张 麒，王月婵，项 燕，徐建清，李佳琪，魏天蕊，刘 伟

异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT)是一种治疗各种血液恶性肿瘤、骨髓衰竭性疾病以及遗传代谢或缺陷异常的免疫治疗方法[1]。治疗策略是术前采用超大剂量化疗和全身放疗，清除肿瘤细胞或免疫细胞，然后将正常供者的造血干细胞植入到患者体内，使患者得以重建正常的造血和免疫功能，从而治愈疾病，移植期间需要使用大量抗生素来预防和治疗感染。由于allo-HSCT会出现许多严重的并发症，如移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD)(22%)、感染(11%)、继发性恶性肿瘤(7%)、肺部并发症(5%)、心脏毒性(2%)和其他治疗相关的事件(8%)[2],限制其临床应用。其中，肠道GVHD最为严重，也是最难治疗的，亦是allo-HSCT术后死亡的主要原因之一[3]。近30年来的研究表明，肠内菌群结构与allo-HSCT后患者的感染风险、GVHD以及死亡率密切相关[4]。肠道菌群不仅在患者免疫系统中起着关键作用，而且还可以保护患者免受病原体的影响[5]。因此，通过调节肠道菌群有望成为改善allo-HSCT预后的主要突破口。作者对allo-HSCT后患者的肠道菌群与GVHD之间的关系作一综述，进一步总结通过平衡肠道菌群的多种治疗方法，为临床上改善移植预后，降低死亡率提供治疗策略。

1 肠道菌群与allo-HSCT后GVHD的研究

1.1 肠道菌群失衡导致GVHD产生 导致allo-HSCT后出现GVHD的主要原因，除了供体和受体之间的组织相容性抗原的差异外，肠道菌群的失衡也是原因之一。在正常机体内，肠道免疫上皮细胞位于胃肠道内腔边缘，作为屏障桥接传送从肠道微生物群发送到免疫细胞和其他细胞的关键信息[6]。肠道免疫上皮细胞具有模式识别受体，如Toll样受体和NOD样受体，这些受体是识别与微生物相关的病原体相关模式分子(包括脂多糖、肽聚糖等)的必需元素[7]。最重要的是，模式识别受体还可以感知被破坏的宿主组织的危险相关分子模式信号，是重要防御屏障。另一方面，肠道免疫系统还发挥持续监测微生物群结构和丰度的作用[6]。

Allo-HSCT术前采用超大剂量化疗和全身放疗以及治疗过程中使用大量抗生素，导致肠道菌群失衡，出现一些微生物菌群的过度生长，例如属于变形菌门的细菌，可能会产生过量病原体相关模式分子，导致炎症加剧和免疫耐受性丧失。肠道完整性的破坏，导致肠道渗漏现象[8]，使得细菌脂多糖等物质从受损的肠道中释放出来，进入血液循环并到达全身组织器官，与免疫细胞表面的受体(即Toll样受体4和CD14)的相互作用激活机体相关淋巴组织、单核吞噬细胞系统等，分泌大量炎性因子，引发全身性低度炎症[9]，导致代谢性内毒素血症，包括胰岛素抵抗，葡萄糖耐受不良，血脂异常和肝脏脂肪变性[6]，引起皮疹、胃肠功能紊乱及出血和黄疸等疾病。

1.2 GVHD加重肠道菌群失衡 GVHD对肠道菌群的影响受到越来越多的关注。最近的报道表明，在allo-HSCT后出现的GVHD可进一步加重具有重要体内平衡作用的细菌数量失调，特别是在中性粒细胞减少期[10]。与移植前相比，肠道生态系统的物种丰富度下降了约30%，主要是厚壁菌门和拟杆菌比例减少、肠球菌和乳杆菌比例增加以及细菌多样性改变，这些变化与死亡率呈正相关[4]。例如，研究发现GVHD可能通过减少梭状芽胞杆菌的丰度来消耗消炎细胞群，从而加重GVHD的严重程度[11]。动物实验证明：从人类粪便中重新引入17种梭状芽胞杆菌分离物，可以延长GVHD小鼠的存活时间。

2 肠道微生物的检测及未来的研究方向

2.1 微生物治疗新型疾病 由于过去15年中先进基因测序工具和生物信息学平台的快速发展，科学家们能够较好描述肠道微生物群和微生物组的组成和功能。收集到的这些大数据强烈表明肠道细菌在维持肠内稳态和调节宿主代谢方面发挥重要作用。在对微生物群研究过程中，一些肠道细菌成为了新型疾病治疗的潜在来源，例如顽固性便秘[12]。只是大多数研究还都集中在细菌对这些疾病的作用上，关于真菌和病毒对这些疾病以及微生物组的微妙平衡知之甚少，预计这将是未来一个广阔且富有成效的研究领域[13]。

2.2 肠道菌群多样性检测新途径 最近，许多关于微生物组研究的学科重新崛起，比如用于表征微生物组的高通量方法的进步，促进了与HSCT有关的微生物组研究的快速增长，推动了医学的向前发展。常用的方法包括用于细菌分类学分类的16SrRNA基因测序，代谢组学，以及基因组测序和随后的微生物基因的分类学和功能分类等[14]。其中利用细菌的16SrRNA具有保守序列和特异序列的特点进行测序，可以检测已知甚至未知的微生物种类，也可以检测到低丰度的细菌，进而可以全面、系统地通过α-多样性和β-多样性进行组内和组间的多样性分析，因此可以更好的发现菌群结构差异。相对其他几种方法，其结果准确度更高，是目前肠道微生物领域应用最为广泛的方法[5]。

大规模测序技术的最新进展使得能够彻底评估接受allo-HSCT患者的微生物群的变化，并且在allo-HSCT背景下微生物群的有益和有害变化的证据也开始积累[4]。对于一些复杂的可引起肠道菌群较大改变的代谢疾病,高通量测序技术可以准确地分析菌群多样性的改变。例如在关于糖尿病的研究中,Wirth等[15]采用高通量技术检测发现1型糖尿病大鼠和胰岛素治疗大鼠在不同的肠道区域有特异性肠道微生物群的组成。这些新途径提高了我们对复杂的人类相关微生物群落的理解，包括微生物群落结构，功能潜力和实现的基因表达活动等方面[16]。

2.3 宏蛋白组学为微生物治疗预后提供帮助 在移植期间，肠道菌群组成有着显著变化，物种丰度的变化和多样性的测量已被提出作为临床移植后患者预后相关的潜在生物标志物。宏蛋白质组学即是在特定时间，通过质谱法来检测环境微生物群完整的蛋白质组成，其可以将肠道菌群蛋白的差异表达与肠道菌群功能联系起来，以达到预测菌群功能差异的作用。宏蛋白质组学可以直接说明肠道菌群的功能，其检测出的一些特异的蛋白质可以作为疾病诊断、预后和治疗的生物标志物[5]。如果可以确定微生物群和移植结果之间的因果关系，这些关系可以为基于微生物群的治疗的预后发展提供有效信息，以改善移植结果。

3 Allo-HSCT后GVHD的常用治疗方法

3.1 益生菌疗法 多项研究表明，微生物群多样性的改变增加了受体对肠道介导疾病(如腹泻、感染和急性GVHD)的敏感性[17]。益生菌可以改变肠道菌群多样性，改善肠道的屏障功能[18]，调节肠道免疫应答，降低肠道细菌感染率，还可以通过调节各种信号通路，诱导粘液和抗菌肽的产生。益生菌治疗主要包括直接引入一种菌种或选定特定微生物群，常用益生菌包括双歧杆菌、芽孢杆菌和乳酸菌。其中，口服鼠李糖乳杆菌GG株效果较为显著，在同种异体移植小鼠模型中，接受鼠李糖乳杆菌GG株治疗的小鼠组术后GVHD明显减轻，存活率较高。而未接受鼠李糖乳杆菌GG株组小鼠术后GVHD发生率高，常伴随多种肠道细菌感染(如艰难梭菌)[19]。另一个重要研究发现，梭状芽孢杆菌通过上调肠道中的调节性T细胞来预防炎症，表明GVHD可能通过减少梭状芽孢杆菌的丰度来消耗消炎细胞群[11]，这对用益生菌治疗allo-HSCT后GVHD具有重要意义。

然而，益生菌治疗也有其局限性。首先，将益生菌运到下消化道，会因为胃的强酸环境而使其明显丧失活力和代谢特征。其次，在患者免疫功能过度低下时，引入益生菌可能会增加患菌血症或败血症的风险。

3.2 粪便菌群移植疗法 目前,粪便菌群移植(fecal microbiota transplantation,FMT)可能成为治疗allo-HSCT后肠道菌群感染的有效方法。FMT是指将健康个体的粪便悬浮液通过鼻胃管插管或内镜下注入患者消化道中，来恢复患者微生物群落多样性[20]，目前已成功应用于非HSCT患者复发艰难梭菌感染的治疗。但FMT也存在较大风险，因为排泄物中含有大量有害细菌、病毒和寄生虫，可能会危害到机体健康[21]。现有1种新的FMT，是通过第三方冷冻、封装的接种，以口服胶囊的途径进行[11]，这种途径的好处在于胶囊制备前，对供体血液和粪便进行了大量筛选实验，从而保证所有感染筛选实验均在正常范围或阴性范围内，降低了患者接受FMT后细菌感染率。同时口服冷冻FMT胶囊还可以避免心理创伤，缓解心理压力，减少痛苦。在1项开放标签单组试验研究中，数名接受allo-HSCT后受试者再接受FMT治疗，12个月的总体生存率和无进展生存率分别为85%(95%CI:51%～96%)和85%(95%CI:51%～96%)，其中1例死于急性胃肠道GVHD;另外1项针对血液疾病患者进行HSCT时使用FMT的前瞻性研究表明，FMT可以清除受体的胃肠道中耐抗生素细菌[22]，相比万古霉素的治疗，FMT治疗明显改善了与反复艰难梭菌感染相关的腹泻(OR=3.24，95%CI:1.85～5.68)[3]。由于缺乏临床试验数据，而且FMT长期安全性尚不清楚，因此，患者在接受FMT后，长期随访有一定必要性[23]。

3.3 选择性消化道去污疗法 选择性消化道去污(selective digestive decontamination,SDD)即通过口服肠道不吸收的抗菌药和抗生素，选择性清除肠道中可能致病的需氧革兰阴性细菌及其他细菌，以达到预防感染的目的。由于allo-HSCT患者在术后会因自身口咽与胃肠道潜在致病微生物(potentially pathogenic microorganisms,PPMs)移生而易发生感染，因此SDD可能成为治疗allo-HSCT后PMMs感染的有效方法之一。在1项研究中，63名患者被选择性地用不可吸收的抗生素去污，大多数患者的口腔在3 d内就无PPMs存在，5 d后直肠感染率明显下降，其中9例患者发生了PPMs二次感染[24]。新的研究发现，112名儿童因血液系统恶性肿瘤接受allo-HSCT，为清除胃肠道内兼性严格厌氧微生物，使用大剂量非吸收性抗菌药物进行全胃肠道去污，大约一半的儿童被证明成功去污，术后GVHD发生率显著降低，预防方案包括使用利福昔明以及全身性头孢噻肟钠[25]。在HSCT患者中使用利福昔明可以保持肠道菌群多样性，并与使用环丙沙星和甲硝唑联合治疗的患者相比降低了治疗相关死亡率。但是SDD的临床应用也存在潜在危险，特别是耐药细菌的诱导产生。抗生素使用不当将导致细菌耐药，一旦耐药产生，逆转是艰难而缓慢的，可以说目前阻碍SDD的最大障碍就是对SDD是否会导致细菌耐药。

3.4 吲哚和吲哚衍生物治疗 由共生细菌利用色氨酸酶产生的吲哚和吲哚衍生物可以通过诱导抗透明质酸酶反应依赖性的IL-22的转录和黏膜免疫稳态，从而增强上皮屏障的完整性、减轻炎症。最新的研究发现，无论是由大肠杆菌菌株产生的吲哚还是由外源性给药产生的吲哚和吲哚衍生物都被证明能显著降低GVHD的严重程度、肠上皮的损伤以及跨上皮细菌的易位[23]。因此，利用吲哚及其衍生物是未来治疗GVHD的另一个方向。

4 总结与展望

由于研究和应用条件的差异，实验动物和人的种属差别、临床样本量偏小、取样样本单一(大多数评估allo-HSCT后肠道微生物特征的研究仅依靠直肠取样)以及肠道微生物群可能受到许多其他因素的影响，使得我们需要更多的研究来揭示这些机制，更好地描述肠道细菌介质对GVHD的作用，最终建立新策略来调节肠道菌群，减轻GVHD，同时维持宿主免疫功能，改善allo-HSCT的预后。