《Gut Microbes》：The role of gut microbiota in chronic intestinal pseudo-obstruction: exploring fecal microbiota transplantation as a treatment option
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本研究首次系统揭示了慢性肠假性梗阻（CIPO）患者肠道菌群的失调特征（以变形菌门Proteobacteria为主导，菌群多样性降低），并通过人源化小鼠模型证实CIPO菌群可诱发肠道扩张和传输缓慢。关键发现是健康供体粪菌移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）能重塑菌群、改善肠道功能，并在单一CIPO患者中实现长达8年的持续临床缓解，为菌群靶向治疗CIPO提供了强有力的临床前与临床证据。
ABSTRACT
慢性肠假性梗阻（Chronic Intestinal Pseudo-obstruction, CIPO）是一种以肠道扩张和梗阻症状为特征，但无机械性阻塞的罕见致残性疾病。尽管已知菌群影响胃肠功能，但其在CIPO中的作用尚不清楚。本研究旨在表征CIPO患者的肠道菌群，探讨其在疾病表达中的作用，并探索粪菌移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）的治疗潜力。
研究招募了来自意大利和加拿大的CIPO患者（n = 14）和健康对照（Healthy Controls, HC, n = 12）。通过16S rRNA测序和PICRUSt工具评估菌群结构和功能。将HC和CIPO患者的菌群定植于无菌NIH Swiss小鼠，通过视频荧光透视和计算机断层扫描（Computed Tomography, CT）评估其肠道传输和肠道扩张情况，并通过NanoString?技术分析宿主基因表达。
结果显示，CIPO患者的菌群微生物多样性降低，变形菌门（Proteobacteria）占主导地位，且代谢功能发生改变。定植了CIPO菌群的小鼠出现了明显的肠道扩张和缓慢的肠道传输，这与免疫、肠道屏障和神经肌肉功能相关的多个基因表达改变有关。来自HC的FMT改善了CIPO小鼠和一名选定CIPO患者的菌群结构、肠道传输和肠道扩张，该患者获得了持续8年的显著临床改善。
因此，本研究结果支持使用菌群导向疗法来诱导CIPO患者的临床改善。
引言
CIPO的发病率和死亡率与缓慢的肠道传输和营养吸收受损相关，常需要肠内或肠外营养支持。肠道菌群在调节胃肠动力中扮演重要角色，其紊乱与成人和儿童的功能性胃肠动力障碍有关。肠道传输速度与菌群组成或代谢活动之间存在双向关系。先前有研究表明CIPO患者呼气氢排泄增加，暗示甲烷可能是慢传输的介质。此外，一项儿科CIPO研究显示结肠黏膜相关菌群和血清素相关基因表达发生改变。一项成人CIPO试点研究报道，FMT后患者对鼻空肠喂养的耐受性提高，疼痛和腹胀有适度改善。尽管菌群在CIPO中的推定作用已得到承认，但这仍是一个研究不足的领域。
本研究目标有三：首先，比较CIPO患者与年龄性别匹配的HC的菌群组成；其次，在概念验证研究中，使用人源化小鼠模型检验来自单一CIPO患者和HC的菌群的功能影响；第三，基于发现探讨FMT对该名患者的疗效。
材料与方法
患者与对照
加拿大CIPO队列包括3名患者，意大利队列包括11名患者。健康对照招募自加拿大和意大利，共12名，无器官疾病、免疫缺陷、大腹部手术史等。
菌群分析
收集人及小鼠粪便样本，提取总基因组DNA，对16S rRNA基因V3区进行扩增和Illumina测序。使用dada2和Phyloseq包进行数据分析，使用RDP分类器和Silva数据库进行物种注释。使用PICRUSt2预测功能潜能。
FMT方案
健康供体粪便制备后，通过空肠造口管对索引患者进行FMT：初始每日四次，持续两周；随后隔日一次，持续两周；之后每周一次，持续两个月；最后每月一次，持续三个月。
人源化小鼠模型
无菌NIH Swiss小鼠分别用CIPO索引患者或HC的粪便菌群灌胃定植。三周后评估胃肠道传输和腹部CT扫描。随后，将定植CIPO菌群的小鼠分为两组，分别接受来自HC小鼠的异体FMT或自体FMT，并再次评估功能。
结果
CIPO患者与健康对照的菌群特征
CIPO患者的菌群谱与HC显著不同，Shannon多样性指数降低。菌群组成以变形菌门（如Escherichia-Shigella）为主，厚壁菌门（如Faecalibacterium、Dorea、Blautia）相对丰度降低。无论是否接受过结肠切除术，患者菌群组成相似，但结肠切除患者中多种严格厌氧菌减少。功能预测显示，CIPO菌群与氧化应激、α-亚麻酸代谢、氟苯甲酸降解等途径富集相关。粪便中α-亚麻酸水平证实升高。
索引病例
一名自幼患便秘的男性患者，经组织学诊断为肌源性CIPO，有多次腹部手术史，包括结肠切除术。尽管多种治疗，仍持续严重腹胀、腹痛。其菌群以变形菌门（主要为肠杆菌科）占绝对优势，厚壁菌门和拟杆菌门严重耗竭。
人源化小鼠的菌群
小鼠成功定植了供体菌群，CIPO菌群小鼠的多样性低于HC菌群小鼠。CIPO小鼠菌群中Bacteroides、Parabacteroides、Alistipes等属减少，而Escherichia-Shigella、Klebsiella等肠杆菌科增加。功能预测显示与患者相似的改变，如氧化应激和α-亚麻酸代谢途径富集。
小鼠功能评估
CIPO菌群小鼠表现为盲肠体积增大、小肠环直径增加、胃肠道传输显著减慢。结肠基因表达分析显示，与胃肠动力、免疫激活和屏障功能相关的多个基因（如Vip、Piezo1、Nfkb、Cldn2）表达改变。
FMT改善小鼠表型
接受HC异体FMT的CIPO小鼠，其胃肠道传输加快，盲肠体积有减小趋势，菌群组成发生改变（如Turicibacter减少，Ruminococcus torquesgroup增加），粪便α-亚麻酸水平显著降低。自体FMT无此效果。
FMT改善CIPO患者
索引患者接受FMT后72小时内腹胀不适显著改善。3周后腹部X线显示肠道扩张减轻，腹围从118厘米降至80厘米。生活质量评分提高，排便频率增加。患者临床状况持续改善，最终移除饲管，恢复正常饮食并维持8年。菌群分析显示，FMT后菌群多样性持续增加，菌群组成更接近健康供体，Faecalibacterium等有益菌增加，α-亚麻酸代谢等相关微生物途径减少。
讨论
本研究首次在跨国CIPO队列中揭示了以变形菌门为主导、厚壁菌门耗竭为特征的菌群失调。通过人源化小鼠模型证实CIPO菌群可导致慢传输和肠道扩张，并发现其与宿主神经免疫基因和微生物代谢途径改变相关。FMT能够逆转小鼠和患者的功能异常及菌群失调，并带来长期临床获益。菌群失调可能与慢传输、结肠切除术、抗生素使用等多种因素有关。α-亚麻酸等代谢产物的变化可能参与疾病机制。本研究为菌群在CIPO病理生理中的重要作用提供了证据，并支持将FMT等菌群靶向疗法作为潜在治疗策略。研究局限性包括样本量小和FMT方案强度大，但仍为未来研究奠定了基础。
潜在利益冲突披露
无潜在利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可在figshare获取。16S rRNA基因测序数据已保存在NCBI SRA，登录号为PRJNA1223481。
