【专题论坛】靶向肠道微生态的炎症性肠病治疗进展

文献来源：中华炎性肠病杂志，2024年第8卷第5期

作者：邢孟泽  何真

作者单位：中山大学附属第六医院普通外科（结直肠外科）  广州市黄埔区中六生物医学创新研究院  人体微生态与老年慢性疾病教育部重点实验室

通信作者：何真

引用本文：邢孟泽,何真. 靶向肠道微生态的炎症性肠病治疗进展[J]. 中华炎性肠病杂志（中英文）,2024,08(05)：350-357. DOI:10.3760/cma.j.cn101480-20240820-00095

炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一组病因和发病机制尚未明确的肠道非特异性炎性疾病，主要包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn's disease，CD）。目前，IBD的主流治疗药物包括氨基水杨酸类制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂、生物制剂和小分子药物等。上述药物主要通过调节免疫达到治疗效果，然而，这些药物的有效性及安全性不够理想，制约了疾病治疗效果。因此，寻找新的治疗靶点是IBD研究领域亟待解决的问题。

近年来，随着组学技术的发展，肠道微生态在IBD发生发展中的作用逐渐得到重视 [ 1 ]。肠道微生态是指肠道内各种微生物形成的群落与人体相互作用构成的生态系统，其微生物组成包括细菌、真菌、病毒以及少量古菌、原虫等。研究表明，肠道微生态及其衍生代谢物的紊乱与IBD的发生发展有着密切联系 [ 2 , 3 ]。因此，靶向肠道微生态的治疗将成为IBD的下一代治疗方式。本文总结国内外靶向肠道微生态治疗IBD的相关研究供参考。

FMT是一种将筛选出的健康供体的粪便通过各种方式移植到受体（一般为患者）消化道的治疗方式，目的在于重建患者的肠道稳态，使其达到或接近健康人的状态 [ 4 ]。目前已有不少FMT治疗IBD的研究。

一项澳大利亚的多中心临床试验将73例UC患者随机分为2组，一组接受经过筛选的混合供体粪便FMT（dFMT），另一组接受自体粪便FMT（aFMT）。参与者通过结肠镜进行FMT，治疗8周，接受dFMT的患者比接受aFMT有更高的无激素缓解率（32%比9%， P = 0.03），并且42%接受dFMT的患者在1年内均维持缓解状态 [ 5 ]。一项法国的随机对照试验（randomized controlled trial，RCT）显示，对于接受糖皮质激素治疗3周达到临床缓解的患者，在接受健康人FMT后第6周克罗恩病内镜下严重程度指数显著下降（ P = 0.03），而对照组无明显变化；接受FMT的患者血清C-反应蛋白无明显变化，而对照组显著上升（ P = 0.008）；接受FMT第10周，87.5%患者仍维持临床缓解，而对照组仅为44.4%（ P = 0.13） [ 6 ]。Paramsothy等 [ 7 ]开展的一项RCT显示，FMT后得到改善的IBD患者肠道内益生菌的丰度有所增加，更重要的是患者肠道内短链脂肪酸（short chain fatty acid，SCFA）和次级胆汁酸的合成水平也得到提升。这说明FMT不仅可以移植菌群的组成，还可以实现菌群相关代谢功能的宿主间转移。

FMT实施方式多样，如鼻空肠导管、胶囊制剂、灌肠等，然而，目前仍缺乏统一标准。此外，FMT的供体选择也是影响疗效的重要因素。因此，FMT的标准化的操作流程和质控环节仍需进一步研究。

益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，相比于FMT，益生菌治疗更加精准且安全。一项Meta分析指出，VSL#3（包含8种菌株的生物活性菌剂）和FMT治疗UC的疗效差异没有统计学意义，但相比于FMT，VSL#3治疗未见严重不良反应的报道 [ 8 ]。因此，益生菌疗法目前的应用更加广泛。

益生菌在肠道中主要发挥的作用是占领生态位、调节宿主肠道免疫和屏障功能 [ 9 ]。目前有多项研究证实双歧杆菌属（ Bifidobacterium） [ 10 ]、乳杆菌属（ Lactobacillus） [ 11 ]、芽胞杆菌属（ Bacillus） [ 12 ]等均可以通过上述机制使IBD患者受益。

目前益生菌主要在UC的治疗中取得较大突破。一项包含30例中重度UC患者的RCT显示，接受益生菌制剂（包含5种双歧杆菌和9种乳杆菌）的患者炎症评分显著降低，肠道局部炎症也有所缓解 [ 13 ]。另一项纳入13个RCT研究的Meta分析指出，对于已经获得临床缓解的UC患者，益生菌组的复发率显著低于安慰剂组（ P = 0.01），并且两组一般不良反应的发生率差异无统计学意义（ P = 0.20） [ 14 ]。另有一项研究探讨美沙拉嗪联合双歧杆菌三联制剂对UC的治疗效果，结果显示相比于单用美沙拉嗪治疗，接受联合治疗的患者疾病活动度降低，相关炎性指标改善，并且不良反应发生率显著降低 [ 15 ]。

然而益生菌疗法在CD中的疗效仍不明确。有团队研究了一种多菌株混合制剂（Symprove TM）对UC和CD的疗效，发现经过4周治疗，相比于安慰剂组，使用益生菌的UC患者粪钙卫蛋白水平显著降低（ P = 0.011），而CD患者无显著变化 [ 16 ]。另一项Meta分析表明，与安慰剂相比，益生菌制剂不能显著提高CD患者的临床缓解率（ RR = 1.06，95% CI：0.65 ~ 1.71） [ 17 ]。以上结果说明，益生菌在CD中的治疗作用仍需进一步探究。

尽管益生菌可以通过多种机制改善IBD的转归，但大多数益生菌的研究仍停留在实验和试验阶段，缺少确切的RCT证据。并且已上市的益生菌制剂大多用于辅助治疗，仍然不能成为独立于其他药物的一种治疗方法。因此，开发更多新型益生菌以及探讨益生菌的机制等仍是该领域未来的研究重点。

益生元是一种不能被宿主消化的成分，但可以进入肠道被肠道微生物（主要是细菌）发酵，改变肠道微生态的组成或功能，进而给宿主带来益处 [ 18 , 19 ]。

常见的益生元包括菊粉、低聚果糖、乳果糖、抗性淀粉等 [ 19 ]。益生元主要通过微生物的发酵发挥作用，大部分益生元可以被肠道的有益菌发酵为SCFA，SCFA进而发挥抗炎和促进黏膜愈合等作用 [ 20 ]。此外，益生元也可以改变肠道微生态的结构 [ 21 ]。在益生元的影响下，一些细菌之间存在"交叉喂养（cross-feeding）"的现象。在这个过程中，益生元被某些微生物代谢，而代谢产物又成为其他益生菌生长或代谢的底物 [ 22 ]。例如，有研究证实食用果聚糖会增加肠道中丁酸盐的浓度，但并不直接增加产生丁酸盐的细菌 [ 23 ]。

目前已有部分益生元进入临床试验。一项纳入轻中度UC患者的RCT显示，1-酮糖可以改善患者的炎症状况，同时可以调控肠道菌群 [ 24 ]。然而，另一项关于CD的研究却发现，低聚果糖或菊粉并不能改善CD患者的炎症，只能一定程度上修复肠道屏障 [ 25 ]。也有研究指出，低聚果糖可以使CD患者的树突状细胞由促炎向抗炎转变，但同样无法改善CD患者的肠道炎症 [ 26 ]。由于益生元主要通过益生菌发挥作用，因此益生元对CD的治疗效果不显著可能与益生菌治疗CD的疗效不确切有关。

作为益生菌疗法的延伸，益生元疗法克服了某些益生菌难以通过胃肠道、定植能力较差、停留时间不足等缺点，从而可以在调节肠道微生态平衡方面发挥更确切和持久的作用。另一方面，益生菌和益生元疗法在机制上有相似之处，不同的益生菌和益生元在功效上有互补之处，益生元可以促进特定益生菌定植，而益生菌又可以利用特定益生元发酵产生抗炎物质，因此，合生元疗法应运而生。

合生元是将益生菌和益生元混合使用的生物制剂，益生菌在益生元的帮助下可以更好在肠道中定植 [ 27 ]。尽管益生菌和益生元疗法在CD中的疗效仍不明确，但合生元疗法在CD治疗中展示一定潜力。有研究纳入35例活动期CD患者，结果显示，补充长双歧杆菌（ Bifidobacterium longum）和Synergy 1（一种菊粉/低聚果糖益生元）的患者，其组织学评分和疾病活动指数显著降低 [ 28 ]，说明合生元有望解决益生菌和益生元在CD患者中疗效不确切的问题。

益生元疗法目前仍处于研发阶段，其在IBD治疗中的作用研究大部分仍停留在动物实验阶段，少数进入临床试验的益生元制剂仍缺乏大规模的RCT研究进一步验证。尽管如此，益生元疗法及其衍生的合生元疗法仍旧展示出巨大的潜力，未来的研究应聚焦在探讨其治疗机制、开发新型益生元制剂以及与其他治疗方式联合使用等方向。

（一）饮食与肠道微生态紊乱

相关研究表明，IBD的全球发病率上升与饮食习惯向西方饮食模式转变有关，西方饮食主要表现为动物蛋白、脂肪以及加工食品过量摄入，而纤维、维生素等成分摄入较少 [ 29 ]。饮食结构对肠道微生态的组成有不可忽视的影响 [ 30 ]，因此饮食结构的改变与IBD患者肠道菌群紊乱有密切联系。

已有研究表明动物蛋白过量摄入与IBD的发生发展有关 [ 31 ]，高酪蛋白饮食可以通过引起肠道菌群的改变促进IBD的进展，具体表现为拟杆菌门（ Bacteroidetes）相对丰度增加，厚壁菌门（ Firmicutes）相对丰度降低 [ 32 ]。高脂饮食是IBD的另一危险因素 [ 33 ]，高脂饮食可以增加肠道内艰难梭菌（ Clostridium difficile）和黏附侵袭性大肠杆菌（adherent invasive Escherichia coli，AIEC）的丰度，并降低拟杆菌门、厚壁菌门和嗜黏蛋白阿克曼菌（ Akkermansia muciniphila）的丰度 [ 34 ]。

基于上述研究，饮食对肠道微生态的结构及功能有重要调控作用。因此，近年来各种针对肠道微生态调控的饮食疗法应运而生。

（二）饮食疗法

基于饮食结构对IBD病情进展的影响以及饮食-菌群相互作用的深入研究，越来越多的饮食疗法被用于治疗IBD。

1．全肠内营养（exclusive enteral nutrition，EEN）：EEN是指以流质营养制剂作为人体唯一营养来源而不添加任何额外饮食成分的喂养方式。EEN作为一种营养支持疗法，在CD诱导缓解中有重要意义 [ 35 ]。一项纳入46项EEN治疗儿童CD患者的Meta分析发现，经过EEN的治疗，患儿的儿童克罗恩病活动指数、炎症指标及各项生化指标均有所改善 [ 36 ]。

有研究表明，EEN可以通过改变CD患者肠道微生态结构及功能进而改善相关症状。研究发现，儿童CD患者在EEN治疗期间，肠道内 Blautia spp.的水平有所下降，提示 Blautia spp.可能在EEN治疗过程中发挥关键作用 [ 37 ]。笔者团队发现，EEN可以提高肠道内 Faecalibaculum rodentium（ F.rodentium）的水平，在机制上， F.rodentium可以合成组氨酸，促进肠上皮的迁移和愈合，起到缓解肠炎的作用 [ 38 ]。

EEN被广泛用于小儿IBD的治疗，但在成人IBD中的治疗效果存在争议 [ 39 , 40 ]，可能与不同个体对EEN治疗的依从性不同有关。

2．特定碳水化合物饮食（specific carbohydrate diet，SCD）：SCD是一种剔除饮食成分中的双糖和多糖成分，只选择单糖成分的饮食，不允许摄入谷物、乳制品和加工食物，用蜂蜜代替白糖。SCD的理论基础是部分多糖在人体消化道内不能被完全降解为单糖后吸收，而是直接到达结肠与肠道菌群接触，通过部分细菌的发酵作用转化为下游产物而影响肠道菌群 [ 41 ]，而单糖不需要酶的消化，因此限制了肠道菌群的发酵作用，进而降低了对肠道微生态的影响。

一项儿童前瞻性研究表明，在接受药物治疗的基础上，SCD可以缓解IBD的炎性指标，并且可以显著改变患者的肠道微生态结构 [ 42 ]。另外，SCD还可以改善CD患者的症状和生活质量 [ 43 ]。

SCD是一种较为严格的排他性饮食方案，虽然已有研究证明SCD具有其他饮食疗法少有的黏膜愈合作用 [ 44 ]，但患者的依从性较差仍是制约SCD疗效的重要因素 [ 43 ]。

3．地中海饮食（Mediterranean diet，MD）：MD是地中海沿岸居民的一种饮食模式，特点是大量食用蔬菜、水果、坚果、豆类、低加工谷物，适度食用鱼类和乳制品，少量食用红肉和甜食。研究表明MD可以降低心血管疾病、癌症等多种疾病的风险 [ 45 , 46 ]。近期有相关临床试验表明MD可以改善IBD的相关临床指标以及降低相关风险。一项纳入142例IBD患者的临床试验显示，在MD干预6个月后，患者的肝脏脂肪变性和体质量指数得到显著改善，并且疾病炎症程度和炎性标志物水平也显著降低 [ 47 ]。

在机制上，MD可以改变IBD患者肠道菌群的结构。一项针对CD患者一级亲属的大型人群队列研究表明，地中海饮食可以降低肠道的炎症水平，并改变肠道微生态的结构，具体表现为瘤胃球菌属（ Ruminococcus）减少而粪杆菌属（ Faecalibacterium）增多 [ 48 ]。而瘤胃球菌属和粪杆菌属被认为是IBD发生发展的关键细菌 [ 49 ]。

相比于其他饮食，MD推荐的食材更容易获得，并且具有较高的营养价值，更适合作为长期疗法使用。但在某些地区如东亚等地，可能因为饮食习惯及经济社会因素，MD不容易长期坚持。

（一）肠道病毒组与IBD

细菌是肠道微生态的主要组成部分，也是过去肠道微生态研究的核心。然而病毒同样是肠道微生态的重要组成部分，随着技术手段的进步，肠道病毒与疾病的关系也逐步得到揭示。

肠道病毒主要由真核病毒和噬菌体组成，其中绝大多数是噬菌体 [ 50 ]，噬菌体在肠道稳态中发挥不可忽视的作用。然而不同于肠道细菌组，噬菌体以肠道细菌作为宿主，噬菌体的组成与肠道优势菌种有密切联系，即使在健康人群中，噬菌体的组成依然高度多样化 [ 51 ]。肠道噬菌体的紊乱主要表现在噬菌体-菌群互作失衡。有研究表明，肠道噬菌体紊乱与结直肠癌等疾病有密切关系 [ 52 ]，说明噬菌体在肠道疾病发生中发挥重要作用。

鉴于肠道菌群与IBD的密切联系以及肠道噬菌体与肠道菌群的互作关系，目前已有越来越多的研究聚焦于肠道噬菌体紊乱与IBD发生的关系。一项宏基因组研究发现，IBD患者肠道中普氏栖粪杆菌（ Faecalibacterium prausnitzii）下调，而靶向这种细菌的温和噬菌体（temperate bacteriophage）有所上调 [ 53 ]。此外，在活动期UC患者中，有研究观察到感染多形拟杆菌（ Bacteroides thetaiotaomicron）和单形拟杆菌（ Bacteroides uniformis）的温和噬菌体比例升高，而相应的两种宿主菌的比例下调 [ 54 ]。

除了调控肠道细菌外，噬菌体同样可以与免疫系统发生相互作用进而影响IBD的疾病状态。一方面，噬菌体能够黏附在肠道黏液层，作为天然屏障对抗细菌对肠道黏膜的黏附 [ 55 ]。而另一方面，噬菌体的DNA可以作为Toll样受体的配体刺激树突状细胞γ干扰素的分泌，进而促进IBD的进展 [ 56 ]。

（二）噬菌体对IBD的治疗作用

随着研究进展，噬菌体作为IBD的新型治疗靶点和手段近年来逐步进入研究者的视野。作为一种针对细菌的新型生物制剂，噬菌体区别于抗生素的显著优势是靶向性强，可以在不影响益生菌的前提下直接消灭病原菌，达到精准医疗的目的。

事实上，噬菌体长期以来都被用作治疗细菌性传染病，如霍乱 [ 57 ]、艰难梭菌感染 [ 58 ]等。因此，量身定制特异性靶向致病菌的噬菌体或者噬菌体组合，或可具有治疗或预防IBD的作用。

目前已有部分研究表明噬菌体可以有效杀伤IBD患者体内的致病菌。有研究发现3种毒性噬菌体（virulent bacteriophage）可以在定植LF82（一种AIEC菌株）的小鼠肠道内复制，而接受噬菌体鸡尾酒疗法的小鼠肠道内LF82的定植显著减少，并且结肠炎得以缓解 [ 59 ]。另有文献报道7种毒性噬菌体在体外对AIEC以及非AIEC细菌的毒性，发现靶向AIEC的噬菌体不会对其他细菌造成杀伤作用，说明噬菌体疗法有较好的靶向性 [ 60 ]。这些研究结果提示噬菌体或可成为一种治疗AIEC的手段。除此之外，也有研究分析了4个不同的IBD队列，找出与IBD相关的肺炎克雷伯菌（ Klebsiella pneumoniae，Kp），并筛选出了5种靶向Kp的毒性噬菌体，该噬菌体组合疗法在小鼠结肠炎模型中成功减轻肠炎，并且其中2种噬菌体可以在人类肠道微生物生态系统模拟器中成功定植。此外，相比于安慰剂，这两种噬菌体并不会引起健康人更高比例的不良反应 [ 61 ]。

（三）内溶素治疗IBD的潜力

尽管噬菌体在治疗IBD方面展现出一定优势，但噬菌体是一种病毒颗粒，进入人体后容易引起强烈的免疫反应，导致噬菌体颗粒被快速清除，这使得噬菌体的疗效大打折扣 [ 62 ]。因此，相比于使用完整的病毒颗粒，使用噬菌体裂解酶（噬菌体的有效抗菌成分）——内溶素，可能是更好的选择。

内溶素是一类由噬菌体产生的水解酶的统称，作用是在噬菌体的复制周期结束后裂解细菌，释放子代噬菌体 [ 63 ]。内溶素被视作新型抗生素，优势在于抗菌特异性高，同时对其他益生菌无损害 [ 64 ]。

目前内溶素在医药领域主要应用于抗感染，并可以作为耐药菌的替代治疗方案。目前关于金黄色葡萄球菌（ Staphylococcus aureus）的内溶素研究较多 [ 65 ]，革兰阴性菌的内溶素研究大多集中在肠杆菌科，如大肠杆菌（ Escherichia coli） [ 66 ]和沙门菌（ Salmonella） [ 67 ]。以上大多为难治性感染的病原菌。

目前尚未有内溶素治疗IBD的报道，但内溶素因其靶向性高、不易产生耐药性、可通过改造改变抗菌谱等特点 [ 68 ]，有望成为抗生素的替代疗法，在IBD治疗中发挥更大的作用。

（四）噬菌体疗法展望

肠道病毒组的研究起步较晚，目前对肠道病毒的组成及功能等的认知仍处于初步阶段，进一步解析肠道病毒组与宿主之间的相互作用仍是未来该领域的研究重点。

噬菌体作为肠道病毒的优势组成部分，其特异性感染细菌的生物学行为为IBD的治疗开辟新路径。目前噬菌体疗法的研究仍处于起步阶段，大多数结论来自于动物实验，未来仍需开展一系列临床研究进行验证。而内溶素作为噬菌体疗法的补充，目前在医疗领域的应用范围仍较窄，仅局限在抗感染领域，但其抗菌原理提示内溶素有望成为治疗与细菌相关的其他疾病（如IBD等）的新型手段，未来应关注内溶素在IBD微生态中的作用及其调节微生态稳态的能力和机制，为IBD治疗开辟新方向。

IBD病因及发病机制复杂，涉及宿主、环境及肠道微生态等多个因素。肠道微生态作为肠道内与宿主相互作用最活跃的因素，近年来随着技术手段的进步，其组成和功能得到初步研究。然而大部分研究聚焦于肠道细菌组，对于肠道真菌组和病毒组的认识十分有限，这导致以肠道微生态为治疗靶点的IBD创新疗法的开发面临挑战。目前，各类微生态治疗手段，包括肠道菌群的代谢产物、工程菌等，大多处于动物实验阶段，部分进入临床试验的治疗方案也存在不同中心的疗效不一致的现象。

尽管IBD的微生态治疗仍处于初级阶段，但肠道微生态调控为IBD治疗开辟新思路，微生态治疗有望为IBD患者提供新的治疗方案（ 图1 ）。未来，进一步阐明IBD患者肠道微生态组成和功能上的变化、肠道微生态的紊乱如何与宿主相互作用以及在此基础上如何为IBD患者提供安全有效的微生态调控策略仍然是IBD肠道微生态领域的重要课题。

图1  炎症性肠病的微生态治疗

注：SCFA为短链脂肪酸