浅谈粪便移植及在兽医上的应用设想

1、浅谈粪便移植及在兽医上的应用设想舒龙，彭广能*,卢清(四川农业大学动物医学院动物疫病与人类健康四川省重点实验室，四川雅安，625014) 摘要：概述了粪便移植的概念，综述了粪便移植技术的由来、研究发展、作用机理以及在人 类医学上的应用现状，阐述了该技术在兽医上的应用前景，指出其在动物营养代谢疾病、 机体免疫力低下、增强屏障保护功能、调整机体能量平衡、肥胖和2型糖尿病等方血的应用 价值，旨在为粪便移植疗法在兽医上的应用推广开辟新篇章。关键词：粪便；移植；肠疾病；益生菌；兽医superficial discussion on fecal transplant and applicationsenv

2、isaged in veterinaryshu long,peng guang-neng,zhong zhi-jun,lu qingabstract: overview of the concept of fecal transplant, reviewed the origin of fecal transplant technology, research and development, mechanism and medical application in human situation, described the technology in veterinary prospect

3、s, pointing out it's value of applied to the treatment of animal nutrition metabolic diseases, low immunity, enhanced barrier protection, adjusted the body's energy balance, obesity and type 2 diabetes and other aspects so as to open a new chapter on the fecal transplant therapy application

4、and promotion in veterinary medicine.key words: feces; transplantation; intestinal diseases; probiotics; veterinary粪便移植(fecal transplants)是一种对抗超级细菌的治疗方法，是rfl粪便灌输员通 过一个鼻胃管或胃痿开口将健康者粪便导入患者小肠屮，利用健康者粪便屮存活有一些有益 菌群化解一些超级致病细菌所导致的健康危机，我们也称z为细菌疗法或益生素灌输。这种 治疗，近几年越来越受到重视，不仅因为它的新、奇、怪而成为世界医学界的头条新闻，而 且更大原因在于其显著的医疗

5、效果。现今逐年增加的流行病，特别是毒型难辨梭菌一直闲扰 着美国的各大医院，它通过形成坚固的牙抱能顽强地逗留在肠道中，即使长期使用抗生素， 也能持续地定殖在肠道产生毒素，严重破坏结肠生理机能。在查阅资料z后，使用人类粪便 的细菌疗法似乎对此有巨大的治疗价值，而临床应用经验证明，此疗法对难辨梭菌性腹泻病 例治愈率高达92%。而在曽医科学上，还未见有相关报道。然而将一个人的粪便灌入另一个人肠道，大多数人可能很难接受，但在兽医上，相对不 用考虑这个问题。因此，笔者将此概念引入兽医科学，希望此技术在兽医上发展更加迅猛。1. 粪便移植的由来在历史上，这种程序方法有很深的渊源，兽医科学中已经在动物身上尝试了

6、儿个世纪。 长期操作牲畜的牧民有很深的认识，例如，反刍动物像牛，因消化不良不反刍，可以通过饲 喂健康牛的瘤胃液来治疗。17世纪，意大利解剖学家fabricius aqupendente第一次描述了 这种移植现象，并称之为“转宿”。此后，动物应用上的转宿继续发展，制定了转宿的操作者简介：舒龙(1986-),男，四川德阳人，硕士生，主要从事小动物疾病学研究。'指导老师:彭广能(1966-),博士,教授，e-mail： pgn. sicau163. com 作程序，通过特制工具，移植肠道微生物群用预防和治疗反刍动物的胃肠紊乱疾病陀铁例 如，当前转宿可用于治疗反刍动物因过食精料而产生瘤胃酸中毒

7、。随着抗生素的广泛使用，具有耐药性的“超级病菌”也开始泛滥，抗生素不能再像以前 那样完成使命。自20世纪50年代中期，个别临床医师已开始以某种形式应用人类粪便菌群, 主耍用来治疗抗生素相关性腹泻和严重的梭菌性痢疾。1978年，两出版社居先报道利用粪 便细菌疗法治疗假膜性结肠炎®3。20世纪80年代后期，borody在遇到一例从未所见的难 治病例时做了粪便移植。当时是一位在斐济度假的妇女，感染了一种未知病原，导致了顽固 的结肠炎。他在参考可供选择的治疗方案吋，偶然发现一篇1958年发表在外科杂志上的论 文，报道了四例相似病例的治疗，通过给病人发炎的肠道灌输采自健康人的粪便。于是他考 虑

8、这种方法并完善方法步骤。他收集这位妇女兄弟的粪便，在去除已知的病原菌后加入搅拌 机，加一些盐水，然后过滤除去未消化的残渣，制成了泥浆，有利于病人给药。给药前两天, 先用灌肠剂给病人胃肠道冲洗。结果令人惊喜，儿天后，她的结肠炎好了，没有攵发。此 后，在耐药菌的巨大压力下，越来越多的临床庚师考虑了粪便移植。2. 研究发展2. 1实验研究2006年细胞学杂志封而上的一顶研究，美国北卡罗来纳州大学生物学家john rawls通 过跨种属动物i'可粪便微生物区移植，来研究机体如何形成微生物区系和粪便微生物区系如何 彫响宿主生理机能的详细分子机制，他在华盛顿大学jeffrey gordon的指导下

9、，冲洗老鼠 的肠道至无菌，然后移植斑马鱼（反之亦然）肠子微牛物群，如此改变环境后发现菌群体的 构成明显发生了变化。gordon也发展了一个人化的家鼠模型，他通过饲喂无菌老鼠人类的 粪便，发现人化家鼠能恢复自身特有的菌群结构。为了证明肥胖、饮食和肠道微生物区系的关系，rawls给小鼠模型分别导入肥胖和瘦弱 小鼠的粪便微生物群系，一段时间后，除了个別的外他发现导入来自肥胖小鼠微生物区系的 无菌家鼠比导入瘦鼠微生物区的家鼠体重重何。rawls说：“这就产生了一个诱人的想法， 如果想要治疗肥胖病人，就可以通过移植来口瘦个体的粪便。”但是又有点不成熟。他说“如 杲我们不清楚控制和维持肠道微生物群体的作用

10、机制，移植的效果可能是短暂的甚至是有害 的。”2006年，ley等通过12位肥胖者与非肥胖对照组，比较了肥胖人群与非肥胖人群远端 结肠菌群的差界，发现肥胖者远端结肠内类杆菌比对照组明显减少，而硬壁菌则相应增加。 而且，肥胖者体重减轻1年后，硬壁菌的比例变得与非肥胖者相似这组从动物和人的研 究屮得岀的结论，说明了肥胖机体出现了肠道菌群改变。但是肠道菌群的改变是否导致了机 体的肥胖呢？为了验证这一假说，ley等进行了另一实验。他们把肥胖型小鼠和非肥胖型小 鼠的肠道菌群分别定植于两组非肥胖型无菌小鼠肠道，2周后发现，定植肥胖型小鼠肠道菌 群的无菌小鼠，比起另一组小鼠，体重增加问。这充分说明了小鼠体重

11、的增加可归因于肠道 菌群的不同。2008年,kall10m，k 1等报道，为了明确早期的肠道菌群是否与儿童肥胖相关，他们通 过对25个体重超重的7岁儿童前瞻性研究，发现与体重正常的同龄儿童相比，肠道双歧杆 菌减少，肠球菌增多，表明了肠道菌群紊乱发生在体重增加之前丽。然而，肠道菌群促进体 重的变化的观点也存在着争议。因为，尚不清楚机体能量吸收的细微变化是否能引起有意义 的体重改变，就如ley等学者在动物实验中所揭示的那样。2.2临床应用研究2009年9月，欧盟糖尿病研讨会上，荷兰研究人员提出第一次受控制的临床治疗试验 验证粪便移植治疗是否对代谢症有帮助，微生物群失调是否容易导致糖尿病。他们发现1

12、8 例有代谢病的病人，在给他们灌输来自瘦的、健康捐赠人的粪便后，使用用胰岛索非常有效, 而且降低了血脂。在人类学科上该疗法还没有任何改变体重的经验，然而可以提高胰岛素的 效果和恢复三酸甘油酯到正常水平。在西方人群中，肠易激综合症是常见的情况，北美调查显示流行率范围在3%-20%,其病 因学还未发现。虽然未被证实是因肠功能紊乱造成，但是肠道菌群应该负主要责任。常规的 治疗没有满意的效果，重新塑造微生物菌群似乎是合乎逻辑的考虑。大多试验综述釆用随机 法、双盲法、受控试验等来证明使用单个或联合益生菌群如乳酸菌、双歧杆菌和肠球菌等对 病症的效果。结果很多试验证明胚牙乳杆菌有治疗价值，可以减轻疼痛，改善

13、肠功能。而临 床工作者偶尔也采用粪便移植，几乎也达到了同样的治疗效果。作为新南威尔士州消化道屮心研究主任，borody每周看到5-6个粪便移植病例，大多 数用于治疗过敏性肠炎综合征。但是除了治疗肠炎疾患外，偶尔也用来治疗似乎跟肠道无关 的疾病，例如慢性疲劳综合征、座疮和多发性硬化症。他也得到一些早期证据证明一些移植 病例的继发症状有所好转。最近他实施了一顶临床实验，使用抗生素治疗18例帕金森患者 的难辨梭菌，结果观察到患者便秘。之后采用了粪便移植替代疗法，结果除未发生便秘外, 而且神经病学症状也得到了显著改善。尽管如此，他还是谨慎地未夸大该程序的力量。但 从他接手的第一个结肠炎病例，亲自操作过

14、1500例的粪便移植，他相信今后会兴起研究其 对这一群疾病更深层次作用机制的浪潮。3. 作用机理在这移植物中最重要的是数以亿计的微生物，常年栖息在肠道，近年来，随着分子生物 学技术在感染微生态学上的应用，根据细菌16s rrna序列的分类，发现肠道内寄住的微生物 群种类超过800种，主要有拟杆菌属、梭菌属、乳杆菌属、大肠埃希菌属和双歧杆菌属等, 它们可分为专性厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌3部分，数虽超过1014,约10倍于人体细胞， 绝大多数为厌氧菌向。肠道细菌和其上皮细胞等生物成分与食源性非生物成分（未被消化的 食物）及来自胃、肠、胰和肝的分泌物（如激素、酶、黏液和胆盐等）共同构成肠道微生态系

15、 统。当动物处于健康状态时，其肠道内微生物按一定的种群比例定植在肠壁上，处于一种稳 定的平衡状态，它们是人体内环境中不可缺少的组成部分陶。应用粪便移植来治疗的主要作用机理可能是利用粪便中有益菌种的生态占位，定植抗 力，生物夺氧，免疫调节，降低肠腔ph和细菌代谢产物抗菌作用等，比如治疗由难辨梭菌 引起的复发痢疾，因为含有有益菌种，如乳杆菌和双歧杆菌，能产生乳酸、醋酸、丁酸和丙 酸等使肠道内ph降低。而肠道ph降低不仅能够改善肠道健康，促进钙、镁、铁和铜等离子吸 收；还能增加胃肠蠕动、增进食欲、促进营养物质的吸收和提高机体免疫功能，而且双歧杆 菌属的一些种也可以通过封闭上皮细胞上结合位点抑制病毒病

16、原体的增殖，这些益生菌还可 以增强肠道的黏膜屏障作用和调节肠道通透性阳。另外，双歧杆菌的细胞壁含有大量的肽聚 糖和磷壁酸物质，具有很强的生物活性，能激活腹腔巨噬细胞、7k细胞和淋巴细胞因子杀伤 细胞的活性，从而在机体免疫中发挥重要作用这样通过恢复肠道固有菌群，可以辅助抵 抗难辨梭菌的繁殖。这个结论己被加对照组的临床试验所证实。通过移植前后粪便菌群结构分析发现，移植前病人粪便完全缺乏拟杆菌属，在给病人灌 输单个粪便灌肠剂或混合了十个菌种的灌肠液后该菌属明显恢复旳。移植前病人肠道屮需氧 性革兰氏阴性菌较多，移植后结肠屮厌氧的大肠杆菌较多丽。此外，也可以采用间接地方式 恢复肠道菌群正常结构和水平，比

17、如缺乏短链脂肪酸而引起的肠功能紊乱，短链脂肪酸就具 有止泻的效果，通过直肠灌入，恢复菌群水平a,可以达到治疗目的。这间接说明了粪便移 植的一种作用方式。然而这些移植后如何工作，作用机制，仍需大量研究。4临床应用现状美国各大医院屮的一部分病人遭受难辨梭菌，其引起痢疾，严重的引发大肠炎、假膜性 结肠炎（pmc）,更甚至引起中毒性巨结肠造成死亡。据报道，宾夕法尼亚医院病例统计中, 难辨梭菌性大肠炎发病率由1990年的0%增加到2000年的3. 6%呦。在俄勒冈卫生科学大学 附属医院中，诊断出來的难辨梭菌性大肠炎死亡率从1990年的3. 5%增加到2000年15. 3%如。 对这威胁生命的疾病，标准的

18、治疗方案是采用结肠切除术，这种情况下死亡率一般高达 80%呦。很明显，临床医师治疗这种复发的难辨梭菌病很困难，这就急需安全有效的第二种 措施，粪便移植是最好的选择。据观察这种疗法非常有效。而在美国大部分的粪便移植专门用来治疗难辨梭菌属肠炎的同时，越来越多的医生，像 纽约胃肠病学专家lawrence brandt,开始拓展用于其它肠道功能紊乱如炎性肠疾病，肠易 激综合症。虽然效果很好，但是有没有副作用呢？在使用粪便移植的文献报道中，没有提到任何特 别的异常反应。但原因究竟是幸运呢，还是报道不全或者就是没有副作用，还不清楚。虽然 移植的健康人粪便屮无病原体，但是有关于应用益生菌产品后发生不良反应的

19、报告。例如， 有使用s酵母菌引起真菌血症的纪录泗，有应用l乳杆菌引起肝脓肿的报告创。然而也有安 全用于iiiv患者无并发症的报告的。尽管如此，因为存在一些问题，这项技术并未推广使用，目前仅存在于美国的一些医院。 问题之一在于还没有进行过相关的可控研究，医生担心“粪便共享”可能传播难以发现的疾 病，像病毒、致病菌、寄生虫等；之二是因为粪便不是市场销售的生物制品，操作程序没有 得到统一的规定，应用剂量也没有文献具体报告；之三是由于筛选健康捐献者程序复杂，要 像检查器官移植捐赠者一样进行检查，包括全血计数、肝功能检查、病毒检查，特别是iiiv、 甲乙丙型肝炎、巨细胞病毒、梅毒等。个别学者还建议先在选

20、择培养基上筛选致病菌，看是 否存在沙门氏菌、志贺氏菌和弯曲杆菌等，还要在显微镜下观察以排除原生动物（滋养体和 包囊）、蠕虫、绦虫和虫卵（包括贾第虫、隐抱子虫、蛔虫、吸虫等）的存在测。整个过程 检查下來，成本较高。因此美国大多数胃肠病学家不对普通病人采収粪便移植，而仅仅対皇 亲贵族通过结肠镜给予粪便。当然这项技术最大的挑战述在于无论对患者述是医生来说都太 令人反胃了。这顶技术将会产生一个新职位移植医生，或称粪便导入员。负责从健康人那里收集并 处理粪便，在有病例需要的吋候通过十二指肠导管导入患者小肠内，或灌肠到各段结肠，令 后者体内存在可对抗病菌的有益菌。该职位从业要求是必须能强忍着恶心，能把粪便

21、注入病 人的鼻子。5. 在兽医上的应用前景粪便移植的意义在于重新建立正常的肠道微生态结构，而动物也有胃肠道微生物群，动 物的肠道微生态结构同样与机体健康密切相关，那么理论上该技术也可以应用于兽庚临床。 笔者根据肠微生物群功能,微牛态结构与机体健康关系以及刈粪便移植实验室研究结论的设 想，阐述了粪便移植在兽医科学上的应用前景，期待日后兽医临床应用加以证实。5. 1营养代谢疾病结肠微生物群的主要代谢功能是对食物残渣以及肠道上皮细胞分泌的黏液进行发酵分 解切。在肠道，未吸收碳水化合物代谢的终点是产生短链脂肪酸，蛋白质和肽在菌群作用下 进行无氧代谢，产物也是短链脂肪酸，但同时也产生一系列的潜在毒性物质

22、，如氨、胺、苯 酚、筑基化合物以及n引口朵。短链脂肪酸产物，特别是醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐能促进盲肠对 离子的吸收，丁酸盐是结肠上皮细胞的主要能暈来源，儿乎全被吸收利用，影响结肠屮上皮 细胞的增殖陶。结肠菌群在维生素的合成和钙、铁、镁等离子吸收方面也发挥重要的作用。 这种复杂代谢的产物，对宿主而言是能量和可吸收底物的回收，同吋也为细菌自身的生长与 繁殖提供了能量和营养。因此，微生物菌群与机体是共生关系，当一系列原因导致动物机体 菌群失调后均可采用粪便移植重构正常菌群，达到缓解和治疗市失调引起的一系列症状，比 如无原因腹泻、功能性肠便秘和未知营养缺乏症。5.2机体免疫低下肠道黏膜是免疫系统与外环境

23、z间的主要界而。肠道相关淋巴组织是人体最大的免疫细 胞群。宿主与肠道黏膜表而菌群的相互作用对机体免疫系统的发育、成熟i分重要测。因此 对于无原因免疫力低下动物，特别是刚出生不久弱仔，及时建立肠道免疫也许可以增加成活 率。5. 3增强屏障保护功能肠道菌群主要通过以下几种机制发挥屏障功能：营养竞争、占位竞争、肠道上皮细胞黏 附位点竞争以及产生抗菌物质。因此，在临床上，对于经常腹泻、易患肠炎的动物可试试粪 便移植。如各种动物顽固的痢疾，抗生素治疗无效的腹泻，以及犬细小病毒病治疗后期，通 过粪便移植，已达到快速恢复肠道微生态的目的，加快康复。对于患轮状病毒水样腹泻的动 物，也可试用粪便移植，辅助抗病毒

24、。5. 4调整机体能量平衡普通小鼠与无菌小鼠相比，全身脂肪含量高40%,性腺脂肪含量高47%。有意思的是普 通小鼠的摄食量比无菌小鼠低。同时，研究者在无菌小鼠肠道定植普通小鼠肠道菌群后，2 周内体重增加60%,血糖升高并产生胰岛素抵抗昭。令人感兴趣的是，无菌小鼠经普通小鼠 肠道菌群定植后脂蛋口脂肪酶活性增加，从而促进体重增加。因此，设想在肉用经济动物生 产上，收集强壮健康个体粪便，移植给瘦弱、食欲不良的个体，不仅可以起到治疗目的，而 且还有促肥育、降低料重比的生产效果。而对于伴侣动物，就可以移植瘦小、健康的同种个 体粪便，以达到控制体重增长的目的。5. 5用于肥胖和2型糖尿病近年來，有关肠道菌

25、群与机体代谢平衡方面又提出了一个新观点：2型糖尿病和肥胖， 与高脂饮食所激发的机体轻度炎症反应密切相关规。研究发现作为一种细菌性因素,肠道菌 群中g杆菌产生的脂多糖是高脂饮食诱发机体出现肥胖症、糖尿病和炎症反应的前提条件 32o因此粪便移植可用于兽医临床治疗肥胖症、辅助治疗糖尿病和减轻肠道炎性反应。6. 结语认识到肠道菌群在维护机体健康上的重要作用，促使我们思考调控肠道菌群的方法。益 生菌、益生元产品己在临床应用多年，效果也得到公认，但也有一定局限，如乳酸菌st11 只改善非轮状病毒腹泻昭，说明益生菌的抗病毒作用具有菌株特异性。因此,粪便移植相对 来说是益生菌产品的万用代替品，有着益生菌不可替

26、代的作用。而且移植过程相当于直接复 制，见效快，治疗效果更好。这说明了粪便移植在医学应用、动物生产领域的深度和广度值 得大力研究和开发，相信这一领域具有光明的未来。参考文献（references1 klein w, muller r.das.einweibminimum,die zymogene symbiose and die erzeugung von mikrobeneiweib im pansen aus stickstoffvcrbindungcnnichtj.ciwcibartigcr nature (cin be it rag zur biologic des widerkaue

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