基于腦腸軸理論探討糞菌移植治療肌萎縮側索硬化癥

★ 宋楚君 羅原 段瑞娟 孫思瑩 楊青露 閆炳蒼（.陜西中醫藥大學 陜西 咸陽 7000；.西安中西腦病醫院 西安 70000）

肌萎縮側索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一種特發性、致命性的神經退行性病變［1］，始于四肢，逐漸侵襲全身肌肉，臨床癥狀包括肌腱反射亢進、肌張力增高、肌肉萎縮、肌無力、肌束顫動、腱反射喪失等。當代醫學分析得出，導致ALS 的原因或許有很多，比較突出的是遺傳基因突變、非自主細胞毒性、氧化應激、氨基酸興奮性毒性、自身免疫、神經營養因子缺失等因素［2］。在我國，ALS 的發病率較低，病情進展快，預后差，中位生存期僅有2～3 年［3］。現在ALS 常用的藥品是依達拉奉和利魯唑，這2 種藥品經由美國的食品藥品監管局認可［4］，藥品價格昂貴，不能終止病情發展，給患者及其家庭造成了嚴重的經濟負擔和心理負擔，為ALS 患者尋求新的治療方法已成為醫學界關注的焦點之一。隨著腦腸軸理論的興起，ALS 的胃腸道癥狀引起學者們的注意。研究發現，超過一半的ALS 患者患病期間存在便秘［5］、胃排空延遲［6］等癥狀，且帕金森病［7］、阿爾茲海默癥［8］、ALS［9］等多種神經系統疾病患者中都普遍存在著菌群失調。糞菌移植（fecal microbio tatransplantation，FMT）將健康人糞便中的正常腸道菌群移植到患者的腸道，從而治療相關疾病。本研究基于腦腸軸理論，探討利用糞菌移植治療ALS 的效果，為ALS 提供新的治療思路和方法。

1 中醫對ALS 的認識

中醫學將肌萎縮側索硬化癥多歸于 “痿證”范疇，認為該病是由于外感內傷等致病因素，傷及五臟精氣，精血虧虛，筋脈失養，肢體肌肉弛緩不收，不能隨意運動，甚至癱瘓失語。在古代醫籍中有很多與痿證相關的描述，《黃帝內經》首次系統地闡述了痿證的病因病機及治療原則。《素問·痿論》將痿證按照不同發病部位而分為皮、脈、肉、筋、骨五痿，并開創性地提出了“治痿獨取陽明”的基本原則，這不僅成為當時治療痿證的重要法則，而且奠定了現代中醫治療本病的理論基礎。正如原文所載：“論言治痿者獨取陽明何也？岐伯曰：陽明者，五臟六腑之海，主潤宗筋，宗筋主束骨而利機關也。”陽明之經，多氣多血，充盈五臟六腑，榮養筋脈，束利關節。現代醫學研究發現，ALS 主要的發病部位在脊髓前角，《靈樞·海論》言“腦為髓之海”，人體先天之精氣化生為髓，充而為腦，主宰人體一切生命活動，賴以后天之精的濡養。《靈樞·本輸》曰：“大腸小腸，皆屬于胃，是足陽明也。”《儒門事親》載：“胃為水谷之海……精化則髓充，髓充則足能履也。”后天之精需要在脾胃與腸道的共同作用下將飲食物轉化為水谷精微物質，充養骨髓，外達皮毛筋肉、四肢百骸，內養五臟六腑，脾胃與腸道功能減退則運化無力，氣血津液乏源，無以滋養先天，筋骨肌肉失于充養，發為痿證。

2 腦腸相關的中西醫理論

2.1 中醫腦腸相關理論

中醫認為，人體是一個有機整體，各臟腑之間存在著經絡相通、生理相關、病理互為影響的關系。《靈樞·始終》中指出“病在上者下取之”，就體現了上病下取的整體觀治療原則。中醫雖沒有腦腸軸之概念，但腦腸相關理論在文獻中早有記載。

2.1.1 經絡互通 經絡具有運行氣血、溝通內外、聯系臟腑、營養全身的作用。腦在顱骨之中，胃腸居于下位，借助經絡彼此相連。《靈樞·經脈》有云：“大腸手陽明之脈，起于大指次指之端……上出于柱骨之會上，下入缺盆，絡肺，下膈，屬大腸；其支者，從缺盆上頸，貫頰。”小腸之循行在《靈樞·經脈》中記載：“其支者，從缺盆循頸，上頰，至目銳眥，卻入耳中。其支者，別頰上顴，抵鼻，至目內眥。”腸道通過經絡及其分支與腦緊密連接，除了經絡以外，6 條陽經與頭面部通過經脈、經別、經筋相連，手陽明大腸經之經別“入耳合于宗脈”，而其經筋“上左角，絡頭，下右頷”，進一步加強了彼此之間的聯系，故調節胃腸道功能可以達到治療腦部疾病之目的。

2.1.2 生理互用 《靈樞·經脈》曰：“人始生，先成精，精成而腦髓生。”腦為元神之府，藏腦髓，主宰人體之生命活動。《靈樞·平人絕谷》言：“神者，水谷之精氣也。”脾胃收納水谷運化而為精氣，是神能外在表現的物質基礎。《素問·靈蘭秘典論》言：“脾胃者，食廩之官，五味出焉。大腸者，傳道之官，變化出焉。小腸者，受盛之官，化物出焉。”食物的消化吸收賴以胃腸共同作用，將水谷化為精微物質，并輸送至全身，充養腦髓，其糟粕通過腸道排出體外。腦髓充則脾胃升降有序，運化傳導功能正常。《素問·六節藏象論》曰：“五味入口，藏于腸胃，味有所藏，以養五氣，氣和而生，津液相成，神乃自生。”腸胃運化腐熟水谷精微以生成氣血津液，氣血充盈才能濡養髓海、神機得用；反之，氣血不足，則髓海空虛、神機失用發而為病。

2.1.3 病理相關 腦與胃腸的經絡相連、生理互用決定了兩者之間利害攸關。《傷寒論》有諸多胃腸病引起煩躁、譫語、善忘等的記載，更進一步證實了“腦-腸”之間存在關聯。陽明腑證中，邪熱結聚于內，氣血經絡不暢，煩擾清竅，出現神志異常等癥狀。“陽明病多汗……大便必硬，硬則譫語”，陽明病里熱亢盛，耗傷津液，使胃腸干燥，大便難下，腑氣不通，濁邪上逆，擾亂心神，導致譫語。“大便難而譫語者，下之則愈”，陽明腑實，腸中糟粕積聚，伴有譫語者，予以通下之法，通利大便，則譫語可愈。《傷寒論》曰：“陽明證，其人善忘者，必有蓄血。”陽明蓄血證乃病邪入里，熱邪與瘀血聚結，腸道失于傳導，邪氣上擾清竅，故善忘。再如葉氏所說“陽明脈絡空乏，不司束筋骨以流利機關，肩痛肢麻頭目如蒙，行動痿弱無力”，氣血是人體生命活動的基礎，陽明氣血虧虛則頭暈肢麻，肢體痿弱無力。

2.2 腦腸相關的現代研究

2.2.1 腦腸軸理論的現代起源 1931 年，VonEuler和Gaddum 偶然發現P 物質存在于馬腦和小腸中，經過探索得出，腸胃里面包含了大腦里面的大量活性肽，比如腦啡肽和神經降壓素等；而在大腦里面也發現了腸胃中的激素活性肽，比如蛙皮素和膽囊收縮素等［10］。PEARSE 等［11］認為對于肽類分泌細胞而言，神經外胚層是腸胃以及大腦的共同來源。腸神經系統的概念是在1921 年被第一次提出的，英國劍橋皇后學院在1989 年舉辦了腦腸聯系的探討會議，主要研究了關于其神經解剖和作用以及病理等，在神經胃腸病學建立以后，確定了腦腸軸的定義。

2.2.2 腦腸軸的作用機制 現代醫學認為，神經系統對胃腸道調控是在3 個層次的相互作用下實現的，第一個是中樞神經系統（CNS），第二個是自主神經系統（ANS），第三個是腸神經系統（ENS）。還有下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸對胃腸道也有重要作用。

ENS 是一個由胃腸道中感覺神經元、中間神經元和運動神經元構成的大型神經網絡，它可以通過合成和釋放多種腦腸肽，把胃腸道和CNS 連接起來，包括了黏膜下神經叢和肌間神經叢。ENS 可以獨立運行，沒有CNS，同樣能進行腸胃的調節，俗稱“腹腦或第二大腦”。 ENS 對胃腸的調控包括以下幾方面：首先是胃腸運動與分泌，其次是腸道的血流量，然后是腸道的上皮輸送，最后是腸胃的免疫功能以及調節炎癥的功能。腸黏膜的調節影響著ENS，其中主要有黏膜通透性和黏膜細胞的增加與繁殖，還有建立腸道屏障。ENS 也可通過投射神經元的輔助，將胃腸道的感覺信號傳送到交感神經節以及CNS。

ANS 調整腸胃主要通過交感神經以及副交感神經來實現。交感神經能夠抑制胃腸道運動，副交感神經相反，對胃腸道起興奮作用。有研究表明，當迷走神經興奮時，則會抑制胃腸道運動［12］。交感及副交感傳出神經介導軀體感覺對胃腸道的反應，2 條傳出神經通路靶向目標是腸神經節。

CNS 把接收到的信息轉化為神經信號，輸送到胃腸道，從而調節胃腸道的功能，而胃腸道則通過腸神經系統對CNS 產生反應，影響CNS 的運動和感覺活動，在這一過程中，腸道菌群起著至關重要的作用。CNS 調節胃腸道的關鍵是中樞神經把接收到的內外刺激進行整理合并，經過神經以及內分泌體系，向下傳輸給胃腸細胞或者下腸道神經叢。胃腸調控也受到腦邊緣系統的影響，腸胃接受心理刺激則通過情緒應激系統來傳輸。

腸胃受HPA 調控的主要表現是炎癥和應激反應。慢性應激能夠升高腎上腺皮質酮，增加胃酸的分泌，降低胃黏液，導致胃腸道中小血管的痙攣反應，損壞胃黏膜；HPA 軸興奮能夠使得身體對外界的刺激更加敏感。除此之外，下丘腦-自主神經系統軸（HANS 軸）同樣能夠調節腸胃活動。

3 腸道菌群

人類胃腸道中寄居著數以萬億計的細菌，影響腸道的免疫力和消化能力、腸道運動和敏感性。腸道菌群及其代謝物可能參與調節行為和大腦過程，包括壓力反應、情緒行為、調節疼痛、攝取行為和大腦生物化學等［13］。當機體受到來自外界的刺激時，腸道菌群紊亂則導致大腦的認知、行為、情感等功能異常。腸道菌群是腦腸軸的關鍵，通過參與機體的神經內分泌通路、免疫通路、代謝通路，以達到促進神經功能發育、干預機體免疫反應、維持血腦屏障通透性的作用。

3.1 神經內分泌通路

腸道菌群可以合成多種影響大腦和身體的神經遞質，比如去甲腎上腺素、γ-氨基酸、乙酰膽堿、L-谷氨酸、5-HT 和多巴胺等。膳食纖維產生代謝產物短鏈脂肪酸，它可以參與5-HT 的分泌，具有保護中樞神經系統神經元的作用［14］。腸道菌群能夠影響大腦功能，參與神經遞質的產生，如多巴胺和去甲腎上腺素［15］。研究表明，腸道菌群失調會影響腦源性神經營養因子的表達，在給予補充雙歧桿菌后，腦源性神經營養因子表達增加［16］。

3.2 免疫通路

腸道免疫系統的發育離不開腸道菌群的參與，先天性免疫和獲得性免疫均受到腸道菌群的影響，腸道相關淋巴組織的成熟是腸道菌群刺激先天免疫系統所獲得，獲得性免疫的激發依靠腸道菌群刺激免疫反應。生理條件下，腸道菌群可以刺激免疫系統，導致腸道處于 “低度生理炎癥”狀態［17］，在這種狀態下，可以抵御病原體的入侵。研究發現調節性T 細胞（Tregs）可以改善ALS 的進展［18］，可能的機制為Tregs 可以抑制ALS 中的神經毒性，T淋巴細胞和小膠質細胞對CNS 的耐受力和免疫特權有益［19］。在ALS 的病情進程中，小膠質細胞被激活，發生M2 到M1 的表型轉換，其中M1 表型具有神經毒性，而M2 表型具有神經保護作用。相較于其他非炎癥性神經系統疾病，ALS 患者促炎癥表型明顯升高，具體表現為血清及腦脊液中IL-17和IL-23 的升高［20］，而有著抑制效應的Tregs 增殖能力卻明顯下降［21］。

3.3 代謝通路

腸道菌群產生的短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）、煙酰胺（nicotinamide，NAM）、內毒素等代謝產物，透過血腦屏障對CNS 產生影響。SCFAs 包括了甲酸、乙酸、丙酸以及異丁酸等，是將腸道中未消化的膳食纖維進行發酵得到的。SCFAs可以影響腸道免疫功能，通過激活GPCRs，抑制蛋白去乙酰化酶，作用于白細胞和內皮細胞［22］，還可以維持血腦屏障完整性，介導營養物質和分子從體循環到大腦的調節轉移，對大腦發育和CNS 的穩態起著關鍵作用［23］。煙酰胺同樣具有神經保護的作用，它是維生素B3的煙酰形式。

3.4 腸道菌群對ALS 的影響

一般情況下，正常人大多數腸道微生物在門水平可分為六大類，主要有厚壁菌門、疣微菌門、放線菌門、變形菌門、擬桿菌門以及梭桿菌門［24］，其中以厚壁菌門和擬桿菌門居多，厚壁菌門與擬桿菌門的比例可以用來衡量胃腸道健康程度［25］。瑞典國家登記處的1 項回顧性研究認為，重復使用抗生素與患ALS 的風險呈正相關，可能的機制在于抗生素導致的腸道菌群失調［26］。安丙辰團隊對照觀察8 名ALS 患者與8 名健康個體腸道菌群發現，相比較健康人群，ALS 患者腸道菌群的生物多樣性降低，厚壁菌門比例升高，擬桿菌門的百分比降低［27］。腸道生化信號的傳導和消化功能需要完整的腸道緊密連接結構，同樣離不開腸黏膜屏障的調節。有動物研究表明， G93A 系列小鼠與野生小鼠相比糞便中的菌群有所不同，作用為感知微生物并且分泌抗菌肽的腸上皮細胞paneth 細胞數量增加，并且在ALS 癥狀出現之前，就已經出現腸道菌群失調，腸道緊密連接結構也有不同程度的受損，還有腸道通透性有所增加［28］。BLACHER 等［29］發現，SOD1 小鼠在出現癥狀前，不同的腸道細菌對疾病的進展有著不同的影響，比如黏液性阿克曼氏菌可以改善癥狀，而遠端擬桿菌和扭鏈瘤胃球菌對ALS 有害。如ZHANG 等［30］通過動物實驗得出，SOD1G93A 系列小鼠產生丁酸鹽的細菌數量減少，在補充丁酸鹽后，G93A 系列小鼠推遲了ALS的癥狀出現時間，同時增加了壽命。丁酸鹽處理的SOD1G93A 系列小鼠在轉棒試驗中出現跌倒潛伏期延長，SOD1G93A 聚集減少和GFAP 表達降低。GOTKINE 等［31］發現，經NAM 治療的小鼠，運動功能有明顯改善，并且生存率也有所提高。不難發現，無論是動物模型還是臨床研究，都提示ALS 患者可能存在一定程度上的腸道菌群失調，通過進一步研究腸道菌群影響ALS 的機制，便于尋找ALS的治療新方向。

腸道菌群對大腦的作用是一個復雜的過程，上述研究提示了ALS 與腸道菌群的相關性，干預腸道菌群或許可以成為治療ALS 的新方法，例如口服補充益生菌、細菌衍生代謝產物等可對ALS 產生有益的影響，然而這些方法存在著作用途徑單一的特點，FMT 作為調節腸道菌群的新方法，對于消化系統疾病具有明顯的優勢，已經被復發性艱難梭菌感染臨床指南推薦［32］。目前研究證實，FMT 對于神經系統疾病也有一定的作用，XUE 等［33］報道了FMT 治療PD 的臨床研究，對2 組患者分別進行結腸FMT 及鼻腸FMT 治療后，患者的癥狀均得到緩解。

4 糞菌移植治療ALS

1958 年，美國醫生Eiseman 通過糞菌移植使得偽膜性小腸結腸炎被治愈，這是西方國家最早使用FMT 的記錄［34］。很早之前，中醫就利用糞便來治病，東晉年間，葛洪《肘后備急方》中提到可以通過人糞以及雞糞治療腹瀉和食品中毒［35］。后世醫家在此基礎上，鉆研糞便的性味及炮制方法，多認為金汁藥性苦寒，善于清熱解毒，對于熱毒熾盛之神昏尤為見效。如《本經逢源》記載：“金汁得土氣最久，大解熱毒，故溫熱時行昏熱勢劇者，用以灌之，下咽其勢立減。”現如今，FMT 已經有了飛速的發展，將健康人群的腸道菌群利用現代技術分離出來，再通過消化道內鏡或者膠囊的途徑移植到患者體內，已經被廣泛運用于消化系統、神經精神類等其他疾病治療中。

目前關于FMT 治療ALS 的RCT 研究只有1 項，來自意大利摩德納大學正在進行的臨床RCT（臨床試驗號：NCT0376632），他們計劃招納42 名ALS患者，將2 組受試者以2∶1 的比例分為28 名接受FMT 治療和14 名接受安慰劑治療，2 組患者均于試驗前和治療6 個月后接受上消化道內鏡檢查和小腸活檢，治療組通過鼻腔腸管將糞便輸注，安慰劑組不接受治療。供體的選擇需排除不良生活習慣和風險行為、重大已知疾病、近期使用可能干擾腸道菌群狀態的伴隨藥物、表明胃腸道疾病或其他重要疾病的臨床癥狀以及已知神經退行性疾病或其他自身免疫性疾病的個人或家族病史，此外還需進行糞便和血清學篩查。FMT 的糞便由供體根據標準程序獲得艱難梭菌感染，糞便微生物群在鹽水溶液中稀釋200 mL，以30 mL/min 的速度輸注。主要觀察治療組與對照組外周血和腸道黏膜中T 調節細胞（Tregs）的變化，FMT 是否增加Tregs 數量，以及血液和腸道組織樣本中T 細胞亞群頻率的變化、腦脊液中神經絲水平的變化、促炎細胞因子與T 細胞增殖分化相關細胞因子水平的變化、微生物群特征的變化、FMT 的安全性和患者的耐受性等次要觀察指標。

5 展望

近年來隨著人們對腸道微生態及代謝組學相關理論認識的深入，越來越多的學者開始關注到腸道菌群失調可能影響多種疾病。由于ALS 患者后期飲食及臥床等原因的影響，出現不同程度的胃腸道癥狀，但還有一部分患者在ALS 癥狀出現之前，就已經有了胃腸道不適，此方面尚未引起足夠重視。盡管糞菌移植在治療難治性胃腸道疾病方面已經取得了顯著的成果，但由于ALS 為罕見病，患病人數不多，生存時間不長，利用FMT 治療ALS尚處于探索研究階段。尤其是ALS 的腸道微生物研究，大多停留在動物試驗階段，而ALS 動物模型并不能完全代替ALS 患者，況且已經報道的臨床研究，目前也存在樣本量少，研究結果不盡相同的特點。然而，目前研究已經證實了ALS 與腸道菌群的關系，通過干預腸道菌群代謝物，比如補充丁酸鹽和煙酰胺，改變疾病的進程，無疑是為ALS 的治療提供了新的治療方向。糞菌移植中關于糞菌的種類、用量以及給藥途徑等具體細節，有待進行大樣本、多中心的臨床研究。