粪菌移植治疗功能性便秘的研究进展

屈莲平， 王雅楠， 邹 敏， 张治宽， 张小凤， 高 峰

1.甘肃中医药大学中医临床学院，甘肃 兰州 730000；2.中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院结直肠肛门外科

功能性便秘(functional constipation，FC)是常见的胃肠道功能障碍性疾病，可分为出口梗阻型便秘、慢传输型便秘、混合型便秘[1]。FC的主要治疗方法有心理指导、饮食及运动调节、药物、外科手术等。心理指导、饮食及运动调节适用于症状较轻的患者；药物短期疗效明显，长期使用不良反应多；手术存在创伤大、术后并发症多等缺陷。粪菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)作为一种新兴的治疗手段，在 FC 的治疗中表现出良好的治疗效果，为FC的治疗提供了新的途径。

FMT是指将健康供体肠道内的粪便通过一定方式移植到受体肠道内，以改变受体肠道菌群失调的一种治疗方式[2]。这种治疗方式最早记载于东晋时期葛洪的《肘后备急方》[3]。1958年，Eiseman等[4]首次将FMT运用于伪膜性肠炎的治疗。2013 年美国将FMT写入复发难辨梭状芽胞杆菌感染(recurrent clostridium difficile infections，RCDI)的治疗指南[5]。随后FMT被逐渐运用于其他多种疾病的临床应用研究，如：慢性便秘、肠易激综合征、炎症性肠病、慢性腹泻、结直肠癌、2 型糖尿病等[6-11]。

1 肠道菌群的生理功能

人类肠道平均拥有数万亿细菌，它们的基因总数比人类的基因总数高100倍，且种类繁多，有超过1 000种不同的细菌[12]。宏基因组学研究表明，拟杆菌门和厚壁菌门是人类微生物中两种主要的细菌类型，而变形菌门、放线菌门、梭杆菌门和疣微菌门的数量相对较少[13]。肠道菌群按其功能可分为三大部分：第一，与宿主共生的生理性细菌，为专性厌氧菌，是肠道的优势菌，是维持肠道微生态平衡的主要菌群，起决定性作用；第二，与宿主共存的条件致病菌，以兼性需氧菌为主，当肠道微生态失衡时，对人体产生危害；第三，病原菌，大多数为过路菌，长期定植的机会很少，如果数量超过正常水平，便会产生各种毒素影响机体的健康。肠道菌群能够竞争消化道上皮的附着位点，从而抑制其他外源性微生物在肠道内的定植或增殖，被称为定植抗力，形成肠道膜菌群，限制致病菌的粘附与定植。肠道微生物并通过群体感应产生自诱导物质的信号分子来维持肠道微生态平衡，当这种平衡被破坏时，便会引起一系列肠内外疾病[14]。

2 FC的肠道菌群

FC患者和健康者的肠道菌群组成不同，FC患者的有益细菌减少，肠道细菌物种丰度降低。Jalanka等[15]通过粪便培养技术对便秘者和健康受试者的粪便样本进行了培养分析，发现便秘患者的梭状芽孢杆菌和双歧杆菌水平显著高于健康者。张青松等[16]通过对35例健康孕妇和29例慢性便秘孕妇的粪便微生物群进行高通量测序，结果发现便秘组中甲烷短杆菌、普氏菌属、肠球菌属、乳酸菌属的丰度明显增加，而双歧杆菌属、拟杆菌属丰度明显下降。Kubota等[17]通过IS-pro 技术对20例便秘患者和20例非便秘者的粪便微生物组成进行了研究，发现便秘患者的微生物群系中拟杆菌门减少，主要是由普雷沃氏菌属丰度降低导致，另外，在便秘患者的肠道中观察到厚壁菌科和属的数量增加。动物实验研究显示，与正常SPF级小鼠相比，接受了便秘患者微生物群的小鼠出现便秘症状，单位时间内排便减少。并发现在这些小鼠的肠道组织中，存在肠道微生物失调(厚壁细菌、梭菌、乳酸菌、脱硫弧菌和甲基菌减少，拟杆菌和达克曼氏菌增加)[18]。尽管这些研究的结果不相一致，但均表明FC患者与健康者相比，肠道菌群种类与丰度存在明显差异，说明肠道菌群的改变与FC密切相关。

3 微生物-肠-脑轴与FC

目前研究表明，肠道微生物和脑-肠轴不仅分别对胃肠道功能起作用，肠道微生物还可通过神经、内分泌和免疫途径存在双向脑肠相互作用，因此，有了微生物-肠-脑轴(microbiota-gut-bacteria axis，MGBA)概念的提出。大脑可以通过改变肠道的运动、分泌通透性，或直接通过固有层细胞释放到肠腔的信号分子，间接地影响肠道菌群[19-20]。研究发现，当宿主压力增加时，可通过下丘脑-垂体-肾上腺轴来改变肠道微环境，破坏黏膜免疫和肠道功能屏障，导致肠道菌群异常[21]。有关动物研究表明，暴露于长期抑制应激小鼠的微生物群组成与非应激对照小鼠的微生物群组成相比，前者盲肠中拟杆菌属和梭状芽孢杆菌属的丰度相对增加[22]。另外，肠道菌群也参与宿主的神经系统调控，异常的菌群可通过释放炎症介质或通过其代谢产物如短链脂肪酸、胆汁酸、色氨酸、5-羟色胺、儿茶酚胺等激活肠道免疫系统和肠神经系统，继而影响中枢神经系统，引起人的认知和行为的改变[19，23]。肠嗜铬细胞为脑-肠轴双向调节的关键节点，起中间传导器的作用[19]。FC患者肠道菌群紊乱，宿主的相关因素通过MGBA改变肠道微环境，细菌代谢产物的异常等，均与FC的症状学有关。

4 FMT与FC

4.1 FMT的疗效性Ohara等[24]报道了1例顽固性便秘合并阿尔兹海默症的老年患者，经FMT治疗后1个月检查患者的肠道菌群，发现其组成与供体相似，且患者的排便频率和大便性状均得到改善，患者的健忘痴呆症状在经FMT治疗后也有轻微改善。张管平等[25]对20例顽固性便秘患者进行FMT治疗，治疗1个疗程后发现，便秘患者的结肠传输时间明显缩短，肠道菌群丰度及种类较前明显增加，生活质量明显改善。陈启仪等[26]对1 882例便秘患者进行了FMT治疗，并在FMT第1个疗程结束后第1、12、24、36、48和60个月进行随访，有效率分别为 67.07%、63.09%、58.72%、58.11%、52.75%、56.63%。另有研究通过对FMT前1个月的受体和供体、FMT后1个月及1年受体的样本进行16s rRNA测序，结果表明，在FMT之后的1个月内，从供体中克隆了22种微生物定居于受体肠道内，并发现FMT 1年后定植的肠道菌群得以保存[27]，说明FMT可以通过肠道菌群的定植来改善便秘患者的肠道菌群。上述研究表明，多数FC患者经FMT治疗后临床症状均能得到缓解，失调的肠道菌群也得以改善。

4.2 FMT的可能机制肠道菌群在FC的病理生理中起着重要作用，FMT可以通过重建肠道菌群来缓解FC患者的临床症状，从而达到治疗效果，但其具体机制尚不清楚。细菌可以产生多种神经递质，经测定，乳酸杆菌和双歧杆菌可以产生γ-氨基丁酸；大肠杆菌、芽孢杆菌和酵母菌产生去甲肾上腺素；念珠菌、链球菌、大肠杆菌和肠球菌产生5-羟色胺；芽孢杆菌产生多巴胺；乳酸菌产生乙酰胆碱[28-29]，肠道微生物可能通过神经递质途径将信息传递到大脑，并通过MGBA的双向调节作用来调节肠道菌群的平衡。肠道菌群可以通过对碳水化合物和膳食纤维的发酵，产生短链脂肪酸(主要是乙酸、丙酸、丁酸)。动物实验表明，丁酸盐不仅可以刺激结肠对水和电解质的吸收[30]，还可以抑制结肠平滑肌收缩，导致结肠运动缓慢[31]。由此可以推断，产丁酸盐菌群丰度的增加可以加重便秘。另一代谢产物5-羟色胺能激活腺苷酸环化酶，促使细胞内ATP形成cAMP，刺激平滑肌，调节结肠的分节活动[14]。研究发现，双歧杆菌可诱导小鼠5-羟色胺血浆浓度升高[32]，说明肠道菌群可能通过其代谢产物来影响肠道运动。因此，FMT可能通过MGBA的双向调节作用使肠道菌群重建，平衡肠道内产丁酸盐、5-羟色胺等菌群的种类和丰度，从而调节肠道运动，改善便秘症状。

4.3 FMT的安全性FMT在治疗方面已取得明显疗效，但其安全性仍是影响临床广泛应用的一大障碍。陈启仪等[26]在分析3 932例FMT患者的5年随访数据中发现，其不良反应主要是腹胀、腹泻、恶心、呕吐、短暂的发热、头晕等，均在停止治疗后可逐渐缓解，暂无消化道穿孔、多重耐药菌感染、器官功能衰竭和死亡等严重并发症事件发生。李宁等[33]对进行FMT的2 010例患者随访36个月，也未发现FMT出现严重的不良反应。但DeFilipp等[34]在2019年报道了2例严重的多重耐药菌感染事件，患者在接受FMT治疗后发生了超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamases, ESBLs)大肠埃希菌菌血症。1例患者在接受FMT 17 d后出现发热(38.9 ℃)、咳嗽，经积极治疗后，病情稳定；1例在接受FMT后第5天出现发热(39.7 ℃)、寒战、精神状态改变，经治疗无效，2 d后死于严重脓毒症。通过基因组测序发现两人的粪便均来源于同一供体。这就要求FMT的供体必须经过严格的筛查，以限制可能导致不良感染事件的微生物传播。

4.4 影响FMT 疗效的因素目前，FMT 在给药量、移植途径的建立、供体的选择、菌液状态等方面尚无明确的规范。陈启仪等[35]通过对FMT的临床疗效与供者选择的相关性的研究发现，肠道菌群的丰度和多样性以及丁酸的含量可能会影响供体的疗效。FMT主要通过上消化道与下消化道途径给药，研究发现不同给药途径其治愈率差异无统计学意义[26]。欧洲指南规定，供体需具有健康的生活方式及饮食习惯，无胃肠道疾病、自身免疫性疾病、恶性病史等，移植前未使用影响肠道菌群的相关药物，并接受血清学、粪便等检查，以排除传染病[36]。林志亮等[37]对菌液不同保存时间做了回顾性研究，结果发现新鲜菌液或-80 ℃冻存1年的菌液对便秘的疗效无明显差异。

5 小结与展望

综上所述，FC的发生发展与肠道菌群密切相关。FMT作为一种新兴的治疗手段，可通过增加有益菌的定植来重建肠道菌群，恢复其正常功能，大量临床研究结果表明FMT可改善FC患者的临床症状和生活质量。目前，对于FC患者肠道内的菌属改变研究结果不一致，尚未发现便秘特异性菌属。随着基因测序技术的发展，使普遍菌群移植变为特定菌属移植，使便秘的精准化治疗成为可能。目前FMT的运用尚处于初级阶段，仍需关注以下几点：(1)FMT目前尚未标准化，对于菌液的制备及保存、给药量、移植途径的建立等方面无明确的管理模式，需建立一套完整的体系流程来指导FMT的运用。(2)肠道菌群受多种因素的影响，很难判断FMT后定植的细菌来源，FMT是否成功缺乏客观指标，只能通过患者的主观感受来评判其疗效。(3)目前得出的数据存在样本量小、区域性等缺陷，仍需进一步前瞻性、大样本量研究来证明，特别是在FMT的长期疗效及安全性的随访方面。这些致使FMT的临床广泛应用受到限制，其应用于FC的诊疗还有待进一步探索。