造血干细胞移植相关的移植物抗宿主病肠道菌群失调机制及治疗分析

岑锡侃 戴泽 周玉平*

造血干细胞移植（Hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）是将自身或捐赠者身体中健康造血干细胞输注到受体体内的一种治疗方式，是治疗各种恶性肿瘤尤其是血液肿瘤最主要的方法［1］。但在某些情况下，接受HSCT 治疗后患者会出现严重的不良反应，其中移植物抗宿主病（Graft versushost disease，GvHD）是最严重的一种［2］。近年的研究发现HSCT 治疗后GvHD 等不良反应与肠道菌群之间存在密切的联系。GvHD 患者肠道菌群的α 多样性低于健康人［3］。研究发现，螺杆菌科的存在与急性GvHD 风险降低相关，而肠球菌科和葡萄球菌科与GvHD 发病率增加相关；GvHD 患者便乳酸杆菌相对减少，葡萄球菌相对升高［4］。在这篇综述中，作者总结了造血干细胞移植相关的GvHD 患者肠道菌群失衡的可能机制及不良预后，并讨论了基于肠道菌群的治疗策略及未来展望。

1 GvHD肠道菌群失调的可能机制

1.1 HSCT 重塑肠道菌群 接受HSCT 治疗的患者，其肠道微生物群发生显著变化。一项涉及88 例HSCT 患儿的观察性研究发现，造血干细胞移植过程的早期，其粪便样本即显示出明显的菌群失衡。其中拟杆菌、瘤胃球菌和产丁酸菌的比例降低，但变形杆菌的比例增加［5］。一项涵盖了17 例自体HSCT患者和18 例异体HSCT 患者的研究报道称，在移植后的第14天和第28 天，两组患者的微生物组多样性均下降，但在100 d 后均恢复到了基线水平［6］。肠道菌群的组成也具有高度的时间动态性，移植前特征是梭状芽胞杆菌XIVa、拟杆菌和螺杆菌丰度较高，移植后链球菌和葡萄球菌丰度较高［7］。以上研究表明在接受HSCT 治疗后，患者肠道菌群失衡，多样性显著下降，可能是并发GvHD 的潜在危险因素。

1.2 抗生素的应用 HSCT 后常规需要预防性使用抗生素，抗生素的使用会对患者的肠道菌群结构有重大影响，这可能进一步加速了GvHD 的发生［8］。在对233 例HSCT 患者的回顾性分析中发现，使用抗生素后肠道菌群的多样性和丰度均有不同程度的下降，广谱β-内酰胺类抗生素对肠道微生态的破坏最为严重［9］。此外，抗生素应用的时间节点也能影响肠道菌群，与HSCT 治疗后相比，在HSCT 治疗前使用抗生素可能对肠道菌群的多样性造成更严重的损害［10］。抗生素应用可能通过改变肠道菌群影响GvHD 的发生，为此，应该强化HSCT 患者抗生素应用共识，制定更加个性的治疗方案，临床减少不必要的抗生素应用。

1.3 营养治疗 HSCT 治疗后需要进行营养补充。一项随机对照试验分析了补充肠外营养和肠内营养的HSCT 患者肠道菌群多样性，HSCT 治疗后收集患者的粪便样本，发现在接受口服营养补充剂的患者中，表现出丰富的肠道菌群生物多样性，粪杆菌和大白芽孢杆菌的相对丰度更高［11］。通过分析SCFA 的生产能力，肠内营养组比肠外营养组在肠道菌群结构和功能上恢复得更快［12］。由此可见，相较于肠外营养，肠内营养对于维护肠道菌群稳态更有帮助，我们在保证其治疗规范的同时应尽早给予肠内补充剂，减少GvHD 发生的风险。

2 GvHD肠道菌群失调与疾病预后相关

2.1 减缓造血系统恢复 通过对894 例同种异体造血干细胞移植患者的2,067 份粪便样本和2,370 份外周血样本进行16S rRNA 测序和流式细胞术数据分析发现，肠道菌群多样性越丰富的患者，其移植后早期淋巴生成功能越好，并指出CD4+T细胞量是移植患者3 个月后肠菌多样性的独立预测指标［13］。在一项多中心随机Ⅱ期临床实验中，研究者们评估了粪菌移植对血液系统肿瘤HSCT 后GvHD 发生的影响，该研究证实粪菌移植能改善肠菌多样性，减少GvHD 发生率，促进血小板及淋巴细胞的恢复［14］。

2.2 干扰膳食营养吸收 一项涉及同系和同种异体造血干细胞移植小鼠模型的研究表明，肠道菌群可能会通过测量肠内容物的热量，来改变膳食营养成分吸收的比例，从而影响HSCT 后造血干细胞的重塑［15］。另一项小鼠同系HSCT 动物研究表明，在破坏肠道菌群后，膳食能量吸收和内脏脂肪储存减少，从而抑制HSCT 后造血干细胞的重塑；然而补充蔗糖可以通过增加饮食中的能量摄入来逆转这种影响［16］。

2.3 影响免疫应答 肠道菌群及其代谢物可影响1 型调节性T 细胞和FoxP3 调节性T 细胞产生白细胞介素10，白细胞介素10 的缺乏常导致异常的免疫反应［17］。有研究采用16S rRNA 基因测序和流式细胞术，检测32 例患有GvHD 和49 例无GvHD 的HSCT 患者的肠道菌群和外周血CD4+T 细胞，发现调节性T 细胞/辅助性T 细胞失衡与GvHD 相关，这些患者中乳杆菌科和瘤胃球菌科减少，肠杆菌科增多［18］。白细胞介素17A 可以预防或缓解晚期GvHD，但相关产白细胞介素17A 的肠道菌群改变又可以逆转这种效应［19］。

2.4 预测患者生存率 最近《Blood》上发表的一项队列研究结果显示［20］，通过16S rRNA 测序分析90 例接受同种异体造血干细胞移植的儿童，发现菌群多样性高者富含瘤胃球菌科和颤螺菌科，产短链脂肪酸菌为关键菌属；菌群多样性低者富含肠球菌属、肠杆菌属、埃希氏杆菌属-志贺菌属。相比于移植前菌群多样性低者，菌群多样性高者总生存率升高，II-IV 级及III-IV 级急性移植物抗宿主病累积发生率降低。另一项针对HSCT 后发生GvHD 患者的研究表明，通过收集0～4期GvHD 患者长达1 年的粪便，发现3～4 期GvHD 患者随时间推移其肠道微生物群变化更加明显，这赋予我们预测患者生存率新的意义［21］。

3 GVHD肠道菌群失调的干预策略

3.1 肠道菌群移植 粪便菌群移植（faecal microbiota transplantation，FMT）是通过重塑肠道微生物群来治疗肠道微生态失调相关疾病的核心疗法。接受FMT 的HSCT 患者，其肠道菌群的多样性和丰度在一定程度上增加，不良结局（GvHD和细菌感染）发生率降低［22］。有病例报告显示，3 例HSCT难治性GvHD 患者均有不同程度的症状缓解，且HSCT 患者接受FMT 后发生的不良事件与FMT 无直接关系［23］。另一项临床试验中，接受FMT 治疗的15 例患者中，10 例在1 个月内完全缓解，同时肠道菌群多样性得到恢复，有益菌丰度增加；其中有6 例患者正在使用免疫抑制剂，FMT 可以安全减少免疫抑制剂的用量［24］。但是，FMT 试验还面临了一些挑战，如确定合适的FMT 供体、确定最佳的移植剂量和移植途径等。

3.2 口服益生菌或益生元 益生元、益生菌最常用于恢复患者受损的肠道微生物群，并减轻其对HSCT 后恢复的影响。多项临床观察发现，HSCT 患者口服益生元或益生菌对预防并发症有一定效果。将抗酶解淀粉和益生元混合物经口喂给异体HSCT 患者，28 d 后发现，益生元的摄入减轻了肠道黏膜损伤，恢复了肠道菌群紊乱。所有益生元摄入患者的aGvHD 综合分级和aGvHD 2～4 级的发生率均有所降低［25］。益生菌或益生元的作用不仅涉及肠道，研究发现口服益生菌或益生元后皮肤aGvHD、HSCT 后菌血症/败血症的发病率也显著降低［26］。

3.3 其他干预措施 一项涉及149 例HSCT 患者和401 份粪便样本的研究显示，在同一房间的患者粪便中观察到了共生免疫调节菌（如粘液性阿克曼氏菌和赫瓦氏杆菌）的传播，表明HSCT 患者应尽早与健康人接触，加速肠道菌群稳态的调节［27］。接受HSCT 治疗后，尽早、适当的院内运动也可以改善HSCT 患者肠道微生物群的α 多样性，从而减少GvHD的发生概率［28］。上述方式更适用于轻度肠道菌群失调或者为预防肠道菌群失调的个体，使患者心身同时得到改善。

4 总结和展望

肠道菌群为GvHD 的研究及干预策略提供了新的思路。GvHD 患者肠道菌群显著失衡，究其原因，既有其肠道菌群受到HSCT 疾病本身的影响，也有相关的多种治疗干预措施等协同因素的影响，从而导致肠道微生态重构，促进HSCT 治疗后GvHD 等不良反应发生。由于肠道菌群失调影响患者预后，通过深入研究肠道菌群与HSCT 相互作用的机制，制定预防或治疗GvHD 发生的干预策略具有重要意义。肠道菌群移植技术进展较快，已进入了更为安全标准的“洗涤肠道菌群移植”时代［29］，口服肠菌胶囊也已进入临床试验，FMT 移植途径更为多样和便捷，FMT 有望成为GvHD 的重要一线治疗措施。但需要指出的是，由于基础疾病及患者免疫状态低下，HSCT 治疗后的患者在接受FMT 时需要更加谨慎。FMT治疗GvHD 长期的安全性和有效性仍需进一步验证，在粪菌的供体选择及移植途径等方面，可能还需要更个性化的方案。