功能性便秘與腸道菌群的關系及其微生態治療研究進展

賈增增，徐月姣，李 吉，何若沖

(1.山西醫科大學研究生學院，太原 030001； 2.山西醫學科學院山西大醫院普通外科，太原 030032)

功能性便秘(functional constipation，FC)指生理、心理和社會因素相互作用產生，腸鏡檢查無明顯器質性病變的功能性疾病。臨床表現為排便費力，排干硬便，排便不盡感，排便時肛門直腸堵塞感，需要手法輔助排便以及排便頻率少于每周3次。根據羅馬Ⅳ的診斷標準，有上述2個或2個以上癥狀即可診斷FC，且頻度閾值統一設定為“1/4以上的排便或周數”存在癥狀[1]。某些人群FC的患病率高達20%，并可發生在兒童、成人和老年人，不僅造成患者生理功能下降，還會導致不同程度的心理障礙，嚴重影響生活質量[2]。FC的病理生理機制復雜，目前確切病因尚未明確，臨床治療具有挑戰性。腸道菌群是機體的重要組成部分，細菌數量幾乎是人體細胞總數的10倍，種類達1 000多種[3]。腸道菌群與FC之間相互影響，尤其是“腦-腸-菌”軸概念的提出，在一定程度上有助于FC病理生理機制的闡釋[4]。此外，有研究表明，微生態治療作為FC的新型療法亦有明確的療效[5]。現結合國內外最新研究成果，對FC患者腸道菌群改變、腸道菌群調節腸動力、FC微生態治療方面的研究進展予以綜述。

1 FC患者腸道菌群改變

FC患者的腸道菌群組成在種類和數量上較健康人群有顯著差異。絕大多數腸道菌群不可培養，傳統培養依賴型研究方法不能完全反映真正的腸道菌群組成。隨著分子生物學技術的發展以及高通量測序技術的出現，對FC患者腸道菌群組成的研究也逐漸精確。Feng等[6]應用實時熒光定量聚合酶鏈反應技術分別檢測FC患者糞便標本和結腸黏膜菌群發現，糞便標本中雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬水平明顯低于健康人群，結腸黏膜中雙歧桿菌屬也存在相同的變化。此外，一項羅馬基金會的研究報告顯示，便秘型腸易激綜合征患者腸道菌群改變主要表現為雙歧桿菌屬、梭菌屬和柔嫩梭菌屬的顯著減少，以及擬桿菌屬和腸桿菌科的顯著增高[7]。雙歧桿菌屬、乳桿菌屬等厭氧菌是人體優勢菌群，同時也是人體益生菌群，提示FC的發生、發展可能與益生菌群減少有密切關系。Zhu等[8]運用16S核糖體RNA焦磷酸測序技術對兒童FC患者和健康兒童糞便標本菌群的檢測，未見兒童FC患者雙歧桿菌屬數量明顯減少。另一項研究也表明，兒童FC患者糞便雙歧桿菌屬和梭菌屬水平顯著高于健康對照組[9]。這與上述FC患者雙歧桿菌屬的顯著減少存在矛盾，提示成人與兒童FC患者腸道菌群變化存在區別。目前，只有少數研究系統分析了兒童FC患者的腸道菌群組成，因此應謹慎將成人的研究結果直接推斷于兒童。

FC患者存在的腸道菌群失調可通過影響生理活性物質和腸道微環境進一步影響腸功能。但在不同研究中，FC患者腸道菌群的改變缺乏一致性，甚至出現相反的結論，可能是不同細菌定量研究方法和其他因素(如患者飲食和表型特征等)的影響。大多數研究是通過對糞便菌群的分析完成對腸道菌群的評估，并不能完全代表腸道內的菌群組成。相較于糞便菌群，附著于黏膜處的菌群更能反映腸道菌群的組成，也更能體現對黏膜上皮的調節功能。Parthasarathy等[10]對FC患者糞便菌群和乙狀結腸黏膜菌群分別進行操作分類單元聚類分析和多樣性分析發現，黏膜的菌群構成與FC癥狀關系更為密切。因此，制訂相關標準完善腸道菌群的定量研究方法可使有關FC患者腸道菌群改變的研究更為精確。

2 腸道菌群調節腸動力

腸動力障礙是FC的最常見原因。目前，治療FC藥物大多通過促進腸動力發揮治療作用，如臨床常用的普魯卡比利就是通過激活5-羥色胺受體增強胃腸道中蠕動反射盒推進運動模式。腸道菌群可通過各種途徑調節腸動力，對FC的發生、發展起重要作用。目前，大多數針對腸道菌群調節腸動力的研究都是基于無菌動物的研究。一項對無菌大鼠腸道內移植特定菌群的研究表明，嗜酸乳桿菌屬和雙歧桿菌屬可降低消化間期移行性復合運動周期，并加快小腸運動，但藤黃微球菌和大腸埃希菌則表現出抑制作用[11]。Barbara等[12]提出，腸道菌群至少具有自身發酵代謝產物、參與胃腸激素和神經內分泌因子產生以及調節腸道免疫系統3種調節腸動力的機制。

2.1腸道菌群自身發酵代謝產物的作用 腸道菌群可通過發酵腸腔內的底物產生一系列代謝產物，包括膽汁酸、短鏈脂肪酸、硫化氫和甲烷等，這些產物通過作用于腸壁影響腸動力。某些腸道菌群分泌的膽酸鹽水解酶可將肝臟產生的膽汁酸代謝成非結合膽汁酸，而非結合膽汁酸可以促進腸動力，并在一定情況下誘導膽汁酸相關性腹瀉[13]。短鏈脂肪酸是共生菌群代謝可溶性膳食纖維的主要活性產物，包括乙酸、丙酸和丁酸等，可通過與腸嗜鉻細胞表面的G蛋白偶聯受體結合，上調5-羥色胺，從而促進腸蠕動。Bhattarai等[14]研究發現，移植人源性腸道菌群無菌大鼠腸腔內5-羥色胺明顯上調，并發現該變化由乙酸作用所致。此外，腸道菌群代謝底物產生的氣體也可影響腸道平滑肌收縮，并與腹痛腹脹密切相關，其中硫化氫與胃腸道疾病的關系最為密切。有研究表明，給予外源性硫氫化鈉(硫化氫供體)可抑制胃腸道蠕動，誘導平滑肌擴張[15]。甲烷也可影響腸動力，有研究顯示，慢傳輸型FC患者呼出氣體中的甲烷含量升高，而正常傳輸型FC患者和健康人群呼出氣體中的甲烷含量正常，表明甲烷可能會降低腸動力[16]。

2.2腸道菌群參與神經內分泌因子和胃腸激素的產生 神經內分泌因子是由神經末梢分泌的高效能多肽類物質，又稱神經肽，主要與神經系統共同調節消化器官的運動、分泌和吸收。與腸道菌群有密切關系的神經肽包括5-羥色胺、血管活性腸肽以及P物質等，其中5-羥色胺可刺激消化道平滑肌收縮，血管活性腸肽在消化系統的主要作用是舒張平滑肌。Yano等[17]研究發現，產芽孢細菌尤其是梭菌屬定植于腸道可促進腸嗜鉻細胞分泌5-羥色胺，進而促進胃腸道蠕動。傅麗霞[18]的研究發現，雙歧桿菌四聯活菌片可升高血清血管活性腸肽水平、降低P物質水平，能較快并持久緩解腹瀉型腸易激綜合征患者的癥狀。5-羥色胺和血管活性腸肽在生物體內具有雙重作用，既是神經肽，又是胃腸激素，不僅存在于腸神經系統，也存在于中樞神經系統，對機體發揮多種作用。胃腸激素是由機體內分泌器官和腸道內分泌細胞產生的胃腸肽，其中與腸道菌群密切相關的胃腸激素有生長抑素和胰高血糖素樣肽1等。Lenard[19]首次發現枯草芽孢桿菌可以促進生長抑素分泌，而生長抑素對胃腸運動和消化道激素的分泌均有一定的抑制作用。胰高血糖素樣肽1由腸道L細胞分泌，可延緩胃排空和腸蠕動，Breton等[20]的研究發現，腸內灌注大腸埃希菌屬增殖對數期蛋白液能引起無菌小鼠血清胰高血糖素樣肽1水平升高。可見，腸道菌群可影響神經內分泌因子和胃腸激素的產生，參與調控腸動力。

3 FC的微生態治療

3.1益生菌 益生菌指可在適當劑量下給宿主帶來健康益處的活菌劑或死菌劑，目前公認的益生菌包括雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、酪酸梭菌、腸球菌以及布拉酵母菌等。一項Meta分析表明，益生菌可明顯提高FC患者的每周排便次數，目前已被廣泛用于FC患者的替代治療[23]。益生菌改善FC的機制為：①調節患者腸道菌群平衡；②益生菌代謝物改善腸道感覺運動功能；③增加短鏈脂肪酸產生，降低腸腔pH值，改善腸道環境。一項大型隨機對照研究證實，攝入有效劑量的植物乳桿菌和短雙歧桿菌可以顯著緩解FC患者的排便困難[24]。但另一項隨機對照研究表明，單獨使用乳酸雙歧桿菌NCC2818對治療FC無效，可能與人體腸道菌群的多樣性有關[25]。有益菌群之間的相互作用，如酪酸梭菌可通過其代謝產物丁酸改善腸道環境，從而促進雙歧桿菌等其他有益菌群的生長[26]。由此可見，補充單一益生菌并不能發揮其最大效應，現臨床常用的雙歧桿菌乳桿菌三聯活菌片(金雙歧)與雙歧桿菌三聯活菌膠囊(培菲康)均屬于包含多種益生菌的復合物。

益生菌已被廣泛用于FC的治療，但安全性仍有待確定。腸黏膜屏障功能不全時，益生菌活菌制劑可能通過腸黏膜屏障引起全身膿毒癥。Young和Vanderhoof[27]曾報道2例因益生菌治療短腸綜合征引起乳酸桿菌菌血癥的病例。此外，Besselink等[28]對急性重癥胰腺炎患者預防性鼻飼益生菌產品(嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、唾液乳桿菌、乳酸乳球菌、兩歧雙歧桿菌和乳酸雙歧桿菌混合物)的研究發現，使用益生菌產品并沒有降低感染性相關并發癥的發生率，反而增加了死亡風險。目前暫無益生菌在FC治療中并發癥的報道，但是益生菌使用前評估患者的腸黏膜屏障功能仍十分重要。

3.2益生元與合生元 益生元指能夠被宿主體內菌群選擇性利用并轉化為有益于宿主健康的物質，能夠刺激腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌的生長繁殖[29]。乳果糖、低聚果糖、低聚半乳糖和低聚木糖等益生元現已被廣泛應用，此外，纖維和纖維補充劑在FC治療中也可發揮益生元的效應。一項臨床試驗表明，每日補充菊粉(一種低聚果糖)能夠軟化兒童FC患者的糞便硬度[30]。另一項臨床試驗也表明，菊粉能夠顯著增加成人FC患者的排便次數、軟化糞便，提高生活質量[31]。益生元在結腸被菌群代謝生成的短鏈脂肪酸作為代謝底物可降低腸道pH值，改善腸功能。合生元是適當的益生菌和益生元的組合，能夠提高益生菌的生存率，并調節腸道菌群平衡，對FC有積極的治療作用。一項Meta分析表明，合生元對改善FC患者癥狀的效果較安慰劑好(治療失敗的相對風險為0.78，95%CI0.67～0.92)[32]。另一項Meta分析表明，益生元(特指低聚半乳糖)與合生元(特指益生菌與低聚果糖的組合)能夠增加FC患者的排便次數并軟化糞便[33]。

綜上所述，益生元對FC具有調節作用，但盲目攝入仍存在潛在風險。Liu等[34]對35名健康青年的臨床試驗發現，低聚果糖和低聚半乳糖可能會減少腸道內產丁酸菌的數量，進而影響葡萄糖代謝。因此，對益生元生理作用的充分研究可避免FC治療過程中相關不良反應的發生。

3.3糞菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT) FMT是將健康人糞便中的功能菌群，通過鼻胃管、鼻腸管、腸鏡、灌腸或口服膠囊等多種方式移植到患者腸道內，重建腸道菌群多樣性，從而達到治療胃腸疾病的目的。1958年，FMT被用于治療偽膜性結腸炎，目前FMT作為一種可靠有效的方法已被用于艱難梭菌感染的治療，并嘗試用于FC的治療。我國現代標準的FMT開始于2012年張發明等[35]對“糞菌移植”的翻譯和推介，現以李寧教授為核心的腸道微生態診療團隊將FMT進一步推廣。田宏亮等[36]對15例FC患者進行連續3 d的糞菌膠囊治療，并隨訪12周發現，FC的臨床緩解率和治愈率分別達53.3%和40.0%，排便頻率增加[(2.2±1.5)次/周比(3.1±2.1)次/周]，糞便性狀Bristol評分降低[(6.7±1.3)分比(5.1±1.8)分]，Wexner便秘評分明顯下降[(13.7±3.5)分比(10.1±2.3)分]，胃腸生活質量表評分升高[(87.2±14.6)分比(110.9±10.5)分]，并且沒有發生明顯的不良事件。李寧等[37]通過對276例接受FMT治療的FC患者進行回顧性分析發現，FC的臨床緩解率和治愈率分別達67.4%和40.2%。隨著臨床經驗的不斷積累，醫務工作者將FMT與其他治療方法結合可進一步提高療效。劉巧云等[38]采用FMT聯合聚乙二醇治療35例頑固性FC患者發現，患者臨床癥狀顯著改善。運動是一種經濟、簡便的改善FC患者癥狀方式，若將運動與FMT有效結合可以明顯提高患者生活質量。

FMT的總體治療效果安全有效，并發癥較少，多為暫時性腹瀉、惡心、腹痛、腹脹等，多在2 d內消失。目前，由于缺乏糞便篩選、處理和植入等操作流程的統一標準，FMT過程帶來未知病原體感染的風險仍較大，導致其治療有效性和安全性的報道不一。但隨著研究的不斷深入以及相關方法學的不斷完善，未來FMT治療FC將有廣闊的應用前景。

4 小 結

腸道菌群改變在FC發病機制中至關重要。目前，相關研究大都是基于糞便菌群，但實際附著于黏膜處的菌群更能反映腸道菌群的組成，與FC關系更為密切，可見未來研究應著重于更為精確的黏膜菌群而非糞便菌群。人體腸道菌群種類繁多，不同菌群之間可相互作用，目前關于FC與腸道菌群的研究大都基于獨立的菌屬或菌種，而忽略不同菌群之間的相互影響，故應致力于菌群之間相互作用的研究，以更好地闡述FC的發病機制。與傳統治療相比，FC微生態治療具有效果好、并發癥少等優勢，但不可忽視安全性問題，臨床實踐和治療流程的標準化對FC的益生菌、益生元及FMT等微生態治療有重要意義。