《Gut Microbes》:Improving ulcerative colitis prospects through fecal microbiota transfer: atypical donor microbiota can boost success rate
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本综述基于肠道生态系统“替代稳态”理论模型,通过大鼠实验证明:采用非典型(非自体)菌群进行粪菌移植(FMT)可突破炎症-菌群恶性循环的临界点,显著提升溃疡性结肠炎(UC)治疗成功率。研究揭示了菌群网络结构(如Phocaeicola-Ruminococcus与Akkermansia的拮抗极性)对肠道稳态重建的关键作用,为“菌群-宿主”协同治疗(symbio-therapy)提供了实验依据,推动UC治疗从单纯抗炎向生态系统调控的范式转变。
研究背景与理论模型
溃疡性结肠炎(UC)的常规抗炎治疗临床缓解率有限,粪菌移植(FMT)疗效存在显著个体差异。研究者提出肠道生态系统存在“替代稳态”(alternative stable states)理论:健康与疾病状态如同处于不同势能洼的球体,仅靠抗炎治疗难以突破菌群恢复的临界点(tipping point),而FMT若使用普通健康供体菌群,同样无法系统性逆转慢性炎症。
实验设计与肠道生态系统扰动
研究通过三阶段干预在大鼠中构建UC样病理模型:首先转换为无纤维饮食(FF diet)模拟现代西方饮食模式,随后周期性使用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导慢性结肠炎,最后通过广谱抗生素“清空”肠道菌群。粪便钙卫蛋白(calprotectin)检测和结肠组织病理学评分证实低度炎症成功诱导。菌群α多样性分析显示,干预后菌群丰富度显著降低,且主坐标分析(PCoA)表明抗生素处理使所有样本聚集为紧凑簇,提示生态系统均质化扰动。
菌群替代稳态的证实
干预结束后,未接受FMT的对照组(B组)菌群始终处于“疾病相关状态”(DMM聚类II),其特征为Akkermansia、Hungatella等菌属富集,且菌群相关性网络稀疏。而健康对照组(A组)菌群稳定处于“健康状态”(DMM聚类I),以Phocaeicola、Ruminococcus和Ruminococcaceae未知属为核心,形成高连通性网络()。两种状态在相同饮食环境下长期共存,符合替代稳态特征。
非典型供体菌群突破治疗瓶颈
自体FMT(C组)未能有效引导菌群回归健康状态(8例中仅1例成功)。而使用Lewis大鼠(E1组)菌群的异体FMT(D1组)实现100%成功率(5/5),其供体菌群在PCoA空间中位于健康菌群与扰动菌群的“超补偿”位置:Phocaeicola(P. dorei)和Ruminococcus(R. bromii)相对丰度显著高于健康对照(p<0.05),且Akkermansia(A. muciniphila)近乎缺失。这种“高Phocaeicola-Ruminococcus/低Akkermansia”组合在受体中成功重建了健康菌群网络,并促使2只大鼠结肠组织学完全恢复正常()。相反,另一异体供体(E2组)因菌群多样性低且关键菌属不足,疗效与自体FMT无差异。
临床转化与协同治疗策略
本研究验证了“健康超常态”供体菌群可通过优化菌群结构突破炎症临界点。针对UC治疗,提出“协同治疗”(symbio-therapy)新范式:结合FMT与抗炎治疗,同步推动菌群和宿主炎症状态跨越稳态转换边界()。未来可通过绘制患者“菌群-炎症”状态图谱,个性化选择菌群干预或抗炎策略,实现肠道生态系统精准重建。