Newswise——粪便微生物移植（FMT）曾被宣传为治疗多种疾病的潜在方法，包括炎症性肠病、肥胖症、2型糖尿病甚至自闭症。然而，芝加哥大学（University of Chicago）的一项新研究警告称，由于FMT可能对接受者造成长期且未预料的健康后果，应谨慎广泛使用。
FMT涉及将健康人的粪便中的微生物转移到患者体内，以期恢复肠道微生物群的健康平衡。由于粪便中主要包含来自结肠的厌氧微生物（即它们无法耐受氧气），当这些细菌定植于小肠及其他消化系统部位时，可能会导致肠道生态系统的不匹配。
在小鼠实验和人体组织样本研究中，研究人员发现，来自结肠的厌氧微生物不仅在单次移植后定植于小肠，还持续存在数月之久。这些微生物还通过改变新的肠道环境来适应自身需求，“改造”宿主的代谢、行为和能量平衡。
“我认为这对整个领域来说是一个警示信号，或许我们不应该随意将大肠微生物植入本不应存在的肠道部位，”奥兰多·德莱昂（Orlando DeLeon）博士说道。他是芝加哥大学的一名博士后研究员，也是发表在《细胞》（Cell）杂志上的这项新研究的第一作者。“如果我们正在设计良好的治疗方法，就需要意识到匹配区域微生物群与其适当环境的重要性，从而为患者提供更好的整体健康益处。”
一个庞大而多样化的生态系统
美国食品药品监督管理局（FDA）仅批准FMT用于治疗反复发作的艰难梭菌（Clostridium difficile，简称C. diff）感染。这种机会性细菌常导致住院并接受抗生素治疗的患者出现严重的胃肠道症状和炎症。看到FMT在治疗C. diff患者方面的成功，许多医生急于将其用于其他消化系统疾病的治疗。研究人员明白，肠道微生物组健康会影响身体所有重要器官和系统，因此认为用“健康”的肠道微生物组替换“生病”的肠道微生物组可以一举解决问题。
然而，肠道并非一个一致的环境，其微生物群贯穿整个消化道，而是由几个截然不同的区域组成，每个区域都是独特的微生物生态系统，适合特定的微生物发挥对宿主健康至关重要的功能。
“整个肠道都有微生物存在，但我们主要研究的是最后三分之一部分（结肠），”德莱昂说。“那么，你怎么能指望从肠道末端三分之一处提取微生物进行FMT，就能修复整个肠道呢？”
为了测试FMT对肠道不同部位的影响，德莱昂与尤金·张（Eugene B. Chang）博士——马丁·博耶医学教授（Martin Boyer Professor of Medicine）、该研究的资深作者——及其团队进行了一系列小鼠实验。一组小鼠接受了取自空肠（小肠的第一部分）的微生物移植；另一组接受了标准FMT；第三组接受了来自盲肠（连接小肠和大肠的部分，包含两者混合的微生物）的移植。
FMT接受者通常会先接受抗生素治疗，以清除肠道中原有的微生物，为新移植的微生物腾出空间——但有时这些微生物会在错误的地方定居。测试显示，来自每种移植的微生物都成功定植于小鼠整个肠道，而不仅仅是它们原本的生态位。这种区域性的肠道错配现象在单次移植后可持续长达三个月。
改变的微生物组还改变了每个肠道区域的代谢物生成，从而对宿主产生健康影响。研究人员观察到肝脏代谢的变化，包括与免疫功能相关的基因活动变化，并注意到移植后小鼠的进食行为、活动水平和能量消耗也有所不同。
最显著的发现是，错误的微生物出现在错误的地方会重塑组织特性，使其更适合这些微生物生存。德莱昂发现，这种错配改变了肠道内衬的基因和蛋白质表达，使其更接近这些微生物原始或本土肠道区域的表达水平。
“这就像它们在对自己的环境进行工程化或‘改造’，以帮助自己适应新环境，”德莱昂说。
“全微生物移植”的新思路
张博士表示，这项研究强调了在我们完全了解将一组微生物引入新环境的长期影响之前，需要更加谨慎地对待FMT。
“除了知道它是微生物的组合外，我们对FMT的具体成分一无所知，”张博士说。“但即使是单次FMT也会改变宿主与微生物关系，尤其是在这些非常不同的肠道区域，而这种改变可能很难逆转。”
德莱昂和张博士都提倡采用“全微生物移植”（OMT）方法。这种方法将从肠道各个区域提取的微生物进行移植，而不仅仅局限于主要来自结肠的微生物。无论通过内窥镜还是药丸形式给药，微生物都会自然地在正确的位置定居，尤其是在它们与通常占据某个区域的其他微生物并存竞争时。
“如果有空位，总会有东西填补它，”德莱昂说。“但那些本应在那里存在的微生物更适合这个位置，因此即使在其他微生物存在的情况下，它们也会更自然地占据这个位置。”
德莱昂计划继续研究不同微生物如何在肠道不同部位施加影响，使用单细胞测序和代谢组学等不同方法追踪它们的活动。他还在探索如何将因微生物组错配而被“改造”的肠道区域恢复到原始状态，这可能有助于恢复正常肠道功能。这种更深入的理解可能会改进微生物移植的应用，最终帮助实现其巨大的潜力。
这项题为《粪便微生物移植引起的区域性微生物错配对宿主产生持久的非目标性后果》的研究得到了美国国立卫生研究院/国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所（NIH/NIDDK）和芝加哥大学胃肠研究基金会的支持。
其他作者包括莫拉·莫卡努（Mora Mocanu）、坎迪斯·查姆（Candace M. Cham）、艾伦·谭（Alan Tan）、阿什利·赛德博特姆（Ashley M. Sidebottom）、贾森·科瓦尔（Jason Koval）、雨果·切卡托（Hugo D. Ceccato）、约翰·科尔根（John J. Colgan）、玛丽莎·圣乔治（Marissa M. St. George）、乔什·莱克（Joash M. Lake）、迈克尔·库珀（Michael Cooper）、徐静雯（Jingwen Xu）和大卫·鲁宾（David T. Rubin）来自芝加哥大学；朱莉娅·摩尔（Julia Moore）和克里斯蒂娜·马丁内斯-古林（Kristina Martinez-Guryn）来自中西部大学（Midwestern University）；以及徐智禄（Zhilu Xu）、吴锡灿（Siew C. Ng）、陈家良（Francis K.L. Chan）、邓海明（Hein M. Tun）和苏琦（Qi Su）来自香港中文大学。
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