重建肠道菌群稳态在治疗艰难梭菌感染中作用的研究进展*

曹 静 牛亚楠 杨 靖 赵建宏

河北医科大学第二医院 河北省临床检验中心(050000)

艰难梭菌(Clostridiumdifficile)是厌氧、产芽孢的革兰阳性杆菌，艰难梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)的临床症状可包括从轻度腹泻到伪膜性肠炎、中毒性巨结肠甚至死亡[1]。几乎所有抗菌药物长期使用均会导致肠道菌群失调，肠道菌群失去对艰难梭菌的定植抗性，产毒菌株过度增殖，故肠道菌群失调与CDI具有重要的联系[2]。目前，传统抗菌药物治疗CDI面临严峻的挑战，迫切需要研发新的治疗方法。肠道菌群在CDI的发生、发展中发挥重要作用，恢复肠道菌群稳态是治疗CDI的关键靶点[3]。本文就肠道菌群稳态与CDI的相关性，以及通过恢复肠道菌群稳态治疗CDI的研究进展作一综述。

一、肠道菌群稳态与CDI之间的关系

肠道菌群稳态是指宿主(肠黏膜屏障)、肠道内环境(包括肠道菌群)、营养和代谢产物等相互作用所构成肠道菌群的动态平衡状态[2]。肠道菌群对病原体具有定植抗性，参与人体免疫应答以及生理代谢。肠道菌群介导的定植抗性包括对营养物质和物理空间的竞争、分泌代谢产物直接杀伤病原体和与宿主之间相互作用等[4-5]。

1. 肠道菌群变化与CDI的关系：抗菌药物是CDI的主要危险因素之一[6]。抗菌药物导致的肠道菌群失调与肠道菌群失去定植抗性有关[4]，恢复肠道菌群稳态可帮助恢复其定植抗性，有助于预防CDI[7]。

与健康对照组相比，CDI患者的粪便肠道菌群多样性下降[2]。在CDI患者粪便中，拟杆菌门、普氏杆菌门、毛螺菌门、瘤胃球菌和双歧杆菌属减少，乳酸杆菌、肠球菌属和肠杆菌科增加[3]。正常仓鼠注射克林霉素后容易患CDI，肠道中拟杆菌门、厚壁菌门减少而变形杆菌门显著增高，这些变化不同程度上与CDI的易感性有关[8]。

2. 肠道菌群代谢产物与CDI的关系：肠道菌群的代谢产物可能通过抑制病原菌的生长发挥其定植抗性的作用。肠道菌群的代谢产物包括短链脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)、次级胆汁酸等。发生CDI时SCFAs水平下降，可通过补充膳食纤维(主要含SCFAs)或产SCFAs的益生菌，抑制CDI的发生[9]。肠道菌群能通过分泌胆盐水解酶(bile salt hydrolase, BSH)和7α-脱氢酶对共轭胆汁酸进行生物转化。95%的初级胆汁酸被末端回肠吸收，少量胆汁酸通过肝脏系统到达结直肠，在肠道菌群去氧和脱羟基作用下进一步转化为次级胆汁酸，包括脱氧胆酸(DCA)、石胆酸(LCA)和熊脱氧胆酸(UDCA)。CDI患者次级胆汁酸水平下降。有趣的是，初级胆汁酸通常刺激艰难梭菌生长和芽孢萌发，而次级胆汁酸则抑制艰难梭菌生长和芽孢萌发[4]。提示胆汁酸代谢可调节肠道菌群稳态。

二、CDI的治疗

1. 肠道菌群治疗

①粪便菌群移植(fecal microbiota transplantation, FMT)：恢复肠道菌群稳态对治疗菌群失调引起的疾病至关重要。FMT是将健康人体的粪菌移植到患者体内，通过恢复肠道菌群稳态来治疗CDI的一种方法。欧洲临床微生物学与感染病学会指出，CDI复发2次或以上的患者进行FMT治疗，其治愈率高达85%～95%[10]。FMT联合万古霉素治疗复发性艰难梭菌感染(recurrentClostridiumdifficileinfection, rCDI)的疗效明显高于单独非达霉素或万古霉素治疗的rCDI患者[11]。

传统FMT移植时间必须控制在6 h内，冻干粪便胶囊可放宽FMT的移植时间。Reygner等[12]将非穿透性低温冷冻保护剂方法保存的粪便通过FMT途径移植至CDI小鼠后，小鼠存活率从20%提高到70%，恢复了肠道菌群α多样性及其组成。但目前粪便中一些未知的细菌和病毒仍不能完全确定，可能会感染人体，特别是对免疫缺陷患者，故接受FMT治疗的后果具有不可预测性[13]。

②SER-109：SER-109是从健康人粪便中分离出的50种厚壁菌门芽孢制备成的胶囊[14]。Khanna等[15]的研究中，CDI患者接受抗菌药物治疗后服用SER-109，结果显示可恢复肠道菌群的多样性。在接受SER-109治疗的30例患者中，26例(86.7%)随访8周，无一例患者发生rCDI，说明SER-109可安全有效地预防rCDI的发生。

③RBX2660：RBX2660是从健康人体粪便中提取微生物悬液后制备的灌肠袋，通过灌肠治疗rCDI。一项临床Ⅱ期研究[16]发现RBX2660治疗CDI患者的有效率高达88.8%，能安全有效治疗复发性或严重CDI。RBX2660治疗后恢复了肠道菌群多样性，拟杆菌门、梭菌以及α多样性增多，变形杆菌门尤其是肠杆菌科相应减少[17]。

2. 特定微生物治疗

①益生菌与益生元：益生菌是指人体摄入足够数量后能够带来益处的微生物，其死亡菌体和成分也有益于人体。目前最常用的益生菌是双歧杆菌、乳酸菌和酵母菌[18]。益生元是一种不被宿主消化吸收却能促进特定益生菌生长的碳水化合物，能改善宿主肠道微生态[19]。Quigley等[20]的研究发现，CDI小鼠服用乳酸杆菌APC678后，粪便中艰难梭菌检出率明显降低，肠道菌群α多样性增加，大肠埃希菌相对丰度显著减少。Rätsep等[21]的研究发现，仓鼠在艰难梭菌灌胃前后分别给予植物乳酸杆菌和木糖醇联合治疗，其生存率可从13%提高到78%。推测益生菌与益生元联合应用可能恢复了仓鼠的肠道菌群稳态。此外，植物乳酸杆菌对万古霉素、甲硝唑、环丙沙星耐药，在抗菌药物治疗期间可考虑联用植物乳酸杆菌和木糖醇预防CDI以及rCDI。

布拉酵母菌可分泌丝氨酸蛋白酶，抑制艰难梭菌产生毒素A和毒素B。一项前瞻性对照研究[22]中，接受抗菌药物的住院患者再每天服用2次布拉酵母菌胶囊，结果显示CDI发生率从3.6%降至1.5%。

目前，有关益生菌治疗rCDI及其不良反应的临床研究相对较少。因此，需开展更多关于益生菌对CDI治疗效果的临床研究。益生菌具有菌株特异性，目前有必要选择和确定最佳的益生菌菌株[23]。故应谨慎使用益生菌[24]。

②噬菌体：人体肠道中约存在1015个噬菌体，具有靶向特异性和裂解细菌的特点，对肠道菌群的影响较小[25]。phiCD5763是一种能侵入艰难梭菌标准菌株630并繁殖的功能性噬菌体[26]。Zuo等[27]对CDI患者和健康对照组的粪便样本进行宏基因组测序比较，结果显示CDI患者有尾噬菌体多样性、丰度较低。当供体粪便中有尾噬菌体多样性、丰度高时，FMT的疗效更佳。由此可见，噬菌体在恢复肠道菌群稳态中发挥重要作用，有可能改变宿主菌群的组成和功能。

③其他：白念珠菌是一种能在胃肠道中存活较长时间的条件致病菌[28]。Markey等[29]发现，白念珠菌定植可增强小鼠保护性免疫应答。感染白念珠菌后的CDI小鼠给予艰难梭菌灌胃，其IL-17A表达高于未感染白念珠菌的CDI小鼠。白念珠菌可能通过细胞因子IL-17A降低CDI小鼠的死亡率。白念珠菌还可恢复肠道菌群多样性，降低小鼠对艰难梭菌的易感性。

3. 肠道菌群代谢产物治疗

①细菌素：活的益生菌可有效防治CDI，但免疫功能高度受损或黏膜屏障功能受损的患者使用活菌存在一定风险，应用肠道菌群产物抑制艰难梭菌定植避免宿主暴露于活菌是治疗CDI的一种新策略。细菌素是由30～60个氨基酸组成的阳离子小分子，具有杀菌或抑菌作用，可干扰细菌细胞壁合成，导致细菌死亡苏云金杆菌产生的一种细菌素对抑制艰难梭菌生长具有特异作用且对肠道菌群多样性无明显影响[30]。此外，艰难梭菌CD4可产生R型细菌素，新型结合蛋白可替代R型细菌素天然受体结合蛋白成为改良的R型细菌素，这种细菌素可选择性地杀死RT027型艰难梭菌，能在不破坏肠道菌群的前提下防治CDI[31]。

②BSH和7α-脱氢酶：肠道菌群通过产生BSH和7α-脱氢酶参与胆汁酸代谢而影响艰难梭菌生长。次级胆汁酸如鹅脱氧胆酸可抑制艰难梭菌芽孢萌发[32]。拟杆菌门可通过分泌BSH介导胆汁酸代谢抑制艰难梭菌的生长[33]。BSH还可通过介导DCA抑制艰难梭菌芽孢萌发，分泌BSH有助于FMT治疗rCDI。厚壁菌门如毛螺菌科、疣微菌科、劳特菌科可通过产生7α-脱氢酶将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸，7α-脱氢酶可抑制艰难梭菌芽孢萌发[4,34]。

③UDCA：UDCA具有良好的抗炎以及保护细胞的作用[35]。UDCA对艰难梭菌的营养细胞以及芽孢萌发均有抑制作用。有研究发现，1例CDI患者接受抗菌药物以及FMT治疗后疗效不佳，而口服UDCA 10个月后未复发。抗菌药物与UDCA联合使用为FMT疗效不佳的CDI患者提供了新的治疗思路[36]。

④SCFAs：拟杆菌门和厚壁菌门在将碳水化合物和氨基酸发酵成SCFAs的过程中发挥重要作用[4]。丁酸盐在维持肠上皮完整性和肠道免疫稳态中发挥重要作用，可减轻肠道炎症反应和减少细菌移位，保护CDI小鼠肠上皮免受艰难梭菌毒素的侵害[9]。膳食可改变肠道菌群。摄入膳食纤维的CDI小鼠肠道菌群多样性以及丰度增加，同时CDI的患病率降低[37]。

三、结语

预防CDI的前提是避免滥用抗菌药物。传统抗菌药物治疗CDI有一定疗效，但会使人体肠道菌群发生改变，肠道菌群失调可能会导致更多疾病的发生。目前，恢复肠道菌群稳态的方法，如FMT能有效治疗rCDI，但存在安全隐患，供体选择也是一大难题；益生菌治疗CDI已用于临床，但治疗CDI最佳的菌种和治疗剂量尚未达成共识；肠道菌群代谢产物治疗CDI缺乏随机、双盲、前瞻性临床试验，应扩大样本量进一步行临床试验。今后应着重研究微生物靶向治疗，进行个性化诊疗措施。可考虑抗菌药物联合微生物或肠道菌群代谢产物靶向治疗，通过恢复肠道菌群稳态来提高肠道菌群多样性和功能有望成为未来治疗CDI的辅助手段之一。