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HMT已在臨床中被應用與治療多種難治性疾病。2013年,HMT治療難治性艱難梭菌感染(rCDI)被寫入美國臨床醫學指南,標志著HMT治療安全性與有效性得到了FDA官方認證。隨著HMT的臨床應用越發普遍,越來越多的臨床研究表明,對于多種抗生素和常規藥物治療失敗的難治性疾病,如炎癥性腸病、腸易激綜合征、慢性便秘、自閉癥等,HMT均可作為安全的治療方案且均取得良好得治療效果。
菌群移植所涉及的臨床適應癥有艱難梭菌感染、潰瘍性結腸炎、克羅恩病、慢性便秘、腸易激綜合征、腫瘤、自閉癥、2型糖尿病、慢性乙肝、肝硬化、酒精性脂肪肝以及慢性腹瀉等。
現就菌群移植治療的主要疾病進行分述:
1、艱難梭菌感染(CDI)
艱難梭菌(clostridium difficile,CD)是一種革蘭氏陽性厭氧芽孢桿菌,是引起院內腸道感染的主要致病菌之一。臨床上,約15%~25% 的抗菌藥物相關性腹瀉、50%~75% 的抗菌藥物相關性結腸炎和95%~100% 的偽膜性腸炎是由艱難梭菌感染(clostridium difficile infection,CDI)引起。
CDI主要臨床癥狀為發熱、腹痛、水樣便腹瀉。CDI 通常由長期或不規范使用抗菌藥物引起,輕者引起腹瀉,嚴重者引發偽膜性腸炎,且常伴有中毒性巨結腸、腸穿孔、感染性休克等并發癥,甚至最終導致死亡(Bartlett and Gerding 2008)。CDI的診斷標準為患者出現中至重度腹瀉或腸梗阻,并滿足以下任一條件:(1)糞便檢測CD毒素或產毒素CD結果呈陽性;(2)內鏡下或組織病理檢查顯示偽膜性腸炎。
CDI的常規治療途徑有甲硝唑、萬古霉素,常規治療可以起到緩解作用,長期使用抗生素的患者容易造成耐藥性,且有復發的風險。2013年,菌群移植治療復發性CDI載入了美國FDA指南中,2017年《中國成人艱難梭菌感染診斷和治療專家共識》中推薦菌群移植治療復發性艱難梭菌感染(rCDI),治愈率高達90%以上。近幾年,文獻研究報道 HMT治療rCDI的整體有效率在85%~95%左右。Colleen R. Kelly, MD等人開展的一項隨機試驗表明,22位實施HTM組(移植健康供體)的臨床治愈率高達90.9%,顯著高于24位對照組(移植患者自身菌液)62.5%。Dina Kao, MD, FRCPC等在一項隨機臨床試驗中發現116位CDI患者接受菌群移植后(其中57人采用膠囊進行移植、59人采用鼻腸管移植),有效率達到96.2%。承葛生物實施HMT治療rCDI推薦移植1-2次移植,有效率高達95%以上。
2、潰瘍性結腸炎(UC)
潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)是一種結腸和直腸慢性、非特異性炎癥性疾病,病程多呈反復發作。臨床表現為間斷性腹瀉、黏液膿血便、腹痛、里急后重和不同程度的全身癥狀。腸道黏膜免疫系統異常所致的炎癥反應在炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease,IBD)的發病中起重要作用。
2015年國內學者Cui等人的臨床研究發現運用菌群移植升階療法可以使得激素依賴型潰瘍性結腸炎患者腹痛和排便的次數明顯減少,有效率達到57.1%。進一步分析發現UC患者腸道菌群與移植前差異變大,并且隨著移植次數的增多,患者逐漸好轉,體內菌群特征越來越偏向于供體。2016年Shi等分析了2個隨機對照實驗、15個隊列研究及8個個例研究,納入234個潰瘍性結腸炎患者,結果發現41.58%獲得臨床緩解,65.28%有臨床響應。2017年Uygun等針對30名抗炎癥、免疫抑制治療之后失敗的潰瘍性結腸炎患者給予結腸鏡下的菌群移植治療,12周后患者的臨床反應率為70%,臨床及內鏡緩解率為43.3%。Michail等針對12名UC患兒開展了隨機雙盲的菌群移植治療,這項研究揭示菌群移植對輕微及中度的UC患兒療效顯著。2018年Chen等納入9項隊列研究,分析菌群移植對346名艱難梭菌感染合并UC患者的療效,總體治愈率高達89%,復發率為19%。另外,2019年Ding等對菌群移植治療炎癥性腸病長期的有效性和安全性進行研究,總體有效率可達74.3%,并且表明菌群移植是治療潰瘍性結腸炎安全有效的方法。
3、克羅恩?。–D)
克羅恩?。–rohn's disease,CD)是一種原因不明的腸道炎癥性疾病,好發于末端回腸和右半結腸。本病和潰瘍性結腸炎兩者統稱為炎癥性腸病。臨床表現為腹痛、腹瀉、腸梗阻,伴有發熱、營養障礙等腸外表現。病程多遷延,反復發作。
2015年Bota Cui等人研究評價菌群移植治療難治性克羅恩病的安全性、可行性和有效性。對符合標準的30例患者進行單次菌群移植并且隨訪評估,結果顯示患者與供體菌群高度一致,臨床改善率和緩解率為86.7%和76.7%。同年,David L, Suskind等人也對菌群移植的安全性和療效進行研究,納入9例克羅恩病患者,觀察腸道菌群與供體以及自身移植前的相似性,發現隨著時間的推進,移植成功的個體移植后相似性開始接近供體,與自身的相似性越來越低。然而,移植失敗的患者腸道菌群移植前與供體相似。2016年Vaughn BP等人對19名活動性克羅恩病患者進行分析并且完成研究隨訪。結果表明58%的患者有臨床反應,同時,菌群移植后腸道微生物多樣性比無臨床反應的顯著增加,并且趨近于供體腸道微生物組成。2018年Jeon SR等人對菌群移植治療炎癥性腸病的研究進行綜述,隨機對照試驗和薈萃分析表明菌群移植可以促進活動性潰瘍性結腸炎患者的臨床和內鏡緩解。盡管克羅恩病的證據較為有限,但在小型隊列研究中已觀察到陽性結果。另外菌群分析表明患者腸道菌群多樣性增加以及微生物組成向供體微生物譜的轉變。
4、慢性便秘(CC)
慢性便秘(chronic constipation,CC)由非器質性因素引起,主要臨床癥狀為排便次數減少(<3次/周)、糞質干硬和(或)排便困難等,是臨床上高發且難治的消化系統疾病之一。2011年,Mugie關于CC進行流行病學調查報道:CC的發病率在北美約為3.2%~45%,亞洲約1.4%~32.9%,其中我國約10%~15%,慢傳輸型便秘占約45.5%,與地域、年齡、性別存在顯著相關性。多地區大樣本的流調顯示,CC患病率為6%,城市女性CC患病率15.2%,農村為10.4%,城市高于農村。功能性便秘女性患病率為8%,明顯高于男性的4%。
CC發病機制累及全身多系統、多器官,與腸道神經系統、神經遞質傳變(如乙酰膽堿、一氧化碳、SP物質、血管活性肽物質、5-羥色胺、蛋白基因酶 9.5、S-100 蛋白酶等)、結腸內 Cajal 細胞異常、平滑肌功能紊亂等有關。近年來研究表明,腸道菌群失調參與了慢性便秘的發生發展過程。便秘人群普遍存在腸道菌群失調,主要表現為優勢菌群數量減少,致病菌數增加。Khanif 研究顯示 :CC患者腸內雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、擬桿菌屬、糞鏈球菌屬數目及比例顯著減少,致病菌如大腸埃希桿菌、葡萄球菌、真菌等異常增多,且與病情嚴重度呈正相關。同時,糞便的蓄積可引發致病菌大量繁殖,釋放內毒素,破壞腸道黏膜屏障功能,繼而激發相關炎癥因子,加重腸道菌群物失調。
2016年,Ge對21例慢性傳輸型便秘患者進行連續3天的HMT治療后,隨后4周用可溶性膳食纖維維持治療。隨訪12周,臨床緩解率和改善率分別達到42.9%和66.7%;患者的排便次數由平均每周1.7次增加到每周4.8次,排便的粘稠度也得到改善,大便的結腸傳輸時間由81.9h降低至53.5h,無嚴重不良事件。同年,Tian對24例慢傳輸型便秘的患者進行鼻胃管灌注HMT,12周后,臨床改善率和緩解率分別為50.0%和37.5%,每周排便次數從1.8次增加至4.1次,排便的粘稠度也得到改善。2017年,一項隨機對照試驗納入60例慢傳輸型便秘患者,隨機分為HMT組和常規治療組。以患者達到平均每周至少3次完全自發排便為主要終點,糞便一致性評分和結腸轉運時間得到改善為次要終點。結果證明,組間療效具有顯著性差異,HMT可顯著提高傳統方法的臨床治愈率(53.3% vs 20.0%)。
5、腸易激綜合征(IBS)
腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一種以腹痛或腹部不適并伴有排便習慣或糞便性狀改變為特點的功能性胃腸道疾病。IBS的致病因素復雜,全球有11.2%的人受到IBS的影響。根據羅馬標準,IBS可以分為四種類型:IBS-C(IBS便秘型)、IBS-D(IBS腹瀉型)、IBS-M(IBS混合型)、IBS-U(IBS不定型)。
IBS的常規治療手段有纖維類車前草、瀉藥聚乙烯乙二醇、止瀉藥洛哌丁胺、益生菌等非處方藥;處方藥治療有抗生素利福昔明、抗抑郁藥等;整體的改善情況一般,且易導致復發。國內外的研究表明HMT治療IBS的整體有效率在60-70%。2017年一項發表在lancet上的研究,針對83名腹瀉或腹瀉+便秘的中重度(IBS)患者,其中55人接受HMT治療(26人給予新鮮菌液+29人冰凍菌液),28人接受安慰劑治療(移植患者自己的腸道菌群),移植后3個月,與安慰劑組相比,HMT治療組的IBS-SSS評分顯著降低,即癥狀顯著改善。HMT組緩解率為65%,顯著高于安慰劑組43%(p=0.049)。新鮮與冰凍的菌群液移植效果相似,無因HMT引發的嚴重不良反應事件。Shunya Kurokawa等人研究17名IBS患者在實施菌群移植后,其中12名患者精神癥狀(抑郁和焦慮)得到了顯著的改善。近年來隨著腸菌提取效率的提高,目前承葛生物治療IBS超過100人,整體有效率在76%,且65%的患者達到臨床緩解。HMT治療IBS推薦3-7次移植。
6、腫瘤(Tumour)
腫瘤(Tumour)是指機體在各種致瘤因子作用下,局部組織細胞增生所形成的新生物。根據新生物的細胞特性及對機體的危害性程度,又將腫瘤分為良性腫瘤和惡性腫瘤兩大類。惡性腫瘤可分為癌和肉瘤,癌是指來源于上皮組織的惡性腫瘤,肉瘤則是來源于間葉組織(包括結締組織和肌肉)的惡性腫瘤。
腫瘤的常規治療主要有通過放、化療直接殺死腫瘤細胞,靶向藥物直接靶定腫瘤細胞,通過重啟免疫系統作用于腫瘤的免疫療法。研究表明,腸道微生物群可能影響癌癥治療效果。2013年,據Viaud等的研究結果,腸道菌群增強了抗癌免疫調節劑環磷酰胺的治療效果。無菌小鼠或接受抗生素治療以殺死革蘭氏陽性細菌的皮下癌小鼠顯示出對環磷酰胺的抗性。兩種細菌物種,即Enterococcus hirae和Barnesiella intestinihominis,被鑒定為可通過參與免疫反應來增強環磷酰胺的抗腫瘤功效[2]。2018年這些結果首次轉化到人類中,臨床結果表明腸道菌群結構與跨癌癥類型的免疫檢查點阻斷治療應答之間的強關聯。其中與接受抗PD-1無響應患者菌群移植的小鼠相比,接受抗PD-1有響應患者菌群移植的無菌腫瘤小鼠表現出來增強了對抗PD-1治療的響應,具有有利腸道微生物的患者,和接受響應患者菌群移植的小鼠,都表現出增加瘤內免疫浸潤。除影響免疫療效以外,菌群移植還有望改善免疫治療副反應[3]。Nature Medicine 2018年發表的最新研究報道了用菌群移植成功治療難治性免疫檢查點抑制劑(ICI)相關結腸炎的案例,該研究初步數據分析表明,利用健康腸道微生物可以消除免疫檢查點抑制劑治療引起的結腸炎,重建患者的腸道菌群穩態,并相對增加結腸粘膜中調節性T細胞的比例。該研究首次證明菌群移植對免疫治療相關并發癥有著良好的治療效果,有望造福腫瘤患者。
這些臨床數據提示HMT結合免疫治療、化療和放療可能成為腫瘤治療新策略。
7、自閉癥(ASD)
自閉癥譜系障礙(autism spectrum disorders,ASD)也稱廣泛性發育障礙或孤獨癥, 被定義為以社會交往和溝通障礙、興趣范圍狹窄及重復刻板行為為主要特征的發育障礙。自閉癥已經成為中國兒童最為常見的精神障礙。按照2011年人口統計數據,在廣州市普通幼兒園,幼兒不同程度的自閉癥患病率為1/133。
2017年Kang等對18名自閉癥兒童開展了一項小型開放標簽臨床試驗,在腸道清除后接受HMT治療,胃腸道癥狀評定量表顯示胃腸道癥狀得到了約80%的改善,自閉癥譜系障礙的行為癥狀也得到了顯著改善,且在治療8周后依然能持續改善,測序表明供體的部分菌群能被成功定植。2019年Kang等對自閉癥兒童進行兩年的隨訪后顯示患者的胃腸道癥狀得到維持的改善,并且自閉癥的行為癥狀在治療結束后得到了更大的好轉,證實了菌群移植治療自閉癥兒童長期的安全性和有效性。2019年等對16項研究,樣本量為381例自閉癥譜系障礙患者和283例健康對照進行分析,發現自閉癥譜系障礙患者腸道菌群總體變化規律一致,并且與健康對照相比,發生了顯著變化,進一步證明了腸道菌群失調可能與自閉癥譜系障礙患者的行為異常有關。
8、2型糖尿?。═2DM)
2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus,T2DM)是進行性胰島β細胞功能障礙及胰島素抵抗引起的一組糖脂代謝疾病,由遺傳因素與多種環境因素共同參與。腸道菌群失調可引起機體內毒素含量異常、引發慢性炎癥、改變短鏈脂肪酸 ( short-chain fatty acids,SCFAs) 和膽汁酸代謝而影響T2DM的發生和發展。
2012年,我國科學家采用宏基因組相關聯方案進行分析發現,T2DM患者以中度腸道菌群失調為特征,產丁酸等益生菌比例降低,多種條件致病菌的含量明顯增加。國外研究發現,糖尿病不同階段患者的腸道菌群存在差異(糖尿病前期、T2DM、非糖尿病):糖尿病前期組的假諾卡氏菌科水平高; T2DM組的柯林斯菌屬及腸桿菌科水平高。T2DM患者腸道中的布勞特氏菌屬和沙雷氏菌屬的表達高于糖尿病前期。據報道,T2DM肥胖患者腸道菌群結構中,厚壁菌門和雙歧桿菌屬減少,而擬桿菌門屬增加。Larsen等對比T2DM組和非T2DM組腸道菌群發現,T2DM患者腸道內屬于變形菌門的大腸埃希菌、沙門菌、霍亂弧菌等病原菌明顯增高,且菌群的變化比例與血糖濃度相關。Qin等學者發現,T2DM患者伴有中等強度腸道菌群比例失衡,表現為羅氏菌屬等產丁酸類有益菌大量丟失,而梭菌等有害菌數目增多。
腸道菌群可通過脂多糖( lipopolysaccharides,LPS) 、短鏈脂肪酸( short chain fatty acid,SCFA) 和膽汁酸等物質參與糖代謝。Vrieze等對胰島素抵抗的代謝綜合征患者行瘦人捐贈的糞菌移植治療,6周后患者的腸道細菌豐度及以丁酸鹽為產物的細菌數增加,且肝臟和外周組織胰島素敏感性顯著改善。以腸道菌群作為靶點的降糖策略,能夠為探索、研究、治療T2DM提供新的視角與思路。