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一文讀懂:腸道菌群移植的應用與發(fā)展

腸道菌群移植(FMT)作為一種新型療法,已被用于成功治療復發(fā)性艱難梭菌感染。

研究表明,它還可能具有治療炎癥性腸病、肥胖、代謝綜合征和功能性胃腸道疾病等其他疾病的潛力。


01

神奇的腸道菌群


據(jù)估計,腸道包含 1100 種流行物種,每個個體至少 160 種 [ 2 ]。人類微生物組項目揭示了人類腸道微生物群組成在性別、種族/民族和年齡之間的差異 [ 1]。

飲食也與腸道菌群組成有關 [ 3 ]。與食用典型西方飲食的兒童相比,主要食用植物性碳水化合物飲食的兒童的腸道菌群之間存在大規(guī)模差異 [ 4]

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特定菌群的存在可能對健康有益。某些菌群已被證明可以增強新陳代謝、免疫系統(tǒng)、抗癌性、內分泌信號和大腦功能。

與這些益處相關的一些菌群包括:擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、梭狀芽胞桿菌屬簇 XIVa/IV 和乳酸桿菌[10]。

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此外,研究表明,腸道菌群具有從損傷中恢復的能力,還可以采用腸道菌群移植(FMT)或者益生元等方法輔助恢復 [11;12;13]。


02

腸道菌群移植(FMT)


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腸道菌群移植,又稱糞菌移植(FMT),是一種強有力的臨床治療手段,可以改善腸道菌群失調,進而調節(jié)腸道菌群產物代謝,改善臨床癥狀,治療腸道內外的多種疾病 [ 14;15]。

顧名思義,其操作流程就是將健康人糞便中的功能菌群篩選出來,制成制劑,通過不同的移植方式,移植入患者的腸道內,構建健康的腸道菌群微生態(tài)。


與其他動輒手術的治療方法相比,腸道菌群移植操作簡單、易于開展,且基本無創(chuàng),降低副作用的同時,也盡可能地規(guī)避了感染風險;此外,腸道菌群移植療效確切,治療效果具有持續(xù)性。

2011年,腸道菌群被美國《時代周刊》評選十大醫(yī)學突破之一。此后,胃腸道微生物和微環(huán)境在生物醫(yī)學領域掀起了一輪又一輪熱潮,研究者前仆后繼,數(shù)不清的重磅研究結果紛紛面世。


截至目前,腸道菌群已被發(fā)現(xiàn)與幾十種疾病具有密切聯(lián)系,本文將回顧 FMT 在治療 CDI、炎癥性腸病 (IBD) 和其他幾種疾病方面的治療潛力。


03

FMT應用于艱難梭菌感染(CDI)


艱難梭菌是革蘭氏陽性、厭氧、產芽孢和產毒桿菌。它是一種主要的醫(yī)院感染,正成為一種越來越致命和嚴重的流行病 [ 18]。

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抗生素的使用會導致艱難梭菌感染 [23],標準治療是萬古霉素或甲硝唑,但容易出現(xiàn)復發(fā)性和死亡。


目前,FMT 已被用于成功治療 rCDI,迄今為止文獻報道的 500 多例病例的平均治愈率(定義為腹瀉消退)為 87-90%。[24;25;26;27]而標準口服萬古霉素療程的治愈率僅為 31% [ 25]。

此外,F(xiàn)MT 可以持續(xù)地恢復腸道微生物群落 [28;29]。


FMT 治療 rCDI 的療效已得到臨床醫(yī)生的認可,并于 2011 年成立了一個工作組,就 FMT 的適應癥達成共識。

  • 對于中度 CDI,如果對標準治療至少 1 周沒有反應,則需要進行 FMT。


  • 對于嚴重的 CDI,在適當?shù)淖畲笾委?48 小時后沒有治療反應時[ 14], 2013 年美國胃腸病學會治療指南表明,F(xiàn)MT 應作為 rCDI 的治療替代方案 [ 30]


FMT 成功的一個重要因素是恢復厚壁菌門和擬桿菌門的群落并減少變形菌門以有利于競爭艱難梭菌[ 34]。

另一個重要機制涉及唾液酸代謝,FMT 可以通過增加共生細菌對唾液酸的利用來發(fā)揮其治療作用 [ 35],從而剝奪艱難梭菌的重要能量來源。


除了上述機制外,F(xiàn)MT 可能通過以下機制發(fā)揮其治療作用。包括:

  • 使分泌的艱難梭菌毒素失活的蛋白酶活性;
  • 通過釋放短鏈脂肪酸等小分子刺激宿主細胞防御;
  • 通過類似細菌素的機制對艱難梭菌生存能力的直接活性。


04

FMT應用于炎癥性腸病


IBD 是一種腸道疾病,包括潰瘍性結腸炎 (UC) 和克羅恩病 (CD)。IBD的特征是胃腸道的慢性炎癥,并且具有疾病進展和緩解的循環(huán)性質。


在疾病活動期間(俗稱“發(fā)作”),患者可能會出現(xiàn)腹瀉、惡心、體重減輕、食欲不振、發(fā)燒和腹痛。


腸道菌群失調最近被認為是 IBD 發(fā)展的可能病理因素。


宏基因組學和代謝組學研究發(fā)現(xiàn): IBD患者腸菌多樣性總體降低,特別是厚壁菌門內的擬桿菌門和毛螺菌科成員減少,變形菌門和放線菌門增加 [ 39;40;41]


總體而言,發(fā)現(xiàn) IBD 患者腸道菌群促進炎癥,表明氧化應激增加、II 型毒素分泌增加和毒力相關菌群基因增加 [ 42;41]


進一步探索發(fā)現(xiàn),通過FMT調節(jié)腸道菌群可以治療 IBD   [43 ]


最近的一項系統(tǒng)回顧和薈萃分析觀察了 18 項研究,包括 122 名接受 FMT 治療的 IBD 患者,發(fā)現(xiàn)總體臨床緩解率為 36.2%。


亞組分析顯示,UC 患者的臨床緩解率為 22%,而年輕患者(7-20 歲)的緩解率為 64.1%,CD 患者的緩解率為 60.5% [ 44]


目前為止,接受 FMT 治療的 IBD 患者的短期隨訪期間沒有發(fā)現(xiàn)嚴重的不良事件 [ 23]。


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FMT應用于肥胖與代謝綜合征


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肥胖癥是一種以脂肪組織過度沉積為特征的疾病。代謝綜合征的特征是一系列體征,例如中心性肥胖、高血壓、血脂異常和高血糖,這些會增加患心臟病和糖尿病的風險 [45]。


最近的研究表明,腸道菌群可能參與肥胖的病理生理學 [ 13]


宏基因組研究發(fā)現(xiàn):肥胖小鼠的腸道菌群顯示厚壁菌門與擬桿菌門的比例增加,并且從膳食中提取能量的能力增加 [ 46;47]。


在肥胖個體中發(fā)現(xiàn):菌群可能通過增加能量提取,或者可能通過與腸-腦通路的相互作用導致能量輸出減少或通過影響飽腹感而使他們易患肥胖[23]。


最近,一項小型雙盲、隨機、對照研究發(fā)現(xiàn),從瘦到肥胖(患有代謝綜合征)個體的腸菌移植(FMT)可提高胰島素敏感性、增加腸道菌群多樣性和增加產丁酸鹽的細菌(Roseburia gutis)。


這項研究表明將來可以通過FMT 治療肥胖、代謝綜合征和糖尿病。


因為腸道微生物群會影響體重,因此,在選擇 FMT 的候選供體時,需要考慮供體的體重指數(shù)(BMI) [ 49]。


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FMT應用于功能性胃腸道胃病


功能性胃腸道疾病 (FGID) 是西半球最常見的胃腸道疾病 [ 50]。它們的特點是存在胃腸道癥狀,但沒有任何可識別的解剖學或生化異常。


根據(jù)患者經(jīng)歷的主要癥狀,IBS 有四種亞型。IBS-D 以腹瀉為主,IBS-C 以便秘為主,IBS-M 為腹瀉和便秘混合型,IBS-U 為非亞型者 [ 51]


這些變化可能與腸道微生物群的變化有關 [ 52]。已有一些的病例研究證明:使用 FMT 可以治療 FGID。


一項研究通過結腸鏡檢查和隨后的保留灌腸對 45 名慢性便秘患者進行 FMT ,發(fā)現(xiàn) 89% 的患者癥狀立即緩解,而 60% 的患者在 9-19 個月內持續(xù)受益 [ 53]。

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另一項研究通過 FMT 對 13 名 IBS 患者進行了 FMT,發(fā)現(xiàn) 70% 在 6-18 個月時癥狀緩解 [ 54]。FMT 對 FGID 的治療可能具有治療作用。


07

FMT安全性


目前,根據(jù)FMT對多種疾病的療效,F(xiàn)MT 已迅速被納入醫(yī)學治療。


迄今為止,長期的后續(xù)研究(FMT 后 3-68 個月,F(xiàn)MT 后平均 17 個月)發(fā)現(xiàn) FMT 相對沒有副作用 [55]


迄今為止發(fā)表的唯一一項研究發(fā)現(xiàn),在接受治療的 16 名患者中,15 名出現(xiàn)腹瀉、5 名腹部絞痛、3 名噯氣和 1 名惡心。且這些影響都是自限性的, FMT 后 3 小時內即可消退。[25]。

FMT 的長期不良影響而言,由于腸道菌群的改變,理論上存在短暫性的腸道不適,但穩(wěn)定之后會有長期有益影響。


08

相關法規(guī)政策


隨著腸道菌群移植的療效驗證和廣泛推廣,目前越來越多的國家針對腸菌移植治療疾病開始進行規(guī)范。

加拿大衛(wèi)生部發(fā)布了一項關于 FMT 監(jiān)管的臨時政策,目前將其作為“新生物藥物”進行監(jiān)管。


同樣,美國食品和藥物管理局 (FDA) 將腸道菌群視為一種生物制品和藥物,并要求醫(yī)生獲得研究性新藥申請 (IND) 以管理 FMT。


目前,F(xiàn)MT正式寫入中華醫(yī)學學會消化病學分會《炎癥性腸病診斷與治療專家共識意見》,腸菌移植獲得廣州市發(fā)改委審批,具有正式收費編碼。


2019年,國家《生物醫(yī)學新技術臨床應用管理條例》將腸菌移植列為中低風險生物醫(yī)學新技術。


09

FMT的未來發(fā)展方向


FMT 治療疾病被越來越多的人們接受和認可,并且這是一種“自然”的治療方法,而且實施起來有效,安全且便捷 [ 23]。

此外,接受 FMT 治療的功能性腸道疾病患者的觀察發(fā)現(xiàn),看似無關的合并癥有所改善,揭示了腸道微生物群修飾在許多其他情況下的可能作用 [ 56]


從已知的研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)MT可以在自閉癥、阿爾茲海默癥等神經(jīng)類疾病、肥胖等代謝類疾病、胃腸道疾病以及腫瘤輔助治療方面發(fā)揮有效作用。


根據(jù)調查結果,未來FMT還可能是其他疾病的潛在有用療法。正在進行的臨床試驗將繼續(xù)為這一不斷發(fā)展的領域提供更多有效證據(jù)。


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