粪菌移植 (FMT)作为一种历史悠久且可以重建肠道菌群的疗法重新被临床所关注,即将健康人粪便中的功能菌群,通过一定方式移植到病人肠道内,调节肠道菌群失衡,重建具有正常功能的肠道微生态系统,为治疗肠道内及肠道外疾病提供帮助。
在前面的《肠道微生物与人类微生物组计划》一文中我们说到:肠道是人体最大的微生态系统,栖息着总数约10的14次方、1000-2000 余种、重量约为1-2 公斤的微生物。这些肠道微生物编码基因的总数超过330 万,约为人类编码基因总数的100倍,因此肠道微生物又被认为是人体的第二基因组。肠道微生物基因组与人体基因组一起,通过与环境因素的相互作用,通过不同方式影响我们的健康。我们已经知道肠道微生物对人体健康是非常重要的,现在科学家们已经开发出了一种通过重建肠道菌群来治疗疾病的方法——粪便移植,fecal microbiota transplantation (FMT),即把经过处理的健康人的粪便液,灌到患者肠道内。
听着很恶心,不过人类利用人新鲜粪便或者发酵的粪水中的物质治病,至少有近2000年的历史,最早将粪便用于治疗的是中国,粪便入药从1000多年前的中药"黄龙汤"开始,1958年美国医生用粪水挽救感染垂死的患者,这是英文文献记载最早的案例。16世纪,中国明代李时珍在《本草纲目》中记载了口服粪水治疗严重腹泻、发热、呕吐和便秘等疾病。中国传统医学一直是现代医学的宝库。中医里的很多疗法或药方,之所以被人们认为是"伪科学",是因为现代科学还没有发展到可以真正揭示它们的阶段。中国古代用粪便治病的办法,看似离谱,但在今天终于找到了圆满的科学解释。
粪菌移植作为一种历史悠久且可以重建肠道菌群的疗法重新被临床所关注,即将健康人粪便中的功能菌群,通过一定方式移植到病人肠道内,调节肠道菌群失衡,重建具有正常功能的肠道微生态系统,为治疗肠道内及肠道外疾病提供帮助。目前已确定FMT对难辨梭菌感染具有较好的疗效。FMT在其他疾病的治疗也正在研究中,如便秘、肠易激综合征(IBS)、炎症性肠病(IBD)、代谢综合征和自身免疫性疾病等。
复发性难辨梭菌感染(RCDI)
关于FMT成功应用于CDI的病人日趋增多。2012年首项多中心长期随访研究表明FMT治疗RCDI病人的治愈率高达98%。2013年,一项随机对照临床试验表明FMT治疗RCDI的疗效明显优于抗生素组(缓解率94% vs 23%~31%)。对重型CDI,84%的病人在首次接受FMT后症状获得缓解,且90d内无复发,复发时92%的病人接受再次FMT治疗后仍可获得治愈。
目前普遍认为导致CDI难以控制的一个重要原因是抗生素的滥用导致肠道菌群紊乱。研究显示复发型CDI病人肠道内硬壁菌门和拟杆菌门的数量有所减少,相较而言,粪菌移植既可以通过定植抵抗功能阻止难辨梭菌在肠道的定植,也可以恢复肠道正常菌群结构与数。2013年,FMT被列入CDI的治疗指南中,明确规定对反复3次发作的CDI病人,应考虑使用FMT治疗。目前临床上虽对CDI病人仍首选抗生素治疗,如万古霉素、甲硝唑等,该治疗对大多数病人在初期都具有较好的疗效,但复发率高达15%~30%,且病人复发一次后,再次复发的可能性增加至40%。第二次复发后,第三次复发的可能性则剧增至65%。所以,随着更多的临床研究结果显示FMT的治疗意义,有理由相信FMT将会逐渐成为治疗CDI的主要疗法。目前,有两篇系统综述总结粪菌移植对复发性难辨梭菌感染的治愈率达90%。Van等发现通过将健康者的粪便注入难辨梭菌感染患者的十二指肠内,有82%患者治愈(治愈标准为移植后10星期无腹泻、不复发),而使用万古霉素只有31%患者治愈。
炎症性肠病(IBD)
关于IBD的病因尚未完全阐明。越来越多的证据表明肠道菌群变化在IBD发生、发展中具有重要的作用。有研究发现IBD病人肠道内菌群丰富度与正常人比有所降低,减少了约25%,主要表现为硬壁菌门和拟杆菌门数量减少,变形杆菌门和放线菌门数量的增加。硬壁菌门所分泌的代谢产物,可减少促炎因子(如IL-12,IFN-γ)的产生和抑制结肠炎的发生,提示肠道菌群与黏膜免疫密切相关。IBD病人肠道内共生菌所引起的过度免疫或免疫失调将导致黏膜损伤,对于遗传易感者,肠道菌群的异常定植可能成为解释IBD患病的新线索。
1988年,首例FMT治疗原发性溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)UC病人显示持续性临床症状缓解和组织学治愈。
2003年,6例严重、反复发作型UC病人接受FMT治疗后,临床症状、结肠镜检查和组织学检查结果均出现逆转。
2012年,一项对62例UC病人的回顾性分析表明,接受FMT治疗的病人中67.7%达到临床完全缓解。Anderson等对FMT治疗IBD的Meta分析显示,治疗后63%的UC病人症状得到缓解,76%的病人可停用IBD相关药物,76%的病人胃肠道症状减轻。
2013年,10例患有轻、中度UC的青少年接受连续5d的FMT治疗,结果显示1周后有33%的病人获得临床缓解,78%症状得到改善,1个月后仍有67%的病人症状好转。该研究表明FMT治疗UC与CDI存在不同,UC病人治疗效果随着时间的延长可出现减退。关于FMT在CD的临床应用研究仍限于零星的个案报道。Vermeire等对4例顽固性CD病人行FMT治疗,8周后症状虽未得到改善,但在治疗过程中发现,经过2~4周的治疗后病人肠道菌群趋于与供者肠道菌群一致,然而8周后又恢复至初始状态,表明与CDI不同,需改善FMT治疗CD的方案,以更好地适应该病特点。动物实验虽已取得不错的结果,但在临床上却不尽如意,仍需大量研究去证明FMT对IBD的疗效 。
2012年Anderson等对用FMT治疗IBD进行了荟萃分析,总结发现63%病人痊愈,76%可以停止服药,76%临床症状缓解。这些结果证明了FMT可以治疗一部分溃结患者。现在已有6例用FMT治疗IBD的临床试验,并已经在clinicaltrials.gov上注册。
肠易激综合征(IBS)和慢性便秘
IBS是一种胃肠道功能紊乱性疾病,包括腹泻型IBS(D-IBS)、便秘型IBS(C-IBS)、混合型IBS(M-IBS)和不确定型IBS(U-IBS)四种亚型。IBS的病因尚不清楚,可能是由肠源性病原菌引起,与肠道菌群的改变密切相关。1989年,Borody等首次报道用FMT治疗便秘,疗效较佳。Jeffery等发现某些IBS亚型的肠道菌群组成结构发生改变,表现为丰富度减少以及拟杆菌门数量减少。对IBS-C病人的肠道菌群分析后发现肠道内硫酸盐还原菌以及与便秘相关的甲烷生成菌数量均增加。已有近50篇文献介绍FMT用于治疗腹泻型和便秘型IBS。一个病例报告描述了对3位慢性便秘的患者进行FMT,一个月内所有患者均可不使用泻药达每日或每两日排便的正常频率。另一研究对45位慢性严重便秘病人给予FMT(含从肠道中分离培养成的20种非致病性细菌,包括拟杆菌、大肠杆菌、乳酸杆菌等),然后进行长期随访,其中30位患者在随访的9-19月得到持久性的缓解,腹胀与腹痛均消失。
慢性疲劳综合征、代谢疾病和自身免疫性疾病
近年的研究发现肠道菌群对某些非胃肠道疾病的发生、发展也可能起一定的作用,关于FMT对这些疾病的治疗研究同样日趋增多。患有慢性疲劳综合征的人常伴有胃肠道功能紊乱以及肠道菌群改变。Fremont等分析发现,病人肠道内大肠杆菌比例下降,而产乳酸革兰阳性菌,如肠球菌和链球菌过度生长。Smits等对60例有慢性疲劳综合征和肠道功能紊乱的病人行FMT治疗,50%的病人症状获得明显改善。
肠道内菌群结构改变还与肥胖或2型糖尿病有着密切关系,肥胖者的肠道内拟杆菌门和硬壁菌门所占比例增多。一项双盲随机对照试验结果显示,将瘦者粪便移植至肥胖者的肠道内可明显地改善肥胖者体内胰岛素的敏感性,并且肥胖者肠道内产丁酸的菌群增加。
在治疗UC和IBS时,意外发现并发有自发性血小板减少性紫癜的UC病人,经FMT治疗后,其血小板水平恢复正常;而在治疗多发性硬化症病人的便秘时,FMT治疗持续1~2周后病人的神经系统症状得到改善。
2016年 Petrof等从健康人粪便分离出的33种细菌,培养后制成细菌混合物,成功治愈两例RCDI患者,揭示用粪人工组合菌群治疗(synthetic microbiota transplantation, SMT)代替FMT的可能性。另外发现和开发新的菌群干预靶标或途径,也是一个重要的新技术转化领域。可以预见粪便移植有着广泛的临床应用前景,益生菌制药企业等相关行业中研发与市场竞争已是暗流涌动。