菌群的相关性已成为目前寻找IBS发病机制和干预措施的重要方向。

在最新罗马Ⅳ标准中，IBS可依据粪便性状分为腹泻型IBS(diarrhea-predominant irritable bowel syndrome，D-IBS)、便秘型IBS(constipation-predomnant irritable bowel syndrome，C-IBS)、混合型IBS和不定型IBS四种亚型，其中D-IBS和C-IBS与肠道菌群的相关性研究较为深入。有学者基于16S核糖体RNA扩增子测序和实时定量聚合酶链反应技术分析D-IBS患者的肠道菌群，发现普雷沃菌属丰度升高，而双歧杆菌属、乳酸杆菌属、拟杆菌属丰度降低是D-IBS患者肠道菌群紊乱的主要表现形式，提示“有害”菌属丰度增加而“有益”菌属丰度降低可能是D-IBS发病机制中的重要环节[20]。普雷沃菌属隶属于拟杆菌目、普雷沃菌科，是肠道中复合多糖的分解者，其丰度升高可导致多糖发酵过程中产生的氢气和甲烷增加，这些过多的气体可扩张肠腔引发D-IBS患者产生腹痛感[20-21]。同时，普雷沃菌属还可以通过自身的酶类降解肠道上皮细胞所覆盖的黏液层，进而破坏肠道上皮防御屏障，为肠腔内机会致病菌感染提供适宜条件，而11.5%的IBS患者与肠源性感染相关[22-23]。此外，普雷沃菌属还可能与D-IBS患者的肠道高敏性相关。在一项动物(旋毛形线虫感染3～4周龄NIH小鼠)实验中，Su等[20]采用FMT方法降低D-IBS模型小鼠肠道中普雷沃菌属丰度后，其肠道的敏感性也随之降低，但该实验结果是否适用于人体后期还需更多临床试验研究。乳酸杆菌属和双歧杆菌属均是肠道中主要的共生菌属，也是最常见的益生菌属，它们可通过竞争肠道表面附着位点、维持肠道上皮防御屏障功能以及分泌抗病原体化合物等途径直接抑制肠腔内(机会)致病病原体的定植或增殖，并通过Toll样受体2或核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2依赖模式诱导调节性T细胞和树突状细胞增强免疫佐剂活性，显著缓解肠道黏膜已发生的低等级炎症反应[24-26]。目前，已有研究表明D-IBS肠腔内的低等级炎症反应与肠道蠕动节律紊乱、肠道高敏性以及肠-脑轴失调密切相关[20,27]。因此，乳酸杆菌属与双歧杆菌属相关益生菌制剂已逐渐在临床普及并用于D-IBS辅助治疗。

C-IBS是临床上另一种较常见的IBS亚型，其肠道菌群紊乱以拟杆菌属、双歧杆菌属丰度降低而脱硫弧菌属、嗜黏蛋白阿克曼氏菌丰度升高为主要特征[28]。其中，嗜黏蛋白阿克曼氏菌是人体肠道中普遍存在的共生菌种，以肠道黏液层中的黏蛋白作为自身主要的氮源、碳源和能量来源[29]。因此，其丰度升高可显著导致肠道表面固有屏障受损以及肠壁通透性增加，为IBS患者肠腔内炎症介质扩散提供了有利条件。脱硫弧菌属为肠道中可以还原硫酸盐并产生硫化氢的一类革兰阴性专性厌氧菌，其丰度升高不仅可以显著扩张C-IBS患者的肠腔导致便秘症状，还可以刺激肠道中巨噬细胞产生免疫应答并释放炎症因子，从而引发肠道感觉过敏，加剧C-IBS患者的腹痛症状[30]。拟杆菌属和双歧杆菌属均为人体肠道中常见的共生菌属，是肠道菌群稳定的重要参与者。在IBS亚型中，C-IBS和D-IBS患者肠道中均可见丰度降低，提示拟杆菌属和双歧杆菌属参与IBS的发病机制可能并不局限于粪便性状的产生过程，但其具体机制仍需进一步研究。

混合型IBS的肠道菌群结构紊乱并非C-IBS和D-IBS肠道菌群结构改变的整合，其主要表现为肠杆菌科、拟杆菌属、肠球菌属、多尔氏菌属丰度升高而乳酸杆菌属丰度降低[31-32]。但由于目前的临床研究均为小样本试验，故其结果还需更多数据支持。截至目前，关于不定型IBS患者的肠道菌群结构报道较少，有待后期更多临床研究进一步发掘。

3 重建肠道菌群平衡在IBS治疗中的应用

尽管肠道菌群与IBS的相互作用机制尚未完全明确，微生态干预也缺乏特异性方案，但多种重建肠道菌群平衡的措施已逐渐普及临床并取得良好效果，而进一步寻找更加安全、有效的最优治疗方法成为目前的研究热点。

3.1益生菌 益生菌是指可对宿主健康产生有益影响的一类活性微生物，在干预试验或临床治疗中以乳酸杆菌属、乳酸球菌属、双歧杆菌属和链球菌属最为常见。益生菌对IBS的疗效大多是肯定的，但常伴有明显的种属/菌株特异性，即不同种类的益生菌作用于IBS的靶点可能存在差异。在一项分析益生菌对内脏伤害性反应的动物模型实验中，学者选用唾液乳酸杆菌UCC118、婴儿双歧杆菌35624和短双歧杆菌UCC2003分别对内脏正常(Sprague-Dawley)与内脏高敏(Wistar-Kyoto)大鼠进行经口灌胃(剂量均为1×109cfu/d)，15 d后记录这些大鼠在结直肠扩张过程中产生的疼痛行为，结果显示仅有婴儿双歧杆菌35624可显著提高两种大鼠的首次疼痛行为阈值压力并较大程度减少疼痛行为的总次数，而其他两种益生菌不产生该效应[33]。相对于动物模型，人体试验也表现出类似现象。一项包含77例IBS患者的临床随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)发现，单一的婴儿双歧杆菌35624可通过恢复外周血中单核细胞释放的白细胞介素(interleukin，IL)-10/IL-12比值发挥免疫调节效应，并在连续服用8周后显著改善IBS患者的腹痛、腹胀和便秘症状，而唾液乳酸杆菌UCC4331无该效应[4]。此外，益生菌对IBS的疗效还存在剂量效应。如相对于1×106cfu/d和1×1010cfu/d，婴儿双歧杆菌35624在1×108cfu/d的剂量下表现出更优的IBS临床症状缓解率[34]。这表明，在临床干预IBS时，益生菌种类与剂量的选择很可能是影响患者疗效的重要因素。

目前，益生菌通过何种机制改善IBS的临床症状尚未完全阐明。然而，已有部分IBS相关的RCT显示婴儿双歧杆菌M-63可反转厚壁菌门/拟杆菌门比值；副干酪乳酸杆菌CNCM I-1572可降低血清中促炎因子(IL-15)水平；两歧双歧杆菌G9-1可提高肠道通透性；干酪乳酸杆菌DG可下调IL-1α、IL-6、IL-8及Toll样受体4的信使RNA表达[35-38]。因此，学者认为联合使用多种类益生菌可能产生协同效应，从而使IBS的治疗效果进一步提高[39-40]。但一项RCT显示，连续服用8周多重益生菌制剂Winclove 801(含乳酸双歧杆菌W52、干酪乳酸杆菌W56、唾液乳酸杆菌W57、乳酸乳球菌W58、嗜酸乳酸杆菌NCFM和鼠李糖乳酸杆菌W71)并不能改善IBS患者的任何临床症状[41]。随后，BIO-25(包含鼠李糖乳酸杆菌LR5、干酪乳酸杆菌LC5、副干酪乳酸杆菌LPC5、植物乳酸杆菌LP3、嗜酸乳酸杆菌LA1、两歧双歧杆菌BF3、长双歧杆菌BG7、短双歧杆菌BR3、婴儿双歧杆菌BT1、嗜热链球菌ST3、保加利亚乳酸杆菌LG1和乳酸乳球菌SL6)被证实对D-IBS患者治疗无效[42]，提示多重益生菌可能并非均优于单种类益生菌，甚至不能排除多菌种之间的拮抗效应。此外，也有学者认为多重益生菌在IBS治疗过程中存在延迟效应，如多重益生菌制剂(鼠李糖乳酸杆菌NCIMB30174、植物乳酸杆菌NCIMB30173、嗜酸乳酸杆菌NCIMB30175和屎肠球菌NCIMB30176)仅在连续使用12周后才可明显改善IBS临床症状[43]。

可见，益生菌在干预IBS过程中可能存在时效性、靶点差异性和剂量效应。所以在选择益生菌制剂治疗IBS时需综合考虑致病原因、疾病分型、使用剂量以及持续时间，以便使益生菌发挥的效应最大化。

3.2益生元与合生元 益生元是一种可被宿主肠道有益微生物选择性利用并产生有益于机体健康效应的物质，其多为不可消化的膳食类碳水化合物，如菊粉、乳果糖和低聚果糖等。目前，益生元已广泛用于治疗胃肠道疾病，但有关IBS治疗的临床RCT较少，且仅涉及瓜尔豆胶和低聚果糖。瓜尔豆胶是一种水溶性多糖，其主要成分为半乳甘露聚糖，常被作为食品加工过程中的增稠剂和乳化稳定剂。由于瓜尔豆胶极为黏稠，很难将其大量溶入饮食中以获得生理效果，故临床多选用部分水解瓜尔豆胶(partially hydrolyzed guar gum，PHGG)。PHGG无色无味，在低pH环境的胃中可保持稳定，顺利进入肠道后可显著增加肠腔内双歧杆菌属和乳酸杆菌属中微生物数量并提高短链脂肪酸水平[44]。一项包含121例IBS患者的RCT发现，以6 g/d的剂量连续服用12周PHGG可显著改善患者的腹胀症状，并在随后的4周内仍然发挥效应[5]。低聚果糖同样为水溶性膳食纤维，常在作用靶点——结肠前段(升结肠)被双歧杆菌优先发酵并高效促进其自身增殖，随后逐步发挥益生菌的健康效应。相较PHGG，低聚果糖在短期内(≤4周)仅可提高肠腔内双歧杆菌属丰度，但在改善IBS患者焦虑、生存质量以及直肠敏感性方面明显优于PHGG[45]。截至目前，有关多重益生元制剂参与IBS治疗的临床RCT报道较少，但在IBS动物模型(旋毛形线虫感染后的C57BL/6小鼠)中其已表现出非常好的治疗效果[46]：低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉和花青素的混合制剂在重建肠道菌群平衡的同时可显著上调肠道上皮细胞间紧密连接蛋白——闭锁蛋白的表达，且还可通过过氧化物酶体增殖物激活受体途径降低Caco-2细胞内促炎因子水平，从而较大程度改善感染后小鼠的胃肠道症状。

合生元是益生菌与益生元的混合制剂，其不仅可发挥益生菌生理活性，还可选择性增加益生菌的数量，使其作用更加显著和持久。然而，合生元在IBS的临床治疗中并未表现出明显优势，甚至有的制剂未表现出任何健康收益。目前已有RCT显示，植物乳酸杆菌、鼠李糖乳酸杆菌、格氏乳酸杆菌、嗜酸乳酸杆菌、唾液乳酸杆菌、芽孢乳酸杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、嗜热链球菌与菊粉的混合制剂仅可改善IBS患者的腹胀表现[6]；而干酪乳酸杆菌、鼠李糖乳酸杆菌、嗜酸乳酸杆菌、保加利亚乳酸杆菌、短双歧杆菌、长双歧杆菌、嗜热链球菌与低聚果糖的混合制剂则不能缓解IBS患者任何腹部症状及其生存质量[47]。因此，合生元在IBS治疗中的应用尚存在争议。

3.3FMT 相对于益生菌仅包含数种或数十种不同的菌种/株，FMT几乎涵盖了健康供者的全部肠道共生菌。目前，FMT主要以粪便混悬液的方式通过鼻胃管、鼻空肠管、上消化道内视镜、结肠镜或保留灌肠等途径作用于患者，但这些途径多包含侵入性操作，从而可能在移植过程中产生一定的并发症风险，如死亡(0.25%)、肠道穿孔(0.25%)和菌血症(0.34%)[48-49]。因此，FMT多用于具有严重临床症状或明显影响生活质量的IBS患者。Ford[7]依据罗马Ⅲ诊断标准纳入90例重症IBS患者，采用结肠镜进行FMT干预试验，并于干预后的第3个月进行临床数据分析。结果显示，治疗组的IBS症状严重程度量表评分显著低于对照组。随后，两项多中心RCT对上述研究进行了验证，他们同样采用罗马Ⅲ诊断标准纳入病例，但对照组不再使用自身粪便而改为安慰剂，结果均显示FMT可明显降低IBS症状严重程度量表评分[7,50]，进一步表明FMT治疗IBS的有效性。但截至目前，涉及FMT干预IBS的RCT较少且均为小样本研究，同时这些研究均未对患者进行长期随访，故结果可能具有一定的局限性。此外，关于FMT供者的选择标准及其粪便混悬液中菌群种类与数量的标准仍存在争议，后期需进一步研究。

3.4其他 低FODMAPs饮食是IBS治疗中建议的饮食结构[8]。食物中FODMAPs是不能被机体自身消化酶所消化，仅可通过结肠部位的共生菌群进行发酵分解，而其发酵后可产生大量的含氢气体，且自身(如果糖、果聚糖、乳糖和多元醇)具有明显的渗透活性，这些均可导致IBS患者肠腔进一步扩张与内脏高敏[51]。目前，已有研究显示，低FODMAPs饮食可减少粪便中放线菌门、双歧杆菌属和柔嫩梭菌属的流失，同时显著增加肠腔中有益菌代谢产生的短链脂肪酸水平，从而在改善IBS患者肠道菌群紊乱过程中发挥重要作用[52]。

抗生素对肠道菌群的影响是显著的。非吸收性抗生素利福昔明对肠道中需氧与厌氧细菌均具有广泛的抗菌效应，已被美国食品药品管理局批准用于治疗成人D-IBS[53]。虽然抗生素在IBS治疗中的作用尚不清楚，但有研究认为可能与肠道菌群的丰度及结构改变相关，如利福昔明治疗D-IBS患者的临床症状缓解率可达72%(18/25)，而与之伴随的肠道菌群变化为肠杆菌属中微生物数量减少和乳酸杆菌属中微生物数量增加[54]。但由于该研究样本量较少且采用的是传统细菌培养技术，而肠道中80%的细菌是不可培养的，故其试验结果还有待进一步研究证实。

肠道定向催眠疗法(gut-directed hypnotherapy,GHT)是IBS的一种辅助治疗方式。近年学者通过16S核糖体RNA高通量测序技术发现，GHT在缓解IBS临床严重程度与心理压力的同时伴随肠道中厚壁菌门/拟杆菌门比值减小以及毛螺菌科丰度降低[55]。因此推测，GHT可能参与了IBS肠道菌群紊乱的调节，但后期还需更多临床数据支持。

4 小 结

肠道菌群紊乱与IBS密切相关，多种重建肠道菌群平衡的方法已在IBS治疗上取得良好效果，改善了IBS患者的临床症状及其生活质量。然而，不同IBS临床亚型与肠道菌群结构之间的相互作用机制尚未明确。随着重建肠道菌群平衡在IBS治疗中的普及，越来越多的相关不良反应日益显现，尤以FMT更为常见。因此，如何制订更优的FMT流程可能是目前临床亟待解决的问题。另外，由于IBS是一种病因未明的功能性肠道疾病，可能涉及遗传、环境、心理、社会和胃肠感染等因素，所以如何制订最适的个性化重建肠道菌群平衡方案将是未来IBS治疗的一个新方向。