抗生素所致腸道菌群失調與治療研究進展

韓天雨， 楊 棟， 周樹青， 李君文

(軍事科學院軍事醫學研究院環境醫學與作業醫學研究所，天津300050)

腹瀉是消化系統疾病最常見的臨床癥狀之一，表現為排便次數增多和大便性狀的改變，除有腹痛、腹脹、里急后重、肛門不適等癥狀外，有的還伴隨發熱、皮疹、關節痛等消化系統以外的癥狀。臨床上導致腹瀉的原因有很多，其中抗生素相關性腹瀉(Antibiotic-Associated Diarrhea，AAD)屬于藥物相關性腹瀉的一種，指伴隨著抗生素的使用而發生的、無法用其他原因解釋的腹瀉，可造成營養不良、水電解質紊亂、酸堿平衡失調，若不及時控制，10.0%～25.0%的AAD可引起艱難梭菌感染，繼而引發偽膜性腸炎(pseudomembranous colitis，PMC)，甚至危及生命〔1〕。 近年來，由于大量廣譜抗生素的使用，AAD 的發生率呈逐漸上升趨勢，且艱難梭菌感染已成為全球性公共衛生問題，發病人群也呈現年輕化趨勢。

1 抗生素相關性腹瀉機制研究

腸道菌群是居住在人體腸道內的數萬億微生物，是一個復雜的生態群落，這個群落包含了大約100～1500 種近 100 萬億個細菌細胞，其中厚壁菌門和擬桿菌門占90%以上。人體腸道菌群可以維持宿主腸道的完整性，并調節許多重要的生理功能，包括能量和代謝的動態平衡、異生物質的修飾、腸道動態平衡的調節、免疫力的調節和對病原體的保護，甚至正常的宿主神經行為和認知功能〔2〕。 人體腸道菌群具有多樣性和特異性，受宿主的遺傳因素、飲食習慣和藥物等多種因素影響。幾乎所有的抗生素都可通過胃腸道的分泌、消化、吸收和運動等功能障礙,引起腹瀉病,其中青霉素類、頭孢菌素類、克林霉素發生率較高?？股匾鸶篂a的作用機理復雜而多樣化, 但多數研究者認為，抗生素的使用破壞了腸道正常菌群，是引起腹瀉的重要因素之一〔3〕。 目前研究表明抗生素所致腹瀉機制如下〔4〕：(1)抗生素直接引起腸黏膜損害、腸上皮纖毛萎縮, 降低細胞內酶的活性，阻礙腸道內膽汁結合使脂肪吸收減少, 從而導致吸收障礙性腹瀉。(2)抗生素大量殺滅或抑制敏感的菌群,造成腸道菌群失調，導致條件致病菌大量增殖，使腸屏障功能受損，從而導致腹瀉或腸炎。(3)抗生素致腸道菌群失調，使多糖發酵成短鏈脂肪酸減少,未經發酵的多糖不易被吸收, 滯留于腸道而引起滲透性腹瀉。此外研究表明，抗生素造成的腸道菌群失調不僅導致腹瀉，還與許多疾病密切相關，如金東賢等〔5〕通過實驗發現抗生素所致腸道菌群失調可誘導小鼠產生焦慮樣行為和結腸炎；曹寅等〔6〕研究證實抗生素所致腸道菌群失調與多種炎癥性疾病的風險增加有關，而且長期紊亂還會導致結直腸腺瘤風險增加；協和醫院許琪團隊〔7〕研究表明抗生素可通過誘導腸道菌群失調，增加血腦屏障的通透性，從而促進骨髓來源單核細胞向伏隔核、中隔核及海馬等特定腦區域浸潤，影響情緒行為的調控。此外最新研究表明抗生素相關腹瀉盡管短時間得到了治療，但其造成的腸道菌群失調會持續存在。如Martin J Blaser團隊〔8〕研究發現小鼠在生命早期使用不同類型的抗生素，不僅會造成腸道菌群失調增加結腸炎患病可能還會對免疫造成的長期潛在影響。由此證明抗生素所致的腸道菌群失調給人類健康帶來很大威脅，亟需尋找有效的治療方法。

2 抗生素相關性腹瀉常規治療

目前在常規萬古霉素、甲硝唑等抗生素治療方案基礎上，進一步提出了益生菌和糞便移植(Fecal Microbiota Transplantation，FMT)等治療方式，充實完善了AAD 的診療方案。同時，具有辨證論治優勢的中藥對腸道菌群的調節作用，為本病的治療提供了更為寬廣的思路。

2.1 抗生素治療臨床中治療抗生素相關性腹瀉首先停止使用抗生素，對癥治療。2018年，美國傳染病學會(IDSA)及美國醫療保健流行病學學會(SHEA)出版的最新的艱難梭菌感染診斷及治療指南中，口服萬古霉素、非達霉素作為新的一線治療方案，建議應用于輕中度感染病例〔9〕。但臨床中抗生素療法失敗率較高，且價格昂貴易復發。

2.2 益生菌療法益生菌的定義為：“適量給予有利于宿主健康的活的微生物”，作為世界上最常見的膳食補充劑之一，益生菌得到了胃腸病專家的廣泛支持，還被應用于凍干藥丸，如用于預防或治療抗生素相關和難辨梭狀芽胞桿菌相關性腹瀉，改善炎癥性腸病和腸易激綜合征(IBS)、降低新生兒遲發性敗血癥和壞死性小腸結腸炎風險等等〔10〕。如金東賢等〔5〕通過研究發現口服羅伊氏乳桿菌可緩解抗生素誘導的焦慮和結腸炎；南開大學毛大慶團隊〔11〕研究表明通過補充菊粉、長雙歧桿菌或糞菌移植治療，可恢復阿莫西林導致的小鼠腸道菌群紊亂，且菊粉可顯著抑制阿莫西林誘導的抗生素耐藥基因外排泵基因及β-內酰胺抗性基因的增加；Joshua Z Goldenberg團隊〔12〕總結了1989-2012年間研究益生菌對嬰兒和兒童AAD影響的23項臨床隨機對照試驗，發現鼠李糖乳桿菌GG株(Lactobacillus rhamnosus GG)或布拉氏酵母菌(Saccharomyces boulardii)可改善嬰兒和兒童AAD； 然而也有不少證據表明，盡管特定益生菌對特定適應癥是有效的，但益生菌的生物學機制、有效性和安全性還有待商榷，需要進一步深入研究。如Stephen B. Freedman等〔13〕開展的益生菌臨床隨機雙盲對照試驗結果顯示，鼠李糖乳桿菌R0011和瑞士乳桿菌R0052二聯制劑無法在14天內預防中重度胃腸炎的持續發生；Philippe Langella等〔14〕報道回顧以色列團隊在《Cell》發表的兩篇益生菌研究，指出其中所用的益生菌菌株、使用方法和效果/風險評價指標與臨床應用存在差距等；Thomas R Abrahamsson團隊〔15〕發表的一項3期臨床試驗結果表明，短雙歧桿菌BBG-001無法預防早產兒的壞死性小腸結腸炎(NEC)及晚發性敗血癥。這些臨床隨機對照試驗對益生菌危害性的報道普遍不足，對其安全性難下定論。因此，主要醫療監管機構如歐洲食品安全局、美國食品和藥物管理局，還沒有批準任何益生菌制劑可以作為一種治療方式。

2.3 糞菌移植治療糞菌移植(Fecal microbiota transplantation，FMT)，是將健康人糞便中的功能菌群移植到患者腸道內，重建新的腸道菌群，實現腸內外疾病的治療。此療法可以追溯到公元4世紀東晉時期，葛洪在《肘后備急方》中詳細描述了使用糞便混懸液治療食物中毒、溫病、傷寒等嚴重疾病的方法，2013年美國將其正式寫入艱難梭菌感染的治療指南, 同年被時代周刊列為當年十大醫學突破之一〔16〕。目前，糞菌移植已被視為一種特殊的器官移植，用于治療人難辨梭狀芽胞桿菌感染、抗生素相關性腹瀉、炎癥性腸病、腸易激綜合征、代謝綜合征、神經發育不良與神經退行性疾病、自身免疫性腸病、腸道食物過敏等〔17〕。但王思楠等〔18〕從1562篇糞菌移植文獻中，統計分析了符合“糞便菌群移植不良事件”標準的50篇文獻，結果顯示糞菌移植的不良反應有78種，發生率為28.5%，死亡率為3.5%。2019年，兩名免疫功能低下患者在接受糞菌移植后感染了來自供體的耐藥性大腸桿菌，造成1人死亡〔19〕，美國FDA于2019年6月13日發出關于FMT的安全性警示，要求在進行試驗性FMT時，必須針對供體的多重耐藥菌攜帶情況進行篩查和檢測，以減少耐藥菌傳播和感染風險。Martin J Blaser〔20〕報道 FMT本身包括細菌、真菌、病毒等成分，很難確定其具體的風險源等。糞菌移植的安全風險的仍存在巨大爭議。

2.4 中藥調理

2.4.1中藥改善抗生素相關性腹瀉 中醫認為，抗生素相關性腹瀉屬于“泄瀉”的范疇，張景岳：“泄瀉之本無不由于脾胃”，脾胃為人體后天之本，主運化水谷和輸布精微，為氣血生化之源，抗生素相關性腹瀉的病位在腸，但關健病變臟腑在脾胃。若脾胃運化失司，則小腸無以分清泌濁，大腸無法傳導變化，水反為濕，谷反為滯，合污而下，發生泄瀉。此外，中醫認為抗生素為苦寒之藥，如果大量使用，將使外邪易侵犯人體，發生疾病，除了侵襲皮毛肺衛之外，亦能直接損傷脾胃，使脾胃功能障礙，引起泄瀉再加上素體虛弱，脾胃虛寒，脾陽受損，遷延日久至腎陽虛衰〔21〕。中醫內治法辨證論治根據上述病機，目前將AAD中醫分型大致分為脾陽受損、脾腎陽虛，濕毒相合、血瘀內生，濕熱內生等證型〔21〕。 關于中藥改善抗生素所致腸道菌群失調的研究包括復方、藥對、單藥等，呂偉杰等〔22〕發現方劑參苓白術散在緩解抗生素相關腹瀉的過程中，可調節腸道菌群結構組成，提高擬桿菌等益生菌的豐度，從而有效地調節抗生素引起的腸道菌群失調；鞠寶玲等〔23〕在觀察四君子湯水煎液及其納米制劑對林可霉素誘導的腸道菌群失調小鼠的實驗中發現，與對照組相比，中藥組腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌均顯著升高，表明四君子湯對小鼠腸道微生態有調整作用。 李珊珊等〔24〕通過研究黃芪多糖(WAP)對抗生素相關腹瀉(AAD)大鼠的作用及其特點，發現WAP顯著提高了抗生素相關腹瀉小鼠腸道菌群的組成和多樣性，恢復了腸道菌群，并且平衡了代謝過程，促進了腸粘膜的恢復，可以有效調節抗生素引起的腸道菌群失調；張楠等〔25〕發現高劑量山藥能促進急性腹瀉的恢復，逆轉AAD引起的體重下降和盲腸腫大；齊玉麗等〔26〕發現五味子多糖WSP通過改善腸道超微結構、調節細胞因子水平、改變腸道微生物群落和SCFAs的產生而影響抗生素相關腹瀉大鼠等。

2.4.2中藥改善抗生素導致腸道菌群失調相關機理研究 目前關于中藥調節抗生素所致腸道菌群失調的研究較少，大部分僅限于中藥水煎液或主要成分對腸道菌群的直接影響，在機理研究方面有待進一步深入。臨床中大部分中藥口服后，其成分通常不會被宿主直接吸收，而是進入腸道，通過腸道菌群發酵或轉化，形成具有生物活性、生物可利用的或是有毒的代謝產物可有助于控制疾病發展的進程，我們稱之為后生素，可用于開發二代益生菌，對于疾病有特別治療的功效和目的〔27〕。 最近的研究表明，中藥成分會影響微生物的豐度和多樣性，每種中藥都包含復雜成分，包括碳水化合物/多醣(PS)、蛋白質/多肽、糖脂質/糖蛋白、脂質，以及它們的代謝衍生物，如糖苷、胺、脂肪酸、類黃酮、萜類、酚和生物堿等〔28〕。這與中藥的功效密切相關。例如，將冬蟲夏草菌絲體〔29〕純化的多糖進行處理，可通過增強共生細菌包括戈氏副擬桿菌、羅斯氏菌、真細菌及梭狀芽胞桿菌的組合，來顯著降低肥胖癥；黃連〔30〕的主要生物性生物堿即小蘗堿，對糖尿病小鼠的胰島素抵抗的作用。因此，中藥成分不僅可以直接調節宿主細胞的活性，而且可以被腸道菌群代謝并影響其結構。中藥與腸道菌群之間的緊密相互作用，有助于調節宿主的免疫和代謝活動。因此進行以腸道菌群相關特征為基礎的臨床適用中藥成分的研究開發是一個很重要的課題〔27〕。

3 總結與展望

近年來，對于AAD 的治療研究進展迅猛，雖然益生菌療法及糞菌移植治療初見成效，但機制都尚不明確，仍然存在安全隱患，因此，亟需尋找有效的替代治療。而中醫藥以其整體醫學觀和辯證方法論越來越為世界所矚目、所推崇，多項研究表明，中藥在改善腸道菌群方面具有得天獨厚的優勢，具有廣闊應用前景，菌群分析與現代多組學平臺相結合，可以共同鑒定新的功能性代謝產物，為中藥解決腸道菌群失調問題提供了很好的研究方法和科學依據。