粪菌移植对重症肺炎恢复期患者的影响：一项探索性单臂初步研究

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Fecal microbiota transplantation in patients recovering from severe pneumonia: an exploratory single-arm pilot study

　　

目的：探讨粪菌移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）与重症肺炎恢复期患者胃肠道症状及肠道菌群失调的潜在关联。 方法：共纳入15例确诊的重症肺炎成年患者。其中1例死亡，2例因未获得及时血常规数据而被排除临床分析，最终12例患者纳入临床评估。通过结肠镜将导管置于盲肠后，连续六天每天进行一次FMT。在基线及治疗后一周进行临床评估和血液样本采集。收集6例患者基线和FMT后六个月的粪便样本，采用宏基因组测序进行分析。 结果：FMT治疗一周后，12例患者中有5例报告症状改善；10例治疗前有发热的患者中，9例在治疗后两周内退热。肠道菌群β多样性分析显示，FMT后受者肠道菌群组成趋近于供者，提示症状改善可能与FMT治疗相关。具体而言，在门水平上，与基线相比，FMT后变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度降低，而厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度升高。在属水平上，FMT后常见共生菌属（如Phocaeicola、Parabacteroides、Lachnospira和Phascolarctobacterium）显著富集，而致病菌属（如弧菌属Vibrio、链球菌属Streptococcus和肠杆菌属Enterobacter）则显著减少。进一步对微生物群落功能的分析发现，FMT后微生物功能谱显著向供者状态转变，表现为核心代谢和细胞进程上调，感染相关通路下调，共同指示肠道微生物组的功恢复。 结论：本研究提示，FMT可能与重症肺炎患者症状改善及肠道微生物稳态恢复密切相关。这些发现表明，FMT可能具有治疗获益，并可作为重症肺炎恢复期个体的一种可行的康复策略。

研究背景与问题

人体黏膜表面定植着数以万亿计的共生微生物，其中绝大多数位于胃肠道。近年研究证实，共生菌群可通过调节宿主免疫、抵抗感染、增强营养代谢和维护肠道稳态发挥有益作用。“肠-肺轴”（gut-lung axis）作为肠道菌群与肺部之间的关键双向通讯通路，可影响肺部健康。肠道菌群失调会破坏免疫稳态，加剧呼吸道感染的严重程度。肺炎仍是全球主要死因之一，据2023年全球疾病负担研究，下呼吸道感染导致约250万人死亡。重症社区获得性肺炎（severe CAP）预后较差，其恢复期患者常伴有肠道菌群失调和肠屏障功能受损。鉴于重症肺炎后胃肠道症状和免疫紊乱的高发率，研究人员假设粪菌移植（FMT）可能有助于恢复肠道微生物稳态、缓解胃肠道症状，并减轻持续存在的肠道功能障碍，因此开展了此项探索性研究。

研究方法与结论

本研究是一项单臂初步临床试验，旨在评估FMT对重症肺炎恢复期患者的安全性、疗效及微生物学影响。研究人员从武汉普仁医院招募了15例确诊的重症肺炎成人患者，最终12例纳入临床评估。FMT通过结肠镜置管至盲肠给药，每日一次，连续六天。在基线及治疗后一周进行临床评估和血液检测，并在基线和FMT后六个月收集6例患者的粪便样本进行宏基因组测序。结果显示，FMT一周后，5例患者胃肠道症状主观改善，10例发热患者中9例在两周内退热。肠道菌群β多样性分析表明，FMT后受者菌群组成趋近于供者，提示症状改善与FMT相关。在门水平，FMT后变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）丰度下降，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）上升；在属水平，常见共生菌（如Phocaeicola、Parabacteroides、Lachnospira、Phascolarctobacterium）显著富集，致病菌（如弧菌属Vibrio、链球菌属Streptococcus、肠杆菌属Enterobacter）显著减少。功能分析显示FMT后微生物功能谱向供者状态转变，核心代谢和细胞进程上调，感染相关通路下调。该研究首次提供了FMT可能作为重症肺炎恢复期康复策略的初步证据，为后续随机对照试验奠定了基础。

主要关键技术方法

1. 1.
   研究对象来源：2022年12月从武汉普仁医院招募15例确诊重症肺炎的成人患者，最终12例纳入临床评价，其中6例提供粪便样本用于微生物分析。
2. 2.
   FMT干预方案：利用自动化处理技术分离并封装合格供者的粪便微生物，通过结肠镜将导管置于盲肠后，每日一次缓慢输注50 mL粪菌悬液，连续六天。
3. 3.
   宏基因组测序与分析：使用HiPure Stool DNA Mini Kit提取粪便DNA，经FS Pro DNA Lib Prep Kit V2建库后在华大DNBSEQ-T7平台进行PE150双端测序；原始读段经FastUniq去除PCR重复、Trimmomatic过滤及去宿主污染后，用MEGAHIT进行从头组装，MetaGeneMark预测开放阅读框，Kraken2进行分类注释。
4. 4.
   统计分析方法：基于binary Jaccard距离矩阵，采用主坐标分析（PCoA）和非度量多维尺度分析（NMDS）评估β多样性；利用线性判别分析效应大小（LEfSe）鉴定分类学生物标志物；使用配对Wilcoxon符号秩检验进行前后比较，所有统计分析在R（版本3.4.1）中完成。

研究结果

3.1 患者基线特征：12例纳入患者年龄26-91岁，女性占75%。入组时9例患者症状已缓解，仅表现轻度临床表现；3例仍维持重症状态。6例患者提供了FMT前后的粪便样本用于微生物分析，另6例失访被排除。

3.2 FMT前后胃肠道症状和血常规检查：12例患者中5例存在不同程度的胃肠道症状（便秘、腹泻、腹胀、胃酸反流、直肠炎），经一周FMT治疗后均报告主观改善。10例基线发热患者中9例在两周内退热。咳嗽、咽痛、胸闷等呼吸系统症状也明显改善。血常规指标在FMT前后均处于正常范围，无统计学显著变化。

3.3 FMT前后血清生化指标：FMT后总胆红素（TBIL）、直接胆红素（DBIL）、间接胆红素（IBIL）、γ-谷氨酰转移酶（GGT）、葡萄糖（GLU）、二氧化碳结合力（CO₂CP）、碱性磷酸酶（ALP）和大血小板比率（P-LCR）较基线有显著变化（P < 0.05）。其中TBIL、DBIL、IBIL和P-LCR浓度显著降低，GGT、GLU、CO₂CP和ALP改善幅度更大。

3.4 FMT后肠道菌群丰富度和多样性：在门水平，FMT后变形菌门和放线菌门相对丰度下降，厚壁菌门和拟杆菌门上升。Chao1指数和Shannon指数显示FMT后菌群丰富度和多样性略有下降，但无统计学差异。β多样性分析（基于binary Jaccard距离）表明FMT前后粪便微生物组成发生显著变化，FMT后样本与供者更为相似。

3.5 FMT后重症肺炎患者粪便菌群组成改变：在属水平，29个属在FMT后表现出显著差异（P < 0.05）。Phocaeicola、Parabacteroides、Lachnospira、Phascolarctobacterium、Megamonas等显著增加；Rhizopus、Bordetella、Staphylococcus等减少。在种水平，FMT后显著增加的物种包括Phocaeicola_vulgatus、Bacteroides_thetaiotaomicron、Parabacteroides_distasonis等；显著减少的包括Vibrio_cholerae、Streptococcus_cristatus、Enterobacter_kobei等。随机森林分析鉴定出最具区分力的物种主要为Firmicutes_bacterium、Vescimonas_fastidiosa、Alistipes_putredinis等。

3.6 FMT后粪便微生物功能谱分析：基于KEGG直系同源（KO）的功能分析显示，FMT后受者粪便微生物基因谱向供者偏移。碳水化合物代谢在FMT后和供者组中相对丰度最高（>6%），其次为氨基酸代谢和能量代谢，这三种代谢途径在FMT后均较基线上升。FMT后复制修复、信号分子与相互作用、翻译等功能类别上调，感染性疾病（细菌感染）、外源生物降解与代谢等通路下调。

讨论与结论

讨论指出，重症肺炎患者常伴胃肠道症状，其机制涉及肠黏膜屏障破坏和促炎介质诱导，抗生素使用、应激反应和营养不良可导致肠道菌群失衡。本研究发现FMT后肠道菌群组成发生显著变化，厚壁菌门和拟杆菌门丰度趋向健康人群水平，变形菌门和放线菌门趋于正常化。在属和种水平，多种有益共生菌增加、致病菌减少，提示FMT与胃肠道症状改善相关。研究同时承认局限性：样本量小、缺乏平行对照组、单臂设计无法区分自然康复与FMT效果、多供者FMT引入变异性等，未来需开展大规模随机对照试验验证。

结论：本研究发现FMT与血生化指标的适度改善相关，同时观察到肠道菌群恢复和胃肠道症状缓解，提示FMT可能作为重症肺炎恢复期患者的一种潜在治疗和康复干预手段。