神经综述：粪菌移植治疗中枢神经系统疾病的研究进展

神经综述：粪菌移植治疗中枢神经系统疾病的研究进展 国际神经病学  来源：国际神经病学神经外科学杂志  2020年12月第47卷第6期 作者：彭康雯 何怡婧 靳令经（同济大学附属同济医院神经内科） 据记载，4世纪东晋时期，国人尝试粪菌移植来治疗严重腹泻或食物中毒；16世纪明朝时期，《本草纲目》记录了粪菌移植可有效治疗严重呕吐、腹痛、腹泻、便秘等消化道疾病。1958年，美国外科医生艾斯曼（Eiseman）对4例抗生素治疗无效的腹泻患者采用粪便悬液灌肠后病情改善显著。2013年首次报道了粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）治疗复发型艰难梭菌结肠炎的随机对照试验，结果显示FMT治疗组的复发率显著低于抗生素组。 粪菌菌群失调在中枢神经系统疾病的发生发展中扮演了重要角色，在不同神经疾病中均有文献报道，提示通过FMT重塑患者肠道菌群可能有助于改善病情。 01 肠道菌群与中枢神经系统疾病的关系 肠道是人体细菌定植最丰富的部位，其组成主要可分为4大类：拟杆菌、厚壁杆菌、放线菌和变形菌。肠道细菌代谢产物可被宿主细胞识别，激活肠肌层神经，通过迷走神经上行纤维与中枢建立联系。对动物模型进行迷走神经切断术后，乳酸杆菌的抗焦虑及抗抑郁作用消失，也验证了这一观点。肠道菌群还可调节外周单核细胞向大脑迁移，激活小胶质细胞，引发神经炎症反应。最近的研究发现，肠道菌群失调小鼠脑内小胶质细胞数量增加，形态异常（突触分支和棒状突起增多），成熟、活化和分化功能障碍，对细菌及病毒的免疫反应减弱；随后将该类小鼠与正常小鼠共饲养后，小胶质细胞形态会随着肠道菌群的重塑而逆转。除了肠道菌群，细菌代谢产物，如短链脂肪酸水平也与中枢神经系统疾病息息相关，临床上观察到阿尔兹海默病和帕金森病患者肠道内短链脂肪酸含量降低。因此，健康且多样化的肠道菌群对正常中枢功能的维持至关重要。 02 粪菌移植在治疗中枢神经系统疾病中的应用 2.1 阿尔兹海默病阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是最常见的中枢神经退行性疾病，越来越多证据显示，肠道菌群紊乱会加剧肠道β-淀粉样蛋白沉积，引发外周神经性炎症反应，再途径肠脑轴进入中枢致病。此外，在AD小鼠模型及患者中观察到肠道菌群紊乱（表1）会增加肠壁通透性，破坏血脑屏障，引发中枢炎症反应，加剧β-淀粉样蛋白在脑内聚积。  目前已有研究显示，对该病模型动物进行粪菌移植后，行为学及相关生物分子学都发生了变化。将野生型小鼠粪便悬液通过灌胃方式分别移植到抗生素预处理的APPswe/PS1△E9转基因小鼠和APP/PS1转基因无菌小鼠体内，水迷宫实验数据显示移植后小鼠学习和记忆能力均改善；病理学结果显示移植后Aβ积累、突触功能障碍和神经炎症均较前改善。也有学者将抗快速老化小鼠亚系1（SAMR1）小鼠的粪便移植入经过抗生素预处理后的类无菌正常小鼠体内，根据移植前后水迷宫结果对比发现，移植后小鼠的学习及认知功能改善。此外，研究者将阿尔兹海默病患者的粪便样本通过灌胃移植给无菌性C57BL/6N小鼠后，发现该小鼠在目标定位实验中表现出明显的认知能力下降。近期我国研究团队发现，甘露寡糖二酸（甘露特钠，GV-971）可通过调节AD模型动物及患者肠道菌群组成，减少外周苯丙氨酸和异亮氨酸产生，从而降低脑内外周免疫细胞浸润及神经炎症激活反应，改善认知功能，为治疗AD提供了新思路。 迄今为止，还未有粪菌移植治疗AD的临床报道。   2.2 帕金森病 帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是第二大常见的神经退行性疾病，该疾病的非运动症状大多与胃肠道功能紊乱相关，如吞咽困难、便秘、体重下降，且常发生在运动症状之前。许多证据表明，PD病理表现、临床症状与肠道菌群失调（表2）及其代谢产物变化密切相关，研究显示肠道菌群组成一旦发生紊乱，肠道微环境会向促炎状态转变，从而对肠道和大脑产生有害影响。 研究报道，将PD患者粪便悬液灌胃移植入α-突触核蛋白过表达无菌小鼠体内，移植后小鼠运动症状恶化，粪便排出量及含水量下降，小胶质细胞直径增大。另一项研究将野生型小鼠粪便悬液灌胃移植至PD模型小鼠体内，移植后运动症状减轻，病理学结果显示多巴胺神经元丢失减少，神经炎症程度减轻。 2019年南京医科大学附属淮安第一医院对1例病程6年的PD患者进行了FMT治疗，移植后第4周非运动症状及运动症状均有改善，第8周时效果达高峰，但在第12周时疗效出现减退。另有研究报道1例病程7年的PD患者在接受FMT治疗后，第1周观察到非运动症状及运动症状改善，UPDRS II、UPDRS III、生活质量评分（PAC-QOL评分）、Wexner便秘评分均较前下降，但3个月时以上评分均有上升。这些研究结果提示，FMT可能具有时效性，FMT治疗PD最佳临床疗效所对应的移植周期尚不明确。 粪菌移植在PD动物模型上的干预效果显著，但有待高质量临床研究进一步评价其作用。   2.3 肌萎缩性脊髓侧索硬化 肌萎缩性脊髓侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一种发展较快的中枢神经退行性病疾病，以运动皮质和脊髓前角运动神经元渐进性死亡为病理特征。该病总体生存率为2-4年，至今无有效的治愈方法。临床数据显示，ALS患者肠道菌群组成异常（表3），促炎细菌增加，抗炎细菌下降；肠道、血脑屏障和血脊髓屏障的渗透性升高，肠道细菌产生的炎性物质由肠道吸收入血，透过血脑屏障进入中枢，从而加剧中枢神经系统炎症。  研究发现ALS模型小鼠进行丁酸盐补充后，小鼠肠道菌群较前正常，同时中枢和外周症状都得到了改善，生存时间延长。ALS转基因小鼠进行抗菌处理后再补充Akkermansia muciniphila菌株后，运动功能较前改善，粪便含水量增加，生存时间延长。 2019年3月意大利国家移植中心和高级健康委员会批准了一项FMT治疗ALS的多中心随机双盲临床试验（NCT0376632）。以肠道菌群或相关代谢产物为干预靶点，可能有助于延缓疾病进展，但有待于临床研究结果证实。   2.4 多发性硬化 多发性硬化（multiple sclerosis，MS）是一种慢性自身免疫性疾病，可导致进行性不可逆性神经功能障碍。患者往往伴发慢性便秘或大便失禁，发生概率在60%-70%之间。相关数据显示MS患者肠道菌群紊乱（表4），肠壁渗透性和全身炎症信号加剧，有学者提出肠道菌群可通过免疫介导来参与MS病理过程。然而，尽管在MS患者中观察到这些现象，但肠道菌群失调是如何影响该疾病的发生发展，仍未阐明。 将MS患者的粪便悬液移植到无菌小鼠体内，发现小鼠自身免疫性脑脊髓炎症状明显，Treg细胞分化受到抑制。近期，Berer等比较了34对同卵双生双胞胎（其中1个明确诊断为MS，但孪生者未患）的肠道菌群，发现MS患者Akkermansia菌种丰度升高；并选取其中5对同卵双生的粪便，移植至实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠体内，结果显示接受MS患者粪菌的小鼠发展为自身免疫性脑脊髓炎概率更高。 2011年澳大利亚研究团队报道称3位MS患者在接受FMT治疗后取得了良好效果，可有效改善临床症状，延缓疾病发展，亦有新的临床研究正在开展。MS的发生受遗传和环境因素影响，肠道菌群是影响MS发生发展的环境危险因素之一，FMT可能成为治疗MS的有效手段。 03 展望 FMT可能成为治疗中枢神经系统疾病的新手段，然而，现有临床研究的证据级别严重不足。其次，移植供体的选择、移植样本的标准化处理、疗效周期，以及起效时间等均有待研究。另外，不同神经系统疾病的肠道菌群异常特征不同，是否存在疾病特异性个体化移植方案等亦需进一步阐明。 <END