《Nutrients》：The Bile Acid–Diet–Microbiome Axis in Clostridioides difficile Infection
艰难梭菌感染（CDI）仍然是抗生素相关性腹泻的主要原因，其复发主要由肠道微生物群破坏和定植抗性受损驱动。胆汁酸已成为这一过程中的关键介质，因为初级结合胆汁酸促进艰难梭菌孢子萌发，而微生物群衍生的次级胆汁酸可抑制萌发、营养生长和毒素活性。饮食通过调节微生物组成、短链脂肪酸（SCFA）产生、胆汁酸转化、上皮屏障完整性和肠道炎症进一步调节CDI易感性。西方饮食和低纤维摄入可能有利于菌群失调和有利于CDI的胆汁酸谱，而富含纤维和地中海式饮食模式可能支持有益厌氧菌、微生物代谢物和黏膜恢复力。本叙述性综述总结了关于胆汁酸-饮食-微生物组轴在CDI发病机制、复发和治疗中的现有证据。研究人员还讨论了标准治疗局限性、基于微生物组的疗法、饮食干预和新兴的胆汁酸靶向策略。理解这一轴可能支持未来的精准方法，旨在不仅抑制艰难梭菌，而且恢复微生物群功能和持久的定植抗性。
**2. Biology and Metabolism of Bile Acids**
**2.1 Synthesis and Enterohepatic Circulation**
胆汁酸（Bile Acids, BAs）在肝脏中从胆固醇通过经典和替代途径合成，生成初级胆汁酸胆酸（Cholic Acid, CA）和鹅去氧胆酸（Chenodeoxycholic Acid, CDCA），随后与甘氨酸或牛磺酸结合后分泌入胆汁。在肠道中，BAs促进脂质和脂溶性维生素的消化吸收，大部分在回肠末端重吸收并返回肝脏，形成肠肝循环。该循环影响进入肠道的BAs量和组成，进而调节初级BAs（促进艰难梭菌孢子萌发）与次级BAs（由微生物群产生，抑制病原体生长和毒素活性）之间的平衡。
**2.2 Microbial Transformation of Bile Acids**
肠道微生物群通过去结合、脱氢、脱羟基和差向异构化等反应修饰BAs，增加其多样性并改变理化性质。去结合由胆汁盐水解酶（Bile Salt Hydrolase, BSH）催化，随后7α-脱羟基化生成次级BAs如脱氧胆酸（Deoxycholic Acid, DCA）、熊去氧胆酸（Ursodeoxycholic Acid, UDCA）和石胆酸（Lithocholic Acid, LCA）。7α-脱羟基化由bai基因操纵子编码，局限于特定梭菌簇XIVa物种（如Clostridium scindens）。这些转化提供了饮食与CDI之间的机制联系，因为支持厌氧菌的膳食底物可能促进抑制性次级BAs的产生。
**2.3 Bile Acids as Signaling Molecules**
BAs不仅参与脂质消化，还通过法尼醇X受体（Farnesoid X Receptor, FXR）、Takada G蛋白偶联受体5（Takeda G Protein-Coupled Receptor 5, TGR5）等受体调节代谢、上皮和免疫功能。FXR通过肠道FXR-FGF15/19-肝脏CYP7A1反馈通路控制BAs池大小。饮食模式和微生物代谢可改变BAs组成和受体激活，富含纤维的饮食、多酚和微生物来源的次级BAs可能影响炎症状态、上皮恢复力和定植抗性，从而影响CDI的易感性。
**3. Bile Acids in Clostridioides difficile Pathogenesis**
**3.1 Lifecycle of C. difficile**
艰难梭菌的孢子在宿主肠道中萌发是感染的第一步，主要受宿主来源的BAs（特别是牛磺胆酸盐和CA衍生物）及氨基酸共萌发剂（如甘氨酸）驱动。次级BAs可抑制孢子萌发、营养生长和毒素活性。因此，促进萌发的初级BAs与抑制性次级BAs之间的平衡，以及周围微生物群，决定病原体是否保持休眠、无症状定植或进展为症状性感染。
**3.2 Primary Bile Acids and Spore Germination**
初级BAs（尤其是牛磺胆酸盐）在氨基酸共萌发剂存在下促进孢子萌发，而鹅去氧胆酸盐和多种微生物来源的次级BAs则抑制萌发、生长或毒素活性。在健康肠道中，共生菌将初级BAs转化为次级BAs，维持定植抗性。抗生素诱导的菌群失调破坏这一转化，增加促进萌发的BAs相对丰度，降低抑制性次级BAs，从而创造有利于艰难梭菌过度生长的条件。
**3.3 Secondary BAs as Inhibitors**
次级BAs如DCA、LCA、UDCA及其微生物差向异构体可抑制艰难梭菌孢子萌发、营养生长、毒素表达或活性。它们的产生依赖于特定微生物功能，包括BSH活性和7α-脱羟基化。抗生素诱导的BAs修饰菌丧失后，肠道BAs池转向促进萌发的初级BAs，降低定植抗性。粪菌移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）或补充BAs修饰共生菌后恢复次级BAs代谢，与复发减少和CDI保护改善相关。
**3.4 Antibiotic-Induced Disruption of Bile Acid Metabolism**
抗生素暴露通过消耗参与BAs转化的关键微生物（特别是具有BSH和7α-脱羟基化能力的菌群）破坏BAs代谢，减少次级BAs（DCA、LCA）的产生，同时促进初级BAs（牛磺胆酸盐、CA衍生物）的积累。实验和临床数据一致表明，CDI易感性和复发与微生物多样性降低、BAs转化菌（如C. scindens）耗竭以及BAs池向促进萌发方向转变相关。FMT后BAs代谢的恢复与定植抗性的重建相关，突出了抗生素诱导的BAs代谢紊乱作为CDI发病机制的中心机制。
**3.5 Key Microbial Taxa Involved**
BSH活性广泛分布于肠道细菌中，包括Bacteroides、Blautia、Lactobacillus、Bifidobacterium、Enterococcus、Clostridium、Roseburia等属。7α-脱羟基化局限于少数厌氧菌，主要是Clostridium簇XIVa和XI，包括C. scindens和Clostridium hiranonis，以及部分Eubacterium、Peptostreptococcus、Ruminococcaceae和Lachnospiraceae成员。这些BAs转化菌的丧失降低次级BAs产生，促进促进萌发的BAs谱，而它们的恢复与CDI抵抗增加相关。这些菌群是饮食敏感的，提示营养策略可支持厌氧菌和BAs转化菌，从而有助于CDI预防或恢复。
**3.6 Animal and Human Evidence**
动物模型和人类研究均支持BAs代谢在CDI易感性和复发中的核心作用。小鼠模型中，抗生素治疗破坏微生物群，减少BAs转化菌，降低次级BAs浓度，积累促进萌发的初级BAs。抗CDI与次级BAs（DCA、LCA、UDCA）的存在相关。FMT或给予C. scindens等BAs修饰菌可恢复定植抗性。人类代谢组学显示，初发或复发CDI患者初级BAs水平升高，次级BAs浓度降低，成功FMT后次级BAs（特别是DCA和LCA）产生恢复。纵向研究表明，次级BAs和BAs修饰菌的持续耗竭与CDI复发风险增加相关，而代谢途径的恢复与持续临床缓解相关。
**4. Diet as a Modulator of Bile Acids and Clostridioides difficile Infection Susceptibility**
**4.1 Diet–Microbiome–Bile Acid Interactions**
膳食组成是肠道微生物群结构和BAs代谢的主要决定因素。富含纤维的饮食支持微生物多样性，促进抗生素后共生菌恢复（包括具有BSH活性和植物聚糖降解能力的菌群），从而促进不利于艰难梭菌萌发的BAs谱。低纤维或无纤维饮食可能延长CDI易感性，延迟微生物群恢复，维持高水平的结合型初级BAs（特别是牛磺胆酸盐）。高脂和生酮饮食可增加BAs合成并改变BAs修饰菌的丰度和活性，影响BAs组成和免疫调节。实验表明，不同纤维底物（如果胶、菊粉、纤维素）对CDI结局产生不同影响。
**4.2 High-Fat Diets**
高脂饮食通过增加脂质乳化需求刺激肝脏BAs合成和分泌，扩大和重塑BAs池，并对肠道微生物群施加选择压力，可能促进耐胆盐和BAs转化菌。在CDI背景下，高脂饮食（特别是低纤维组合）与抗生素诱导的微生物群破坏加剧、保护性厌氧菌恢复延迟、次级BAs（DCA、LCA）产生减少、结合型初级BAs（牛磺胆酸盐）水平升高相关，从而创造有利于定植和疾病进展的BAs环境。动物研究报道高脂或西方饮食小鼠/仓鼠中艰难梭菌负担更高、腹泻加重、体重减轻、肠道损伤和死亡率增加。但高脂饮食的影响取决于脂肪来源、宿主代谢状态、基线微生物群和菌株。
**4.3 Fiber and Microbiota-Accessible Carbohydrates**
膳食纤维和微生物可及碳水化合物（Microbiota-Accessible Carbohydrates, MACs）是支持肠道微生物代谢和定植抗性的重要底物。MACs到达结肠后被厌氧菌发酵产生短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs），主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，这些代谢物增强上皮屏障功能、支持黏蛋白产生、降低肠腔pH、调节炎症，并可能直接抑制艰难梭菌生长。富含纤维的饮食还促进有益严格厌氧菌（包括SCFA产生菌和BAs修饰菌，如Lachnospiraceae和Ruminococcaceae成员）的恢复。低纤维或MAC缺乏饮食损害抗生素后微生物群恢复，减少保护性代谢物，促进菌群失调，可能利于持续携带或严重疾病。实验研究表明，重新引入MACs或特定纤维（如果胶、菊粉、低聚果糖、黄原胶、抗性淀粉）可改善微生物恢复力，减少艰难梭菌负担，但效果因纤维类型和基线微生物群而异。
**4.4 Protein-Rich and Western Diets**
富含蛋白质和西方饮食（高动物蛋白、饱和脂肪、精制糖、超加工食品，低纤维和MACs）可能通过破坏微生物群-代谢物环境促进CDI易感性和严重性。实验表明，高脂/低纤维或高脂/高蛋白饮食加剧抗生素诱导的微生物群破坏，减少有益厌氧菌和丁酸盐产生菌，降低保护性代谢物（SCFAs和次级BAs），增加促进萌发的BAs谱，导致艰难梭菌清除受损、腹泻、体重减轻、肠道损伤和死亡率增高。高蛋白摄入可能通过增加脯氨酸等氨基酸的可用性（作为病原体能量来源）支持艰难梭菌扩增，同时促进与上皮损伤和炎症相关的微生物代谢物。人类研究有限，但CDI患者（特别是复发型）常显示微生物丰富度降低、丁酸盐产生菌（Lachnospiraceae、Ruminococcaceae）耗竭、肠杆菌科扩增和BAs转化能力下降。
**4.5 Mediterranean Diet and Protective Dietary Patterns**
地中海饮食以高摄入植物性食物（蔬菜、水果、豆类、全谷物、坚果、种子）、特级初榨橄榄油为主要脂肪来源，适量鱼类和发酵乳制品，限制红肉、精制糖和饱和脂肪为特征。该模式提供丰富的纤维、MACs、多酚、单不饱和脂肪酸和Omega-3多不饱和脂肪酸，促进有益共生菌和SCFA产生，支持上皮屏障完整性、黏蛋白产生、免疫调节和抗炎反应。多酚（来自橄榄油、水果、蔬菜、适量葡萄酒）具有抗氧化、抗菌和免疫调节作用。与西方饮食相反，地中海饮食可能有助于维持微生物多样性，富集纤维降解和丁酸盐产生菌（如Faecalibacterium prausnitzii、Bifidobacterium、Prevotella、有益Clostridium簇），增加粪便SCFAs，维持上皮屏障完整性，调节黏膜免疫，减少炎症。虽然CDI特异性干预研究尚缺，但地中海饮食是合理的辅助营养方法，以支持微生物群恢复、恢复保护性代谢物、减少有利于艰难梭菌萌发、生长、毒素活性和复发的肠道环境。
**4.6 Malnutrition, Aging, and Frailty**
营养不良、衰老和衰弱显著增加CDI和复发易感性。老年人受年龄相关免疫衰老、黏膜防御受损、频繁抗生素暴露、合并症、多药治疗和长期住院/护理机构接触影响，微生物群多样性降低，保护性厌氧菌（Bacteroides、Bifidobacterium、Faecalibacterium、Roseburia等丁酸盐产生菌）耗竭，促炎或机会菌扩增，损害SCFA产生，削弱上皮屏障，促进低度炎症，并破坏BAs代谢（减少抑制性次级BAs的产生）。衰弱、功能状态差、认知障碍、压疮和营养缺乏与更严重CDI、复发、再入院、转移至长期护理机构以及短期和长期死亡率增加相关。在老年和营养不良患者中，CDI可能进一步放大菌群失调、炎症、功能衰退和衰弱的循环，恢复微生物群功能和BAs稳态尤为重要。
**4.7 Intensive Care Unit Patients, Artificial Nutrition, and CDI Risk**
重症监护病房（ICU）患者因严重基础疾病、长期住院、广谱抗生素暴露、黏膜屏障功能受损、免疫力改变、侵入性操作、脓毒症和胃肠道转运改变而特别易患CDI。人工营养（肠外营养或标准化肠内配方）可能减少膳食多样性，改变到达结肠的可发酵底物，影响微生物恢复、SCFA产生、BAs转化和定植抗性。ICU相关菌群失调以微生物丰富度和多样性降低、保护性厌氧菌（Faecalibacterium、Blautia、Ruminococcus、Subdoligranulum、Lachnospiraceae、Ruminococcaceae）丧失和机会菌（Enterococcus、Enterobacteriaceae）扩增为特征，可能损害BAs去结合和7α-脱羟基化，降低次级BAs产生，创造有利于艰难梭菌定植的肠腔环境。肠内营养与抗生素相关性腹泻和艰难梭菌相关性腹泻风险增加相关，但直接证据有限。
**5. Therapeutic Implications**
**5.1 Standard CDI Therapies and Limitations**
标准CDI治疗以抗菌治疗为中心，非达霉素（Fidaxomicin）因临床治愈率与万古霉素相当且复发率更低成为首选，可能因其较窄的抗菌谱和较低的对肠道微生物群影响。万古霉素是有效替代，甲硝唑因疗效较低不再推荐一线。然而，现有疗法有重要局限性：抗生素抑制艰难梭菌但未可靠恢复被破坏的微生物群、BAs代谢或定植抗性；非达霉素和贝洛托舒单抗（Bezlotoxumab）可减少复发但受限于成本和获取；严重复杂CDI的证据有限。因此，需要补充方法恢复微生物群功能和BAs稳态。
**5.2 Fecal Microbiota Transplantation (FMT)**
FMT是复发或难治性CDI的既定高效疗法，通过转移筛选的供体微生物群，迅速重塑菌群失调，增加细菌丰富度，恢复BAs代谢：FMT前患者显示初级结合BAs积累和次级BAs减少，成功后恢复BSH活性、7α-脱羟基化途径和次级BAs产生，创造不利于艰难梭菌的代谢环境。FMT还增加SCFA（特别是丁酸）产生，支持上皮屏障和调节免疫。FMT是微生物组治疗纠正CDI复发代谢和生态缺陷的关键范例。
**5.3 Microbiome-Based Therapeutics**
基于微生物组的疗法旨在通过恢复抗生素诱导菌群失调后的生态和代谢缺陷重建定植抗性，包括标准化粪便微生物产品、活体生物治疗产品、益生菌、益生元、合生元和精准设计微生物联合体。保护机制包括恢复Bacteroidetes和Firmicutes群落、增加微生物多样性、增强营养竞争、产生抗菌化合物（如细菌素）、恢复SCFA和BAs代谢。商业化产品提供更标准化组成，但存在定植变异、最佳微生物组成认识不足、监管复杂等局限。
**5.4 Bacteriophage Therapy**
噬菌体疗法通过靶向杀灭艰难梭菌，理论上保留共生菌群，包括BAs代谢和SCFA产生菌。然而，许多艰难梭菌噬菌体是温和噬菌体，存在原噬菌体整合、溶原转化和毒素调控风险，且宿主范围窄。工程化内溶素和重组噬菌体衍生酶作为靶向策略，避免完全噬菌体复制的限制，但仍处于临床前阶段。
**5.5 Bile Acid-Targeted Therapies**
BAs靶向疗法旨在减少促进萌发的初级BAs（特别是牛磺胆酸盐），增加抑制性次级BAs（DCA、LCA），或通过FXR-FGF15/19和TGR5通路调节BAs信号。候选策略包括BAs螯合剂、抑制肠肝BAs转运、给予BAs类似物（如UDCA）和微生物组导向干预恢复BSH和7α-脱羟基化。实验数据表明降低初级BAs合成或恢复微生物BAs转化可减少萌发和改善疾病结局，但大多数仍处于实验阶段。
**5.6 Dietary Interventions**
饮食干预作为CDI辅助策略，通过调节微生物群、代谢物、上皮屏障、炎症和BAs代谢发挥作用。高纤维饮食和MACs可促进有益厌氧菌，增加SCFA，增强上皮紧密连接，减少通透性，支持抗炎免疫。实验CDI模型中，特定纤维（如果胶、菊粉、黄原胶、低聚果糖、抗性淀粉）可减少艰难梭菌负担、改善清除和减轻疾病严重度，但效果因纤维类型和剂量而异。人类数据稀缺，但低聚果糖补充与住院患者复发减少和双歧杆菌增加相关，尽管持续携带。益生菌、合生元、后生元等证据不一致，且在重症或免疫抑制患者中存在安全性担忧。
**5.7 Future Combination Therapies**
未来CDI治疗将趋向联合方法，控制急性感染同时恢复定植抗性和预防复发。潜在组合包括非达霉素联合贝洛托舒单抗、基于微生物组的干预、饮食调节（益生元/合生元）支持有益微生物恢复。其他新兴策略包括毒素中和抗体、抗生素中和剂、噬菌体基疗法、非产毒艰难梭菌竞争、疫苗和干扰毒素活性或炎症通路的小分子。营养应作为支持性组成部分，增强微生物群恢复和BAs介导的定植抗性。
**6. Emerging Research Areas and Knowledge Gaps**
尽管证据日益增多，仍存在重要知识空白。当前证据多为关联性，需进一步机制研究阐明特定BAs谱是否直接驱动CDI易感性、复发或恢复。个体间BAs代谢变异（受饮食、年龄、抗生素暴露、宿主遗传、合并症和基线微生物群影响）可能部分解释患者风险和干预反应差异。多组学方法（整合宏基因组学、代谢组学、转录组学和宿主免疫分析）可帮助识别因果通路、预测性生物标志物和患者特异性治疗靶点。纵向代谢组学研究尤其需要追踪BAs动态变化。还应研究儿童、老年衰弱和严重CDI患者等未充分研究人群。未来研究需标准化膳食评估、干预设计、微生物组分析和临床终点，以促进精准微生物组医学的发展。
**7. Limitations**
现有证据存在局限：大部分机制知识来自动物模型，无法完全重现人类CDI复杂性。肠道微生物群组成、BAs池、抗生素暴露、饮食、免疫反应和菌株差异均影响疾病严重度和治疗结局。艰难梭菌菌株遗传和表型多样，影响孢子形成、萌发、毒素产生、BAs敏感性和治疗反应。BAs效应高度依赖上下文，同一BAs可能因浓度、结合状态、微生物环境和宿主因素产生不同甚至相反作用。人类证据多为关联性，BAs谱和微生物群变化可能反映抗生素诱导的菌群失调、肠道炎症或治疗后恢复，而非因果机制。未来需结合纵向采样与多组学和详细临床表型分析，以区分因果机制与疾病活动、复发风险或微生物群恢复的生物标志物。
**8. Conclusions**
胆汁酸-饮食-微生物组轴是CDI发病和复发的核心。抗生素诱导的菌群失调减少保护性次级BAs，增加促进萌发的初级BAs。饮食通过调节微生物多样性、SCFA产生、BAs代谢、屏障功能和炎症进一步影响CDI风险。未来疗法应超越病原体抑制，转向恢复微生物群功能和持久的定植抗性。这些BAs和微生物标志物可能成为临床实践中的复发风险分层生物标志物。
