吳曉敏， 仝巧云， 劉 文

作者單位： 三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，三峽大學(xué)消化疾病研究所，湖北宜昌 443003。

艱難梭菌是醫(yī)院環(huán)境中抗生素相關(guān)性腹瀉的主要病原體，濫用抗生素將降低內(nèi)源性腸道菌群的定植抗性，易發(fā)生艱難梭菌感染（Clostridium difficileinfection，CDI）。艱難梭菌主要通過(guò)分泌毒素A、毒素B及二元毒素導(dǎo)致腸黏膜炎癥和艱難梭菌相關(guān)性腹瀉（Clostridium difficile-associated diarrhea，CDAD）。CDAD隨著其發(fā)病率、復(fù)發(fā)率及病死率不斷增加，遂成為世界范圍內(nèi)廣受關(guān)注的一個(gè)新的公共衛(wèi)生問(wèn)題。CDI一線治療推薦萬(wàn)古霉素，但是隨著復(fù)發(fā)次數(shù)增多，抗生素治愈率卻逐漸降低[1]，糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）的初現(xiàn)成效和巨大潛力為治療CDI帶來(lái)了新的曙光。目前循證醫(yī)學(xué)證據(jù)已證明FMT治療CDI安全有效，但是FMT治療CDI作用機(jī)制尚未完全明確，結(jié)合近年來(lái)宏基因組學(xué)、代謝組學(xué)和微生物治療的基礎(chǔ)研究，下文主要闡述FMT治療CDI的機(jī)制研究進(jìn)展。

1 FMT治療CDI臨床療效及指南共識(shí)

目前，多項(xiàng)研究已經(jīng)證明FMT是復(fù)發(fā)性和難治性CDI的成功治療方法，近年來(lái)，評(píng)價(jià)FMT對(duì)復(fù)發(fā)性CDI患者的療效和安全性的證據(jù)越來(lái)越多。Quraishi等[2]薈萃分析研究表明，F(xiàn)MT在治療復(fù)發(fā)性和難治性CDI方面比萬(wàn)古霉素更有效（RR：0.23，95%CI：0.07～0.80），臨床有效率為92%（95%CI：89%～94%）。Moayyedi等[3]分析包括10個(gè)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，共657例CDAD患者，結(jié)果顯示FMT比安慰劑或萬(wàn)古霉素治療明顯更有效（RR：0.41，95%CI：0.22～0.74）。FMT具有良好的耐受性和安全性，在臨床對(duì)照試驗(yàn)中尚未報(bào)告與FMT相關(guān)的嚴(yán)重不良事件[4]。2013年美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）剛開(kāi)始對(duì)FMT的潛在風(fēng)險(xiǎn)充滿擔(dān)憂，聲明把FMT按試驗(yàn)性新藥批準(zhǔn)流程一樣要從嚴(yán)管理，但經(jīng)過(guò)“FMT監(jiān)管法規(guī)和科學(xué)問(wèn)題公開(kāi)研討會(huì)”后，考慮采取“酌情權(quán)”臨時(shí)政策對(duì)CDI患者在標(biāo)準(zhǔn)治療無(wú)效而使用FMT進(jìn)行監(jiān)管；同年FMT治療復(fù)發(fā)性CDI首次被寫(xiě)入美國(guó)胃腸病學(xué)會(huì)臨床指南[5]。2017年歐洲《糞菌移植臨床應(yīng)用和操作共識(shí)報(bào)告》[6]指出復(fù)發(fā)性CDI患者經(jīng)至少2次標(biāo)準(zhǔn)治療未獲持續(xù)治愈，應(yīng)考慮 FMT（證據(jù)等級(jí)高，推薦等級(jí)100%）；在嚴(yán)重和嚴(yán)重復(fù)雜CDI中，F(xiàn)MT 可考慮作為早期抗菌治療失敗后全結(jié)腸切除術(shù)的替代治療（證據(jù)等級(jí)中等，推薦等級(jí)100%）。由美國(guó)感染病學(xué)會(huì)和美國(guó)醫(yī)療保健流行病學(xué)協(xié)會(huì)發(fā)表于2018年的《成人和兒童艱難梭菌感染的臨床實(shí)踐指南》[7]強(qiáng)烈推薦FMT用于第二次CDI并經(jīng)抗生素治療效果不佳時(shí)。中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)微生態(tài)學(xué)分會(huì)兒科微生態(tài)學(xué)組于2016年制定《關(guān)于兒童糞菌移植技術(shù)規(guī)范的共識(shí)》[8]，推薦FMT應(yīng)用于復(fù)發(fā)性艱難梭菌腸炎 （定義為至少2次標(biāo)準(zhǔn)化治療后未達(dá)到持久治愈）以及早期抗菌藥物治療失效的嚴(yán)重或伴隨嚴(yán)重并發(fā)癥的艱難梭菌腸炎，在選擇全結(jié)腸切除前考慮FMT。

2 FMT治療CDI機(jī)制

2.1 恢復(fù)腸道菌群豐富度和多樣性

腸道菌群是一種復(fù)雜多樣的微生物群落，以共生的方式與人類(lèi)共同進(jìn)化，健康的腸道微生物群主要以厚壁菌門(mén)及擬桿菌門(mén)為主。通過(guò)16S rRNA基因測(cè)序和宏基因組學(xué)方法對(duì)CDI患者的糞便進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)患者糞便中的微生物多樣性與豐富度降低，如厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)數(shù)量減少，變形桿菌門(mén)和放線菌門(mén)的數(shù)量增多，微生物多樣性的降低與復(fù)發(fā)性CDI有關(guān)[9]。使用抗生素是發(fā)生CDI的主要危險(xiǎn)因素，抗生素抑制艱難梭菌生長(zhǎng)的同時(shí)，也抑制了正常腸道菌群的生長(zhǎng)，引起腸道菌群生態(tài)紊亂并降低了定植抗性，導(dǎo)致CDI復(fù)發(fā)。在一系列接受FMT治療的復(fù)發(fā)性CDI患者中，F(xiàn)MT治療后16周，接受者的腸道菌群多樣性上升，多次FMT治療后甚至與健康供者相似，厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)水平升高，變形桿菌水平降低，并可持續(xù)維持正常菌群結(jié)構(gòu)，厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)水平的恢復(fù)對(duì)維持正常腸道微生態(tài)具有重要的作用[10]。

2.2 增加短鏈脂肪酸（SCFA）的產(chǎn)生

腸道菌群發(fā)酵碳水化合物及降解纖維素可生成SCFA，SCFA具有抑菌抗炎、維持腸上皮屏障完整性及免疫調(diào)節(jié)等功能，起到對(duì)艱難梭菌等病原體定植抵抗的作用[11]。Dutta等[12]的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT增加了糞便微生物群的多樣性，并增加了產(chǎn)丁酸鹽菌群的比例，使腸道丁酸鹽的水平升高。SCFA中尤其是為結(jié)腸上皮細(xì)胞提供主要能量的丁酸鹽似乎發(fā)揮著更重要的作用，丁酸鹽通過(guò)誘導(dǎo)腸道上皮緊密連接蛋白的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)黏膜屏障的完整性，抑制組蛋白去乙?；緩郊昂艘蜃覰F-κB活化，增加一磷酸腺苷和黏蛋白的產(chǎn)生從而保護(hù)腸黏膜屏障[13]；SCFA可刺激腸上皮細(xì)胞分泌抗菌肽，可促進(jìn)中性粒細(xì)胞募聚和吞噬作用，還能通過(guò)抑制促炎細(xì)胞因子的信號(hào)通路，降低環(huán)氧合酶和過(guò)氧化物酶的表達(dá)，從而減輕腸道炎性反 應(yīng)[14]。

2.3 恢復(fù)膽汁酸鹽代謝水平

腸道中不同膽汁酸鹽的水平可通過(guò)直接調(diào)節(jié)艱難梭菌發(fā)芽和生長(zhǎng)來(lái)影響其定植。結(jié)合型膽汁酸鹽如甘氨膽酸、甘氨鵝脫氧膽酸、?；悄懰岷团；敲撗跄懰嵊筛闻K合成以幫助分解、消化和吸收小腸中的脂質(zhì)。雖然大部分膽汁酸鹽在回腸中被重新吸收并被肝臟循環(huán)利用，但約5%膽汁酸鹽進(jìn)入大腸，通過(guò)細(xì)菌膽汁酸鹽水解酶解離出氨基酸以產(chǎn)生膽酸和鵝脫氧膽酸；這些膽汁酸鹽可以通過(guò)細(xì)菌7-羥基類(lèi)固醇脫氫酶進(jìn)一步修飾形成次級(jí)膽汁酸鹽：脫氧膽酸鹽和石膽酸鹽[15]。盡管各種細(xì)菌都能夠解離結(jié)合型膽汁酸鹽，但只有少數(shù)腸道細(xì)菌可以合成次級(jí)膽汁酸鹽；鵝脫氧膽酸抑制艱難梭菌的萌發(fā)，而牛磺膽酸、甘氨膽酸和膽酸均促進(jìn)艱難梭菌萌發(fā)[16]。腸道內(nèi)不同膽汁酸鹽的水平對(duì)艱難梭菌萌發(fā)和生長(zhǎng)發(fā)揮良好的控制作用，抗生素的使用導(dǎo)致膽汁酸鹽水平朝著有利于艱難梭菌萌發(fā)和生長(zhǎng)的方向發(fā)生改變，CDI患者初級(jí)膽汁酸鹽水平較高，次級(jí)膽汁酸鹽水平較低[17]。Weingarden等[18]報(bào)道FMT治療后的次級(jí)膽汁酸鹽與移植前糞便樣本相比有所增加，多次FMT治療后甚至可以恢復(fù)至健康供體水平從而抑制艱難梭菌生長(zhǎng)繁殖。

2.4 競(jìng)爭(zhēng)腸道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素

共生細(xì)菌被認(rèn)為通過(guò)占據(jù)可被艱難梭菌利用的營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位提供定植抗性?？股亻L(zhǎng)期使用導(dǎo)致腸道中特定代謝功能的細(xì)菌受到抑制或消除，腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝物的水平繼而發(fā)生很大變化，這種變化反過(guò)來(lái)有利于艱難梭菌的生長(zhǎng)[19]?？股刂委煹腃DI小鼠表現(xiàn)出腸道中碳水化合物、唾液酸及琥珀酸鹽的含量升高，從而促進(jìn)艱難梭菌的生長(zhǎng)[20]。FMT治療后增加的有益菌群與艱難梭菌競(jìng)爭(zhēng)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素以抑制其毒素的合成或直接致其死亡。其中擬桿菌門(mén)具有很強(qiáng)的降解腸內(nèi)多糖、纖維素的作用，促進(jìn)宿主吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與其他有益菌一起競(jìng)爭(zhēng)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素，創(chuàng)造不利于艱難梭菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境[21]。

2.5 提高腸道屏障功能與調(diào)節(jié)宿主免疫

通過(guò)FMT恢復(fù)腸道菌群生物多樣性與豐富度，來(lái)提高腸道屏障功能與調(diào)節(jié)機(jī)體免疫以抵御CDI和減輕炎性反應(yīng)。腸道屏障由上皮屏障、化學(xué)屏障、生物屏障和免疫屏障四大屏障組成。FMT治療后有益菌群產(chǎn)生的SCFA為腸黏膜細(xì)胞提供能量并有助于降低腸道黏膜通透性，以修復(fù)腸道上皮屏障；有益菌的定植和菌膜形成不僅恢復(fù)腸道的生物屏障，還能促進(jìn)上皮細(xì)胞合成黏蛋白MUC2、抗菌肽和防御素生成釋放及降低腸腔pH值幫助修復(fù) CDI 患者的腸道化學(xué)屏障[22]。FMT治療后擬桿菌門(mén)中脆弱擬桿菌及厚壁菌門(mén)中普拉梭桿菌豐富度的上升可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）上調(diào)，進(jìn)而刺激Treg產(chǎn)生 IL-10 起到抗炎作用；FMT治療后菌群多樣性恢復(fù)可以激活腸道B淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的體液免疫反應(yīng)，通過(guò)Toll樣受體途徑誘導(dǎo)分泌型IgA（secretory immunoglobulin A，sIgA）的合成增加[23]。SCFA可以調(diào)節(jié)宿主的細(xì)胞免疫和體液免疫，SCFA可通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體途徑和抑制組蛋白脫乙酰酶途徑來(lái)調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能，并誘導(dǎo)B細(xì)胞產(chǎn)生sIgA[24]，sIgA與艱難梭菌結(jié)合從而減輕黏膜免疫炎性反應(yīng)并抑制艱難梭菌過(guò)度生長(zhǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

FMT通過(guò)施用來(lái)自健康供體的糞便制劑重建健康的腸道微生物群為基礎(chǔ)來(lái)恢復(fù)對(duì)CDI的定植抗性和宿主免疫，具體機(jī)制包括恢復(fù)腸道菌群豐富度和多樣性、增加SCFA的產(chǎn)生、恢復(fù)膽汁酸鹽代謝水平、競(jìng)爭(zhēng)腸道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素和提高腸道屏障動(dòng)能與調(diào)節(jié)宿主免疫等方面。在FMT治療CDI的機(jī)制探究中了解FMT具體機(jī)制及某些特定菌株的功效，有益于為將來(lái)合理設(shè)計(jì)“配方菌群”和開(kāi)發(fā)出“靶向細(xì)菌”提供理論依據(jù)。目前微生物治療機(jī)制研究仍處于初級(jí)階段，隨著腸道微生物組計(jì)劃的開(kāi)展，更加標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的研究模式有助于推動(dòng)微生物治療基礎(chǔ)研究的發(fā)展。