【协和医学杂志】粪菌移植治疗孤独症谱系障碍的研究进展

孤独症谱系障碍（ASD）是一种早期发生在儿童身上的神经发育障碍性疾病，主要表现为社交障碍和重复刻板行为。它包括孤独症、阿斯伯格综合征、童年瓦解性障碍和未分类的广泛性发育障碍。

根据美国疾病控制与预防中心的数据，ASD的患病率已经从2000年的1/150上升至2021年的1/44。另外，根据2015年北京地区学龄儿童的抽样筛查数据显示，ASD的患病率约为1%。除了遗传因素之外，当前认为ASD可能的病因还包括环境因素（例如化学物质暴露）和产前及围产期并发症（例如母亲孕期感染、妊娠期糖尿病、妊娠早期服用精神类药物）。

研究表明，ASD的独立危险因素包括母亲年龄（≥40岁）、父亲年龄（≥50岁）、早产（＜32周）、低出生体重（＜1500 g）以及小于/大于胎龄的婴儿。潜在的病理生理机制可能涉及表观遗传效应、炎症/氧化应激以及缺氧/缺血性损伤。近年来，对于“肠-脑轴”和“脑-肠轴”的深入研究发现，肠道菌群紊乱也被认为是ASD的潜在重要发病机制之一。目前尚无特效药物可治疗该病，ASD已成为造成我国儿童残疾的最主要精神疾病，而其高额的康复费用和不良预后将给整个家庭和社会带来沉重负担。

ASD患者的肠道菌群异常明显，导致多系统症状对患者及其家庭的生活质量产生巨大影响。研究表明，9%～91%的ASD患者出现胃肠道症状，如便秘、腹泻、打嗝、嗳气、腹痛和腹胀等。然而，由于大多数患者存在语言障碍，他们难以准确表达主诉，这使得胃肠道症状不仅难以被发现，还可能导致问题行为增加，例如挑食、易怒、攻击性行为和自残等。这些症状又与刻板行为和睡眠障碍的加重相关。

随着人类肠道微生物检测技术的不断进步，越来越多的研究表明，ASD患者的胃肠道功能障碍与肠道菌群结构的变化密切相关。研究发现，"菌群-肠-脑轴"在ASD的发生和发展中起着重要作用。因此，粪菌移植（FMT）作为治疗ASD的方法也引起了广泛关注。本文将对国内外关于这一领域最新研究进展进行总结，旨在为临床诊疗提供参考。

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ASD与肠道菌群关系

1.1

婴幼儿肠道菌群发育特点

婴幼儿肠道菌群的发育具有特定特征，需要经历三个不同的发展阶段：发育阶段（3~14个月）、过渡阶段（15~30个月）和稳定阶段（31~46个月）。

在0~3岁这一关键时期，母乳（无论是纯母乳还是部分母乳）对肠道菌群的形成起着重要作用。此外，饮食、抗生素使用、压力、不良生活习惯和环境暴露等多种因素都会影响肠道菌群的发育和组成。

此阶段也是中枢神经系统和免疫系统发育的关键时期。若肠道中有害菌过度生长，可能会对中枢神经系统和免疫系统的发育产生影响。

1.2

ASD肠道菌群异常

一项队列研究纳入了773名ASD患儿和429名神经发育正常儿童，发现ASD患儿的肠道菌群α多样性持续较低，早期菌群持续不稳定和不成熟，而神经发育正常儿童的肠道菌群α多样性与年龄呈正相关。不稳定和不成熟的肠道菌群可能会对儿童的肝脏、肌肉和大脑代谢产生不利影响。

研究还发现，ASD患儿的拟杆菌门丰度降低，厚壁菌门与拟杆菌门的比值显著增加，这与其他研究的结果一致。增加的厚壁菌门与拟杆菌门比值与肠道炎症性疾病和肥胖有关，暗示ASD患儿可能存在肠道慢性炎症和代谢紊乱。

研究还发现，ASD患儿的假丝酵母菌比正常人高出一倍，并且梭状芽孢杆菌显著增多。梭状芽孢杆菌可以分泌毒素，引起胃肠道功能紊乱和神经系统中毒症状，这可能与ASD的重复刻板行为相关。此外，ASD患儿的萨特氏菌丰度增加，而产丁酸菌的丰度下降，较低的丁酸水平可能导致肠上皮细胞营养缺乏并引发炎症。此外，ASD患儿还表现为乳杆菌增加，双歧杆菌、普雷沃氏菌、韦荣球菌和Blautia减少。

然而，2021年Yap等人提出了不同的观点，他们认为ASD患儿饮食多样性降低是由于他们的局限兴趣导致的，并且肠道菌群多样性的降低与ASD之间没有直接联系。然而，这项研究的样本是否具有代表性仍有待商榷，因为（1）ASD组患者的症状普遍较轻，不能代表典型的ASD群体；（2）ASD组的年龄跨度大，从2岁到17岁，平均年龄为8.7岁，与关键的神经发育时期相差较远；（3）根据之前的研究，52%~95%的ASD患者尝试过饮食、营养补充和替代疗法，而这项研究并没有排除这些病例。

值得注意的是，在该研究中，尽管经过年龄、性别和饮食偏好的调整，仍然发现ASD组与正常组存在差异菌Romboutsia timonensis，并且与ASD的重复刻板行为存在显著相关性。因此，不能得出"饮食是ASD菌群差异的直接原因"的结论，也无法证明肠道菌群与ASD的发生发展无直接联系，未来还需进行更多的基础研究来进一步验证。

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肠-脑轴与FMT

2.1 肠-脑轴

在19世纪40年代，Beaumont提出了情绪对消化功能的影响，并提出了脑-肠轴的概念，认为大脑和肠道之间存在着相互影响的关系。近年来的研究表明，胃肠道症状和功能异常与中枢神经系统疾病（如帕金森病）等的发生有关，并且胃肠道症状往往在中枢神经系统症状之前出现，这提示肠道和脑部之间可能存在脑-肠轴。人体肠道中的庞大肠道菌群在这种双向调节中发挥着重要作用。

肠道菌群可以通过神经途径（如迷走神经传递细菌代谢物信号至中枢神经系统）、内分泌途径（如皮质醇等）和免疫途径（涉及多种细胞因子和免疫细胞）来影响大脑，导致脑功能异常以及认知和行为障碍。这些机制为粪菌移植（FMT）改善中枢神经系统功能障碍提供了可能性，并为治疗慢性神经系统疾病带来了新的希望。

2.2 FMT

粪菌移植（FMT）是一种将健康供者的肠道菌群提取出来，并输注到患者的肠道中进行治疗的方法，用于特定疾病的治疗。早在1700年前，东晋时期的葛洪就在《肘后备急方》中首次提到了用粪便清洗来治疗食物中毒和严重腹泻。1958年，美国外科医生Ben Eiseman成功使用粪便灌肠治疗重症伪膜性肠炎。2021年，美国胃肠病学会将FMT治疗艰难梭菌感染写入临床指南。这种新型的替代疗法已被证明可以有效治疗溃疡性结肠炎、减轻肠易激综合征和改善内分泌代谢性疾病，明显提高患者的生活质量。

此外，FMT也被用于治疗慢性神经系统疾病。研究人员通过基础研究发现，在阿尔茨海默病小鼠模型中，移植健康的肠道菌群可以减少淀粉样蛋白和tau蛋白的积累，并改善认知障碍。另外，一份病例报告描述了一位阿尔茨海默病患者接受FMT治疗4个月后记忆力改善，6个月后情绪显著改善的情况。

ASD患者常常伴随着肠道菌群的异常，表现为有害菌的过度生长和菌群代谢紊乱。通过进行FMT来重建ASD患者的肠道微生态平衡，减少代谢异常，可能改善ASD的核心症状和相关症状。近年来，国内外许多医院已经开始开展FMT治疗ASD的临床研究。

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FMT治疗ASD的现状

近年来，随着对肠道菌群与疾病关联关系认识的不断深入，以及粪菌移植（FMT）技术方法的不断优化，关于使用FMT治疗自闭症谱系障碍（ASD）的研究也逐渐增多，为ASD的治疗提供了新的证据和思路。

3.1 基础研究

通过将自闭症谱系障碍（ASD）患者和正常发育人群的粪便分别移植至无菌小鼠，研究发现接受ASD患者粪便移植的小鼠出现了重复刻板行为增加和社交减少等ASD样特征。

Xiao等研究发现，接受ASD患者粪便移植的小鼠与接受正常人群粪便移植的小鼠相比，其肠道菌群构成中副拟杆菌、幽门螺杆菌、另枝菌属和Anaerotruncus增加，而阿克曼菌氏菌属、Parasutterella、Lachnoclostridium和未知的Erysipelotrichaceae减少。这些差异菌属与色氨酸和血清素代谢有关。此外，无论是ASD患者还是接受ASD患者粪便移植的小鼠，其血清代谢组学表现为犬尿氨酸途径产物水平升高，血清素代谢产物水平降低。

Sharon等研究发现，ASD微生物群的定植足以诱导标志性的孤独症行为，ASD微生物群定植的小鼠大脑显示出ASD相关基因的可变剪接事件显著上调，包括正常认知发育所需的脆性X智力低下基因、与婴儿孤独症相关的腺苷琥珀酸裂解酶基因和与ASD及智力缺陷相关的POGZ基因。这表明肠道微生物可以通过影响基因的选择性剪接来调节与ASD相关基因的表达，从而引起ASD相关症状。

另一项研究由Goo等证实，通过FMT可改善小鼠的孤独症样行为，特别是记忆缺陷和社交障碍。此外，肠道中嗜黏蛋白阿克曼氏菌的增加，大脑中肿瘤坏死因子-α和Iba1水平的降低也被观察到。该研究还发现，FMT还可改善EphB6基因缺陷小鼠的孤独症样行为，移植野生型小鼠的粪便可增加EphB6缺陷小鼠血浆和前额叶皮层中吡哆胺的水平，进而增加前额叶中的多巴胺，从而改善EphB6缺陷小鼠的社交行为。

3.2 临床应用研究

近年来，有越来越多的研究表明，粪菌移植（FMT）可改善自闭症谱系障碍（ASD）患者的孤独症特征和胃肠道症状。

一项开放标签临床试验由Kang等进行，发现FMT可改善ASD患者的孤独症症状和胃肠道症状。在FMT后，ASD患者的肠道菌群多样性增加，并且与供者的菌群更加相似。其中双歧杆菌和普雷沃氏菌的相对丰度增加，这两种菌可能对ASD患者具有潜在的治疗作用。令人鼓舞的是，即使在FMT终止2年后，FMT仍对患者的胃肠道和ASD症状产生持续改善作用，而且胃肠道症状和ASD症状的改善之间存在显著相关性。

此外，研究还发现，FMT前产生粪甾醇真细菌的相对丰度与胃肠道症状评估量表（GSRS）的分数呈正相关。而在FMT后，这些菌的相对丰度降低与FMT的疗效相关。FMT还对ASD患者的代谢产生显著影响。研究发现，ASD患者存在多种代谢物紊乱，如烟酰胺核苷和甲基琥珀酸显著降低，而辛酸和庚酸显著升高，甲酚硫酸盐基线水平偏高。然而，FMT后，ASD患者的血浆代谢谱更接近于正常发育的同龄人。

综上所述，FMT治疗不仅可以显著改善ASD患者的孤独症样行为和胃肠道症状，还可以使ASD患者的肠道菌群和代谢向有益方向转变。

到目前为止，关于FMT治疗ASD的研究已有23项，其中有2项已完成研究。这些研究从开放标签设计逐渐发展为多中心、随机、双盲安慰剂对照研究，研究方法更加严谨，内容更加全面。同时，FMT联合小肠移植治疗ASD也成为新的研究方向。

自从2015年解放军总医院成功应用FMT治疗**例ASD患者以来，全国范围内的多个医疗机构已开始开展FMT治疗ASD的临床研究。北京协和医院已有100多例ASD儿童在FMT积极治疗下取得明显改善，有效率接近80%，部分低龄患者甚至达到临床治愈。过程中并未发现严重并发症。此外，一项大规模、多中心、双盲、随机对照研究正在进行中，将包括318例ASD患者来自我国15家医院的参与。

总的来说，FMT治疗ASD目前仍处于探索阶段。未来的研究将进一步揭示肠道微生态重建治疗ASD的机制，优化FMT的各个环节，并形成标准化的治疗流程，以提高疗效和安全性。

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FMT治疗ASD的优化探索

4.1 FMT途径优化

FMT治疗ASD的常用途径包括口服、经小肠（鼻空肠管），以及经结肠。经结肠途径下常用的方法有经内镜肠道植管术（TET）、结肠镜和灌肠。比较不同途径下FMT治疗艰难梭菌感染的临床效果发现，结肠镜明显优于灌肠，而结肠镜和口服途径则没有明显差异。

一项由Li等进行的研究也发现，口服和结肠镜下的FMT在治疗ASD患儿方面具有相似的效果。两组患者在接受FMT前后的孤独症行为评估量表（ABC）和儿童孤独症评估量表（CARS）得分降低程度没有统计学上的差异，但结肠镜组的ASD患儿ABC和CARS的总体分数更高，表示病情更重。

ASD患者通常存在认知理解障碍、感觉异常和情绪问题，因此很难积极配合FMT治疗。鼻空肠管途径会导致较强的异物感，ASD患者往往难以接受。而经内镜辅助植管的TET方法可以在镜下将管道固定于肠道深部，使管道与外界相通。该方法方便给药，且能减轻患者的痛苦。但与鼻空肠管类似，感觉异常的ASD患者难以长时间带管，可能存在拔管风险。相比之下，ASD患者更容易接受无痛电子结肠镜下的FMT，该方法能够完整显示结肠结构，提供较大的FMT治疗量，从而提高临床有效率。

口服途径操作简单、方便快捷，适用于没有吞咽障碍的ASD患者。不同的FMT途径各有适宜的人群和优势劣势。因此，在进行FMT治疗前，需要对ASD患者进行评估。TET植管和无痛电子结肠镜下的FMT都需要进行术前肠道准备。然而，对于存在认知理解障碍的ASD患者，肠道准备通常是具有困难的，未来需要为ASD患者定制合适的肠道准备方案。

综上所述，FMT治疗ASD的适用途径应根据患者情况进行选择，并在术前进行充分评估。

4.2 FMT剂量优化

目前，已经发表的FMT治疗ASD的临床试验中，使用的治疗剂量有一定的差异。例如，其中一项研究的治疗剂量为首日2.5×1012菌量，之后每日维持2.5×109菌量，持续治疗至第74天。另一项研究中，治疗剂量为每周1次，共4周，每次使用2×1013菌量。

值得注意的是，2020年我国发布了《洗涤粪菌移植南京共识》，建议1×1013为临床使用的基本单位剂量。然而，在治疗ASD的FMT研究中，目前尚未确定适合ASD患者的FMT菌量标准。因此，未来的研究需要在基本单位剂量的基础上不断探索，并找到适合ASD患者的菌量，以确立FMT治疗ASD的菌量标准。

4.3 FMT长期疗效监测

肠道菌群受多种因素如饮食、压力和环境毒素的影响。对于FMT后肠道菌群的动态监测和效果维持仍然是一个需要进一步探索的领域。使用一种名为Strainer的统计方法，研究人员从宏基因组测序数据中检测和跟踪细菌菌株，发现在FMT后的5年内，可以稳定检测到71%的供体菌群菌株在受体中定植，同时80%的受体原有菌株被清除，此外，FMT后受体中存在的菌株与环境中获取的菌株一起持续存在至少5年。

另一项由Kang等人进行的研究对FMT治疗停止2年的ASD患者进行了随访，发现大多数受者在治疗后的2年内保持了更高的肠道菌群多样性。重要的是，他们并非仅仅保留了供体的菌群，而是形成了一种新的状态。研究还发现，终止2年后，粪便中双歧杆菌和普雷沃氏菌的相对丰度仍然较高，并且胃肠道和ASD症状仍然有所改善。为了促进移植菌群的定植，有研究提出遵循高纤维和少加工食品的饮食原则有助于维持FMT的效果。

综上所述，肠道菌群的动态监测和效果维持在FMT后仍然是一个待进一步探索的领域。然而，目前的研究表明，在FMT后的长期时间内，供体菌株可以稳定定植于受体，而受体中存在的菌株在一定程度上保持稳定，并且与环境中获取的菌株共同存在。此外，FMT终止后的短期和长期效果还需要进一步研究，而遵循高纤维和少加工食品的饮食原则可能有助于维持FMT的效果。

4.4 FMT不良事件预防

自2019年首例FMT治疗死亡病例的报道以来，引起了相关领域的广泛关注。该患者在进行造血干细胞移植前第4天和第3天接受了FMT，而在造血干细胞输注第5天出现了发热、寒战和精神状态改变，随后病情恶化，最终死于严重败血症。血培养结果显示感染产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌[57]，这一事件凸显了FMT的安全性问题的重要性。

据报道，2000年至2020年间FMT相关不良事件的总发生率为19%，其中以腹泻（10%）和腹部不适/疼痛/痉挛（7%）最为常见。严重不良事件的发生率为1.4%，而所有严重不良事件均出现在肠黏膜屏障受损的患者身上[58]。为降低FMT不良事件的发生，一些学者认为在筛查病原菌的基础上，还应考虑供体菌群的多样性和组成，并建议FMT后采用高纤维饮食来促进有益菌的生长[59]。

大部分ASD患者并未出现肠黏膜损伤，因此FMT的安全性相对较高。然而，考虑到ASD患者可能存在免疫异常和菌群异常，暗示其可能存在慢性肠道炎症，故对FMT供者的筛选应严格控制。

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小结与展望

ASD患者普遍存在明显的肠道菌群异常和相关代谢产物水平的改变。FMT可以改善上述异常，从而缓解ASD相关症状。在进行FMT治疗时，需要根据患者情况选择适当的FMT途径，并探索FMT**菌量和治疗时间间隔。为了提高疗效，应选择更合适的供体菌群，并注意菌群多样性和组成。为避免发生FMT治疗不良事件，不仅应严格做好供体菌群筛查，还应记录供者留便前后的健康状况、饮食和生活习惯。为了维持长期的FMT疗效，建议患者食用高纤维和有机食材。

由于ASD患者临床表现的多样性，不同ASD临床亚型的菌群特征可能存在差异。因此，未来可以根据患者的菌群特征和临床亚型进行匹配，从而提高临床疗效。