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菌群移植治疗纤维肌痛临床效果和安全性研究:一项随机对照研究*

2023-12-27方洪伟杨侯千暠张微廖丽君

中国疼痛医学杂志 2023年12期
关键词:菌群肠道病人

方洪伟杨 雨 侯千暠张 微廖丽君△ 方 浩

(1 复旦大学附属中山医院麻醉科,上海 200032;2 上海市东方医院疼痛科,上海 200120;3 上海交通大学医学院附属第九人民医院黄浦分院麻醉科,上海 200001;4 复旦张江研究院,上海 201203)

纤维肌痛(fibromyalgia, FM)是一种常见的以肌肉骨骼疼痛为特点的慢性疾病,据统计其发生率为5%,女性的发病率高于男性。病人常常以疼痛、肠道功能障碍、肠易激综合征、焦虑和抑郁、身体疲惫、睡眠障碍和认知症状为特征,导致病人的生活质量严重受损[1~3]。FM的病理生理学机制尚不清楚,有多种假说,包括中枢神经系统和外周神经痛觉处理受损、全身炎症变化等,其中中枢敏化被认为是主要的病理机制[4,5]。目前,越来越多的证据表明中枢敏化与肠道菌群相关,大脑与肠道之间的复杂联系被称为“肠-脑轴”,肠道菌群可能影响疼痛处理和感知[6]。

近年来,越来越多的学者开始研究FM 与肠道菌群的关系。Minerbi 等[2]对77 例女性FM 病人和79 例健康对照组的肠道菌群进行比较,与健康对照组相比,FM 病人有多个细菌分类群存在显著差异并与FM 的临床指标相关。Clos-Garcia 等[7]发现FM 病人肠道菌群的多样性降低,并且对血清的代谢组学分析发现:FM 病人血清中谷氨酸(glutamic acid, Glu)和色氨酸水平均降低,提示神经递质的水平与FM 病情可能具有相关性。

菌群移植(fecal microbiota transplantation, FMT)是将健康供体的功能菌群移植到病人肠道内,重建病人肠道菌群,改善菌群紊乱,从而治疗肠内外疾病的一种特殊移植方式。2012 年,Khoruts 的团队发表第1 篇用标准冻存菌群实现FMT 治疗的研究。共治疗43 例艰难梭状芽孢杆菌感染,总成功率为95%[8],说明FMT 治疗已经逐步转向“标准化”。然而,目前临床研究中缺少FMT 治疗FM 病人的相关研究,本研究创新性的选择对FM 病人进行FMT干预,发现可有效缓解 FM 病人的疼痛及焦虑等临床症状,进一步探究FMT 对FM 的治疗作用,可能成为FM 治疗的新策略。

方 法

1.一般资料

本研究通过上海市东方医院伦理委员会审核(伦理批号:[2021]研审第(105)号),并在中国临床试验注册中心注册(注册号:ChiCTR2100053176)。所有病人均来自于上海市东方医院疼痛科门诊从2021 年12 月至2022 年5 月收治的诊断为FM 的病人。对符合条件的病人进行基线评估,签署知情同意书,留取前臂静脉血样本以及粪便标本并完成基础问卷调查,随后采用抽签法将病人随机分为菌群移植 + 药物治疗(FMT 组)25 例与单纯药物治疗(对照组)25 例,FMT 组的病人于入院后完成肠镜检查与导管留置。

纳入标准:①年龄18~80 周岁,男女不限;②符合美国风湿病学会(American College of Rheumatology, ACR) 2016 诊断标准的FM 病人,同时确诊达6 个月以上;③治疗前两组病人均为未服用或未规律服用(入组时未服用)度洛西汀;④治疗前疼痛数字分级评分法(numerical rating scale, NRS)评分≥4 分;⑤病人自愿签署知情同意书,能配合完成问卷调查。

排除标准:①因各种原因不宜进行肠镜、静脉麻醉、FMT 治疗的病人;②有颈、胸、腰椎内固定手术的病人;③大量失血、急性出血、贫血 (< 90 g/L)、血小板低于50×109/L、严重凝血功能障碍的病人;④合并严重心、肝、肾和代谢性疾病,有毒物使用史的病人;⑤继发于骨关节炎、甲状腺机能低下、恶性肿瘤等疾病的病人;⑥妊娠妇女、精神病、其他重大疾病的病人;⑦病人依从性差,不遵医嘱,随访不接受等。

脱落标准:随访过程中失访病例。

2.样本量计算及随机分组

由于既往没有FMT 治疗FM 病人的临床研究数据,所以我们进行预实验,并根据结果(预实验每组纳入10 例病人,分别给予菌群移植 + 药物治疗和单纯药物治疗,随访3 个月,根据NRS 评分、症状及局部体征等综合评估;菌群移植 + 药物治疗组8 例病人有效,单纯药物治疗组4 例病人有效),假设FMT 组有效率为80%,对照组有效率为40%,α 值取0.025,β 取0.1,假设每组失访率为10%。计算每组最小样本量为22 例,计划每组各纳入25 例。

采用抽签法进行简单随机化分组,制作1~120张序号,将序列号装入不透明信封并放置于暗箱中,每名入组受试者签署知情同意书,完成术前基线评估后进行暗箱抽签,抽到序列号为双数纳入菌群移植+药物治疗组(FMT 组),序列号为单数的纳入单纯药物治疗组(对照组)。

3.治疗方法

两组受试者入院后均予以口服度洛西汀30 mg,每日2 次,并根据病人主诉疼痛及其他临床症状(包括药物不良反应),由1 名经验丰富的临床疼痛医师调整病人度洛西汀的药物剂量。FMT 组病人入院后在麻醉下进行无痛肠镜检查,并在内镜下进行空肠置管以便于进行后续的FMT 治疗。两组病人住院时间均为1 周。临床试验方案流程图见图1。

图1 临床试验流程图Fig.1 Flow chart of the clinical trial protocol

(1)菌群供体的选择:①18~25 岁非孕期健康成年人,具有健康生活方式及良好饮食习惯;②3个月内未服用抗生素、益生菌及其他微生态制剂者;③既往无慢性疾病(如便秘、肠易激综合征、炎性肠病等),无自身免疫性疾病,未处于免疫抑制状态,无恶性病史;④电解质检查、免疫球蛋白抗体 (G,A, M, E)、甲状腺功能(甲状腺素、T3、T4、TSH)无异常;⑤传染病病原体检查阴性(乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、梅毒螺旋体、人类免疫缺陷病毒等);⑥粪便检查阴性(梭状芽孢杆菌、志贺菌、弯曲菌及寄生虫等);⑦粪便耐药菌检测阴性(空肠弯曲菌、大肠埃希菌、小肠结肠炎耶尔森菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌、耐青霉烯类肠杆菌、广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌);⑧入组供体每2 个月复查体检1 次,以上各项仍均无异常者,供体必须自愿;⑨入组供体每月检测1 次粪便样本(16S rRNA测序),保证粪便菌群的组成及多样性稳定可靠。

(2)菌群制备:由于人体肠道菌群的大小在0.2~30 μm 之间,本技术采用二个过滤盘,一级过滤盘的过滤膜孔径为30 μm,二级过滤盘的过滤膜孔径为0.2 μm。首先,用收集桶收集供体粪便(100~150 g),后加入生理盐水(通常为1000 ml)搅拌3 分钟。然后,粗滤菌液循环流经一级过滤盘,通过30 μm 膜后为精滤菌液。最后,对精滤菌液二级过滤,滤去0.2 μm 以下的颗粒及多余水分,即获得浓缩的全肠菌液(300~400 ml 左右,每ml 为3~5×1011CFU)。

(3)FMT 治疗:FMT 组病人入院后在麻醉下进行无痛肠镜检查,并在内镜下行空肠置管,术后24 h 行FMT。治疗前,嘱病人右侧卧位,取新鲜浓缩的全肠菌液250 ml(每支为标准试管50 ml),通过体外留置移植管路缓慢注射菌液,治疗后嘱病人继续右侧卧位半小时,连续治疗3 天。

4.观察指标

(1)主要观察指标:疼痛NRS 评分,在10 分制的标尺上病人根据疼痛程度进行自我评级,0 为无痛,10 为剧烈疼痛。分别在治疗前、治疗后1 周、1 个月、3 个月、6 个月和12 个月各时间点评估疼痛程度。

(2)次要观察指标:①弥漫性疼痛指数(widespread pain index, WPI):指病人过去1 周中19 个部位发生疼痛的数量。分别在治疗前、治疗后1 周、1 个月、3 个月、6 个月、12 个月进行评估。②症状严重度评分(symptom severity, SS):指过去1 周内疲劳、睡醒后仍觉困乏和认知症状3 个方面严重程度的评分(0~9 分),加上过去6 个月内头痛及下腹痛或绞痛等躯体症状总体评价(0~3)的总和。分别在治疗前、治疗后第6、12 个月进行评估。③医院焦虑抑郁量表(the hospital anxiety and depression scale, HADS):用于评估病人焦虑抑郁程度。分别在开始前、治疗后3 个月、6 个月、12 个月进行评估,得分越高表示焦虑或抑郁症状越严重。④匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index, PSQI):用于评定最近1 个月的睡眠质量。分别在开始前、治疗后1 个月、3 个月、6 个月、12 个月对病人的睡眠质量进行评估。包括睡眠质量、入睡时间、睡眠时间、睡眠效率、睡眠障碍、催眠药物、日间功能,总分范围0~21,得分越高,表示睡眠质量越差。⑤血浆神经递质水平检测:对两组病人治疗前后的血浆样本中相关神经递质水平进行检测,神经递质包括5-羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)、Glu 和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)。

(3)其他观察指标:①疗效评价:根据NRS评分、症状及局部体征等进行综合评估。治愈:症状、体征基本消失,恢复原生活质量;显效:症状体征明显缓解,生活质量改善,但仍有间断的可耐受性疼痛;有效:症状体征有所缓解,但效果不能巩固常有反复;无效:与治疗前相同。有效率=(治愈+显效+有效)/总例数×100%。②研究过程中补救镇痛药物:当病人疼痛不耐受,轻、中度疼痛(4 ≤NRS 评分≤6)病人,口服度洛西汀加量缓解疼痛(60 mg, q12 h);重度疼痛(NRS 评分≥7),口服曲马多(100 mg, q12 h)。随访期间,病人口服曲马多,从每晚100 mg 开始,逐渐增加剂量,以避免药物相关的不良反应(如头晕、恶心和呕吐)。出院后,按上述给药原则给药。分别于术后1 周、1 个月、6个月、12 个月记录两组给予药物治疗的病人总人数。

(4)安全性和满意度指标:在每次随访时询问病人是否有上次访视期间的任何不良反应和意外医疗事件,包括静脉麻醉下检查和导管留置的相关不良反应,高血压或低血压、头晕、恶心、呕吐、下肢麻木、尿潴留等。记录所有的不良事件并及时报告。研究过程中病人肝、肾功能情况随访。

5.统计学分析

量表数据录入Excel 文件,导入SPSS 统计程序(IBM 22.0 版)进行数据统计分析。连续变量表示为均数 ± 标准差,分类变量以百分比表示。连续变量组内比较采用配对t检验(测量次数< 3 次)或重复测量单因素方差分析(测量次数≥3 次),组间比较采用协方差分析(测量次数< 3 次)或重复测量双因素方差分析或混合模型(测量次数≥3次);分类变量比较采用Pearson 卡方检验或Fisher精确检验。不满足正态分布的两组连续变量和有序变量采用Scheierer- ray-hare 或Mann-Whitney U 检验。P< 0.05 为差异有统计学意义。

结 果

1.术前病人一般资料

共45 例受试者完成试验,FMT 组22 例(3 人随访过程中失访);对照组23 例(2 人随访过程中失访)。所有病人术前进行基线评估、年龄、性别构成、体重指数(body mass index, BMI)、患病时长,NRS、WPI、SS、HADS、PSQI 评分、肝肾功能及肠功能(便秘和腹泻)差异均无统计学意义(见表1)。

表1 两组病人术前一般特征Table 1 General preoperative characteristics of enrolled patients

表1 两组病人术前一般特征Table 1 General preoperative characteristics of enrolled patients

对照组Control group (n = 23) FMT 组FMT group (n = 22) P年龄(岁)Age (Years) 55.3±6.6 52.8±4.6 0.152体重指数(kg/m2) BMI (kg/m2) 24.6±1.9 24.9±2.3 0.62性别(男/女)Gender (Male/Female) 3/20 4/18 0.7病程(月)Duration of pain (Months) 11.8±3.0 10.6±2.5 0.157术前症状Preoperative symptoms NRS 评分 7.1±1.2 6.8±0.8 0.805 WPI 评分 15.4±4.0 15.3±2.7 > 0.999 SS 评分 9.3±1.1 9.9±1.1 0.157 HADS 评分 16.3±1.8 15.5±2.1 0.534 PSQI 评分 15.6±1.6 16.0±1.9 0.898肝功能(异常/正常)Liver function (Abnormal/Normal) 0/23 0/22 /肾功能(异常/正常)Renal function (Abnormal/Normal) 0/23 0/22 /肠功能Gut function便秘Constipation 11 9 0.767腹泻Diarrhea 7 4 0.491

2.FMT 显著改善FM 病人临床症状(疼痛治疗效果、睡眠及焦虑抑郁情况)

(1)主要结果

NRS 评分:与对照组相比,治疗后的NRS 评分作为接受FMT 病人症状缓解的主要终点。两组病人术前NRS 评分比较差异无统计学意义。与术前基线评分相比,两组不同时间点的NRS 评分均显著降低。术后1 周和1 个月时,FMT 组NRS 评分略低于对照组(P> 0.05),术后3 个月、6 个月和12 个月时FMT 组NRS 评分明显下降(P< 0.001,见表2)。

表2 两组NRS 评分比较Table 2 Comparison of NRS scores between the two groups

表2 两组NRS 评分比较Table 2 Comparison of NRS scores between the two groups

***P < 0.001,与对照组相比;***P < 0.001, compared with group control.

对照组Control group (n = 23) FMT 组FMT group (n = 22) P术前Pre-operation 7.1±1.2 6.8±0.8 0.805术后Post-operation 1 周1 Week 6.0±0.8 5.5±0.9 0.217 1 个月1 Month 4.4±0.7 4.1±0.6 0.831 3 个月3 Months 4.4±0.9 2.9±1.0 *** < 0.001 6 个月6 Months 4.8±1.1 2.5±0.7 *** < 0.001 12 个月12 Months 4.4±0.9 2.1±0.6 *** < 0.001

(2)次要结果

WPI 和SS 评分:两组病人术前WPI 和 SS 评分比较差异均无统计学意义。与对照组相比,FMT组在接受FMT 治疗3 个月、6 个月和12 个月后WPI 评分显著降低 (P< 0.001);FMT 组在接受FMT治疗6 个月和12 个月后SS 评分均显著降低(P<0.001,见表3)。

表3 两组WPI、SS、HADS 和PSQI 评分比较Table 3 Comparison of WPI, SS, HADS and PSQI scores between two groups

表3 两组WPI、SS、HADS 和PSQI 评分比较Table 3 Comparison of WPI, SS, HADS and PSQI scores between two groups

*P < 0.05,***P < 0.001,与对照组相比;*P < 0.05, ***P < 0.001, compared with group control.

对照组Control group (n = 23) FMT 组FMT group (n = 22) P WPI 评分术前Pre-operation 15.4±4.0 15.3±2.7 > 0.999术后1 周Post-operation 1 week 11.2±3.5 11.0±3.4 > 0.999术后1 个月Post-operation 1 month 7.8±2.5 7.0±1.7 0.700术后3 个月Post-operation 3 months 6.3±1.9 2.5±1.0*** < 0.001术后6 个月Post-operation 6 months 5.9±1.4 1.8±0.9*** < 0.001术后12 个月Post-operation 12 months 5.3±1.4 1.5±0.5*** < 0.001 SS 评分术前Pre-operation 9.3±1.1 9.9±1.1 0.157术后6 个月Post-operation 6 months 5.2±0.8 3.2±1.0*** < 0.001术后12 个月Post-operation 12 months 6.6±1.5 2.4±0.9*** < 0.001 HADS 评分术前Pre-operation 16.3±1.8 15.5±2.1 0.534术后3 个月Post-operation 3 months 9.3±3.0 7.0±2.7* 0.041术后6 个月Post-operation 6 months 8.5±1.7 5.0±1.0*** < 0.001术后12 个月Post-operation 12 months 8.5±1.4 3.8±0.9*** < 0.001 PSQI 评分术前Pre-operation 15.6±1.6 16.0±1.9 0.898术后1 个月Post-operation 1 month 9.8±2.9 8.9±1.8 0.647术后3 个月Post-operation 3 months 9.0±2.3 6.7±1.3* 0.001术后6 个月Post-operation 6 months 8.7±1.7 4.6±1.0*** < 0.001术后12 个月Post-operation 12 months 9.3±1.5 3.9±0.9*** < 0.001

HADS 和PSQI 评分:两组病人术前HADS 和PSQI 评分比较差异均无统计学意义。在接受治疗6 个月后,两组病人的情绪和睡眠质量方面均得到较大改善。与对照组相比,FMT 组在治疗6 个月和12 个月后HADS 和PSQI 评分显著降低(P< 0.001,见表3)。

5-HT、Glu 和GABA 血浆浓度水平:两组病人术前5-HT、Glu 和GABA 比较差异均无统计学意义。在接受治疗6 个月后,与对照组相比,FMT 组5-HT和GABA 水平显著增加(P< 0.001),且Glu 水平显著降低(P< 0.001,见表4)。

表4 两组血浆5-羟色胺、谷氨酸、γ-氨基丁酸浓度变化Table 4 Plasma concentrations of 5-HT, Glu and GABA in the two groups

表4 两组血浆5-羟色胺、谷氨酸、γ-氨基丁酸浓度变化Table 4 Plasma concentrations of 5-HT, Glu and GABA in the two groups

***P < 0.001,与对照组相比;***P < 0.001, compared with group control.

对照组Control group (n = 23) FMT 组FMT group (n = 22) P 5-羟色胺5-HT (ng/ml)术前Pre-operation 800.0±192.9 838.4±221.1 0.538术后6 个月Post-operation 6 months 1058.7±198.7 1442.4±162.0*** < 0.001谷氨酸Glu (uM)术前Pre-operation 97.1±10.1 96.5±11.3 0.856术后6 个月Post-operation 6 months 79.8±5.3 59.5±4.5*** < 0.001 γ-氨基丁酸GABA (ng/ml)术前Pre-operation 7.3±2.1 7.1±1.9 0.758术后6 个月Post-operation 6 months 10.2±1.7 12.7±2.5*** < 0.001

(3)其他结果

治疗效果:治疗后6 个月,对照组总有效率为78.4%,FMT 组为94.3%(P< 0.05,见表5)。

表5 两组病人疗效评估Table 5 Efficacy assessment in patients

补救药物:与对照组相比,FMT 组术后1 周、1 个月、6 个月和12 个月,度洛西汀加量和曲马多镇痛的病人较少,但两组比较差异无统计学意义(见表6)。

表6 两组病人补救药物评估Table 6 Assessment of remedial drugs usage in patients

不良反应及肝肾功能:粪便移植的不良反应包括轻度和自限性的腹部不适、抽筋、腹胀、腹泻或便秘,多数在3 小时内缓解。两组病人术后第1 天不良反应(恶心、头晕、高血压、尿潴留等)发生率比较差异无统计学意义。治疗后12 个月,两组病人肝、肾功能均未见异常(见表7)。

表7 两组病人不良反应比较Table 7 Comparison of adverse complications between the two groups

肠功能和排便满意度:FMT 组便秘的人数明显低于对照组(P< 0.001),而腹泻病人的人数高于对照组,但差异无统计学意义。FMT 组病人的排便满意度明显高于对照组(P< 0.01,见表7)。肠道FMT 可以改善功能性肠道病病人的肠功能和排便满意度。

讨 论

本研究探究FMT 治疗FM 病人的临床效果。共纳入50 例病人,随机分为FMT 组与药物治疗对照组,FMT 组在试验中共有3 人在随访过程中失访,对照组有2 人失访。最终FMT 组共纳入22 例病人,药物治疗对照组纳入23 例病人。FMT 组病人在临床症状、情绪、睡眠质量方面均较对照组有明显改善。两组病人均未发生严重不良反应,术后随访肝肾功能及肠功能未发现异常。

肠道微生物群的改变与多种疼痛疾病相关。研究发现,FM 病人有肠道菌群紊乱和肠道通透性增高的特点[2,9],并且大多数FM 病人同时伴有肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS)[1]。FMT 可改善肠道菌群丰度,影响慢性疼痛的发生,其多种发病机制被提出,包括与致病菌的竞争、保护肠屏障或调节肠道免疫系统[10]。

色氨酸代谢产生的5-HT 是中枢神经系统和肠神经系统的关键信号分子[11]。相关动物实验表明,肠道菌群是肠道5-HT 产生的主要参与者,5-HT 的减少主要因肠道菌群的分泌和代谢异常所致[12]。此外,无菌小鼠海马中5-HT 及其代谢前体色氨酸的浓度降低,表明肠道菌群可能在调节中枢神经系统中的5-HT 信号通路中发挥作用[13]。本研究发现,FM 病人在接受FMT 后,血浆5-HT 水平较治疗前明显增高。神经递质水平的改变可能是FMT 改善FM 病人症状的作用途径。

不止5-HT,Glu、GABA 和去甲肾上腺素(noradrenaline, NE)都在疼痛的产生与传导中发挥重要作用[14]。Glu 和GABA 分别是人体内最广泛的兴奋性神经递质和抑制性神经递质,无论是Glu 的过度增高或者是GABA 的释放减少都会导致中枢敏化的发生[15]。肠道中的双歧杆菌和乳酸杆菌参与Glu 向GABA 的转化[16]。FM 病人的肠道菌群紊乱可能导致Glu 代谢的紊乱,从而导致体内Glu 含量增高,GABA 含量降低,这可能是FM 病人发生中枢敏化的因素之一。本研究发现,FM 病人在接受FMT 治疗后,血浆中Glu 含量减少,GABA 增高,可能是由于FMT 治疗之后病人肠道菌群丰度发生改变。

本研究纳入的FM 病人中大多伴有情绪问题。Smith 等[17]在一项临床研究中发现,焦虑使疼痛增加10.13%,而抑郁使疼痛增加5.41%,可见焦虑和抑郁均可加重疼痛。近年来研究发现,肠道菌群与宿主的神经功能以及焦虑、抑郁等情绪行为密切相关[18,19]。抑郁和焦虑都与应激通路有关,如下丘脑-垂体-肾上腺(HPA 轴),而肠道菌群对HPA 轴有很大的影响[20]。应激状态下的大脑和肠道菌群之间的联系是双向的,因为慢性应激与肠道菌群的组成和功能的持久改变相关,这在另一项对生命早期经历与母亲分离的恒河猴体内乳杆菌减少与后代随后应激相关行为增加的研究中得到证实[21]。多项随机双盲临床试验证明,菌群移植改善供体的焦虑、抑郁等情绪调节障碍效果非常显著,充分证实情绪调节障碍与肠道菌群紊乱密切相关[22~24]。这与本研究结果一致,FM 病人在接受FMT 治疗后,临床症状减轻的同时,情绪也得到改善。

本研究存在的局限性:纳入的病人样本量较少,未观察FM 在接受FMT 前后菌群的变化,并且随访时间较短,无法确定FMT 是否能够达到治愈FM的目的,对于FMT是否会导致远期并发症尚不清楚。

综上所述,本研究证实FMT 改变FM 病人体内疼痛相关的递质水平,间接证实FM 与肠道菌群代谢产物之间的相互关系,证实FMT 可有效改善FM 的临床症状,但FM 病人是由于菌群紊乱导致疾病的发生还是疾病导致菌群的改变尚不清楚。FMT 改变FM 病人体内的神经递质水平,这可能成为FM 病人的全新治疗靶点。

利益冲突声明:作者声明本文无利益冲突。

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