粪便微生物移植（FMT）被吹捧为治疗多种疾病的潜在疗法，包括炎症性肠病、肥胖症、2型糖尿病和自闭症。然而，芝加哥大学的一项新研究却警告说，由于FMT可能导致受体出现长期、意想不到的健康后果，因此不应广泛使用。
FMT涉及将健康人的粪便中的微生物转移到病人体内，希望恢复其肠道微生物群的健康平衡。由于粪便主要包含结肠中的厌氧微生物（即它们不能耐受氧气），FMT可能会在这些细菌定植于小肠和其他消化系统部位时引起肠道生态系统的不匹配。
在对小鼠进行的实验和对人体组织样本的研究中，研究人员发现，结肠中的厌氧微生物不仅在一次移植后定植于小肠，而且在那里持续存在了数月之久。这些微生物还改变了它们的新肠道环境，以利于自身生存，通过“地形改造”方式改变了受体的新陈代谢、行为和能量平衡。
“我认为这对该领域来说是一个警钟，提醒我们不要随意将大肠微生物引入不应该存在的其他部分，”芝加哥大学博士后研究员、该研究的主要作者奥兰多·德莱昂（Orlando DeLeon）说道。这项研究发表在《细胞》杂志上。“如果我们设计有效的治疗方法，我们应该意识到将区域微生物与其适当的环境相匹配的重要性，从而提供更好的整体健康效益。”
庞大而多样的生态系统
目前，美国食品药品监督管理局（FDA）仅批准FMT用于治疗反复感染艰难梭菌（C. diff）的情况。艰难梭菌是一种机会性细菌，通常会导致住院患者在接受抗生素治疗后出现严重的胃肠道症状和炎症。鉴于FMT在治疗艰难梭菌患者方面的成功，许多医生渴望将其用于治疗其他消化系统疾病。研究人员理解肠道微生物群的健康可以影响身体的所有重要器官和系统，因此认为用“健康”的肠道微生物群替换“生病”的肠道微生物群可以一次性解决问题。
然而，肠道并不是一个具有一致环境且整个肠道具有相同微生物群的地方；相反，它有几个不同的区域，每个区域都是一个截然不同的微生物生态系统，各自适合特定的微生物，这些微生物可以为其宿主提供重要的功能。
“整个肠道都有微生物，但我们主要研究的是最后三分之一（结肠）。那么，你怎么能期望一个从肠道末端三分之一处取来的FMT来修复其余部分呢？”
芝加哥大学博士后研究员、该研究的主要作者奥兰多·德莱昂（Orlando DeLeon）
为了测试FMT对不同部分肠道的影响，德莱昂和他的团队进行了几组小鼠实验。一组小鼠接受了从小肠第一部分（空肠）提取的微生物移植，另一组接受了标准的FMT，第三组接受了从连接小肠和大肠的部分（盲肠）提取的微生物移植。
接受FMT的受体通常会先接受抗生素治疗，以清除肠道中的微生物，留下一个干净的环境供新移植的微生物定居——但有时它们会定居在错误的位置。测试显示，每种移植的微生物成功地定植了小鼠的整个肠道，而不仅仅是它们的原生生态位。这造成了持续长达三个月的区域性肠道不匹配。
改变后的微生物群也改变了每个肠道区域的代谢产物生产，这对宿主的健康有影响。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。他们还观察到移植后小鼠的饮食行为、活动和能量消耗的变化。
最引人注目的发现是，错误位置的微生物重塑了组织身份，使其更适合它们。德莱昂发现，不匹配改变了肠道内膜的基因和蛋白质表达，使其更接近这些微生物的原始或原生肠道区域的表达水平。
“这就像是它们在工程化或改造它们的环境，以帮助它们适应。”德莱昂说。
全微生物移植方法
张恩博教授（Eugene B. Chang）表示，这项研究强调了在完全了解将一套微生物引入新环境的长期影响之前，对FMT应更加谨慎。
“我们完全不知道FMT里有什么，只知道它是微生物的组合，”张教授说。“但即使是一次FMT也会导致宿主-微生物关系在这些非常不同的肠道区域发生变化，这可能很难逆转。”
德莱昂和张教授都主张采用全微生物移植（OMT）的方法。这种方法将转移从肠道所有不同区域提取的微生物，而不仅仅是那些主要来自结肠的微生物。无论是通过内窥镜还是药丸形式给予，微生物自然会定居在正确的位置，尤其是在它们与其他通常居住在某一区域的微生物竞争时。
“如果有空位，总会有什么东西填补它，”德莱昂说。“但本应在那里生活的微生物更适合那里，所以即使在其他微生物存在的情况下，它们也会更自然地填补空位。”
德莱昂计划继续研究不同微生物如何在肠道的不同部分发挥其影响，使用单细胞测序和代谢组学等不同方法跟踪它们的活动。他还在探索如何恢复被微生物不匹配所改变的肠道区域，以帮助恢复正常的肠道功能。这种更深入的理解可能会改进微生物移植的应用，最终帮助其实现其巨大的潜力。
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