粪便微生物移植（FMT）是一种有前景的治疗方法，用于恢复肠道微生物群的生态失调。然而，FMT的疗效和脱靶效应尚未完全明确。肠道微生物群在组成和功能上存在明显的区域差异：小肠微生物群的群落结构及对宿主的功能影响与大肠微生物群（以厌氧菌为主）截然不同。考虑到这些区域差异，FMT是否适合在肠道不同区域水平上恢复微生物群仍不明确。在最近的一项研究中，DeLeon等人发现，移植微生物群与宿主肠道环境的区域性不匹配会改变宿主组织的代谢和免疫状态，以及区域性微生物群的组成。
首先，研究人员分析了通过上消化道内镜接受FMT治疗的受试者样本。一个月后，他们发现小肠中厌氧菌的定植显著增加，这表明原生微生物组成发生了改变。为了探究这种区域性微生物群不匹配的后果，研究人员给经过抗生素处理的特定无病原体（SPF）小鼠移植了空肠、盲肠或粪便微生物群。结果显示，空肠移植的微生物（包括需氧的乳杆菌属成员）优先在小肠的需氧环境中定植，而在盲肠和结肠中的定植效率较低。相反，来自盲肠或粪便移植的微生物（包括厌氧的Ileibacterium，回肠杆菌属、Dubosiella，杜博斯氏菌属和Faecalibaculum，粪小杆菌属）则优先在盲肠和结肠的厌氧环境中定植。值得注意的是，每种特定类型的移植微生物都会在整个肠道中定植，而不仅限于其来源区域，且小肠中的厌氧菌定植状态可持续长达3个月。
研究人员推测，移植后微生物群与宿主肠道区域环境的区域性不匹配会导致不同区域微生物群的功能输出发生变化。为此，他们检测了移植后肠道各区域的代谢组，发现胆汁酸、碳水化合物和氨基酸的水平存在差异。此外，空肠和粪便微生物群移植还导致血浆中系统性循环代谢物的组成不同。
接下来，研究人员验证了这些肠道定植变化和代谢物特征是否会影响肝脏等远处器官。他们分析了小鼠接受不同移植后的肝脏转录组，发现空肠和粪便微生物群移植受体之间存在显著差异。具体而言，接受空肠微生物群移植的小鼠肝脏转录组中，代谢和脂质相关基因的表达上调；而接受粪便微生物群移植的小鼠肝脏中，免疫功能相关基因的表达则更高。这些转录组的改变可持续长达3个月。此外，接受空肠微生物群移植的小鼠体重增长更多，且能量消耗和活动量低于接受粪便微生物群移植的小鼠。
进一步实验表明，不匹配的非原生微生物可以调控宿主组织，使其更适应其原生环境，从而可能在非原生环境中增强定植能力。
最后，研究人员利用模拟空肠和粪便微生物群移植的原代人空肠类器官，以及患者FMT治疗前后的十二指肠活检样本，验证了小鼠实验的结果。结果显示，上段小肠中厌氧菌持续定植，且区域性生态系统发生了重编程。
综上所述，数据表明FMT后的区域性微生物不匹配（即原生与非原生微生物）会导致微生物群功能改变，并影响宿主代谢、区域性肠道生态系统的特性以及远处器官。未来研究需进一步验证这些变化是否长期存在、是否可逆，或是否对其他远处器官产生影响。这些发现为微生物群干预措施的临床应用提供了重要参考。
- Published: 26 June 2025
- Andrea Du Toit