犬粪菌移植针对的适应症|病原体|细菌|适应症

投稿作者：聂实践

翻译：聂实践、付丽

原文：Kerong Li, Xiaoxiao Zhou, Zhijun Zhong. Indications for canine fecal microbiota transplantation [J]. Thai J Vet Med, 2022, 52(1): 13-21.

粪菌移植（FMT）是目前治疗肠道疾病的一种方法。FMT的过程包括从健康供体中提取肠道微生物，然后移植到受体的肠道中。肠道内的共生菌处于动态平衡状态，在消化复杂碳水化合物、增强免疫功能、防止病原体侵袭等方面发挥着重要作用。当动物患有肠道疾病时，会破坏动物肠道内微生态环境的平衡。FMT可以修复受损的微生物菌群，治愈肠道疾病。目前，FMT在人类医学中的研究和临床应用已经引起了许多科学家的关注，尤其是在艰难梭状芽胞杆菌感染（Clostridioides difficile infection, CDI）中的应用。对犬FMT的研究正在成为许多胃肠疾病治疗的一个趋势。

与人类FMT相似，犬FMT过程包括供体选择、粪便菌群提取和输送。然而，目前在小动物领域还没有形成一个规范FMT治疗的综合指南。犬FMT的病例和研究报道较少。本文总结了犬FMT的相关研究和临床报道，重点介绍了犬FMT针对的适应症，并讨论了犬FMT的优势和未来可能面临的挑战。在每个适应症中，从治疗效果评估报告中统计了FMT治疗成功和不成功犬的数据（图1）。研究发现，在所有适应症中，炎症性肠病（IBD）是FMT治疗最常见的疾病。犬细小病毒（CPV）治疗成功率最低，为78.8%。CDI、急性出血性腹泻综合征（AHDS，包括产气荚膜梭状芽孢杆菌感染）、急性腹泻（Acute diarrhea）和断奶后腹泻（Post-weaning diarrhea）治疗成功率最高，可达100%。每种适应症具体描述如下：

图1.每种适应症治疗成功和失败的犬数量（柱状图上方标注治疗成功率）

1.艰难梭菌感染

CDI是一种严重的腹泻疾病，其进程由无症状的带菌者到轻度腹泻，最后发展为结肠炎或伪膜性结肠炎。CDI发生主要与动物使用抗生素相关，尤其是广谱抗生素，会杀死动物肠道内的几种共生菌，导致艰难梭状芽孢杆菌繁殖定植。在这种情况下，FMT成为治疗CDI较好的选择。例如，Sugita等报道了一例斗牛犬间歇性腹泻4个月且局灶性癫痫7天的病例。通过实时荧光定量PCR和免疫层析检测犬粪便样本中艰难梭状芽胞杆菌抗原和毒素A&B基因及蛋白，诊断为CDI相关性结肠炎。由于甲硝唑可能引起神经病变，因此对狗进行了FMT治疗，而没有口服甲硝唑。结果良好：FMT后2-3天大便颜色和黏稠度恢复正常，FMT后7-124天未检出艰难梭菌。从这篇报道来看，FMT可以作为犬CDI一个很好的治疗选择，从供体移植的共生菌可能会在受体的肠道长时间定植。

2.急性出血性腹泻综合征

犬急性出血性腹泻综合征（AHDS）的特点是突然出现水样带血的腹泻、呕吐、体液流失和血液浓稠。到目前为止，AHDS的病因还不完全清楚。在许多AHDS病例中发现产气荚膜梭状芽胞杆菌过度生长，其毒素可介导肠黏膜坏死。此外，其它微生物的组成也发生了变化，梭杆菌门（Fusobacteria）增加，而放线菌门（Actinobacteria）和瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）减少。病情不复杂的AHDS犬通过积极治疗，如补液，可在24-48小时内改善临床症状。然而，约30%患有AHDS的犬在以后的岁月里会出现慢性胃肠道疾病。因此，发生急性腹泻时，不应简单对症治疗，而应重点预防耐药慢性疾病的出现。目前，修复受损屏障，积极调节肠道菌群具有重要意义。研究表明，经益生菌治疗后，犬的肠道共生菌恢复正常加快，产气荚膜梭状芽胞杆菌的丰度显著降低。

FMT治疗对AHDS的疗效可能与益生菌治疗相似。Gal等人评估了FMT对8只AHDS犬临床症状和肠道微生物群的影响。该研究设FMT治疗组（4只）和假手术治疗组（4只）。入院、出院和出院后30天收集FMT治疗犬、假性治疗犬和供体犬的粪便，进行16S rRNA基因测序。从入院到出院，FMT治疗组的Shannon多样性指数（SDI）从低于健康供体的水平增加到与健康供体无差异的水平，而假性治疗组从入院到30天没有变化。主坐标分析（PCoA）结果显示，接受FMT治疗的犬在入院时与健康犬相差较大，30天后与供体相近。与假性治疗组相比，FMT治疗组的产短链脂肪酸(SCFA)细菌（双形真杆菌Eubacterium biforme和柔嫩梭菌Faecalibacterium prausnitzii）的丰度在30天时显著增加，与供体相似。短链脂肪酸已被证明有助于修复肠黏膜屏障。然而，出院后30天，FMT治疗组、假手术组和供体间SDI无显著差异。通过AHDS临床评分，两组在入院和出院时差异无统计学意义。作者解释，这可能与样本量小、入院时临床评分轻、临床症状迅速纠正有关。在另一个案例中，Murphy等人报道了使用FMT治疗8只由产气荚膜梭状芽胞杆菌感染引起反复腹泻的犬。经粪菌移植后，所有犬的腹泻问题得到解决。其中6只犬经PCR检测为产气荚膜梭状芽孢杆菌α毒素阴性。因此，从长期来看，AHDS犬FMT后肠道内的微生物菌群会向较好的状态转变。

3.炎症性肠病

犬炎症性肠病（IBD）是一种以过度炎症反应为特征的慢性胃肠疾病，包括溃疡性结肠炎、克罗恩病和不确定结肠炎。临床上，IBD表现为反复发作的症状，包括腹泻、结直肠出血和腹痛。淋巴浆细胞性肠炎是犬IBD的主要形式。犬IBD的发生与多种因素有关，如黏膜免疫系统、遗传易感性和肠道微环境。IBD患者肠道微生物多样性低于健康动物：IBD患者肠道内抗炎菌减少，促炎菌增加。肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和梭状芽孢杆菌科（Clostridiaceae）在IBD犬的肠道中含量丰富，Paraprevotellaceae 科和卟啉单胞菌属（Porphyromonas）在IBD犬肠道中的含量高于健康犬。治疗IBD的主要任务是抗炎，包括饮食治疗和药物干预，抗生素、益生菌和益生元调节微生物群。截至2021年，已有四项研究报告称，FMT对普通药物治疗无作用的IBD犬有效。

Bottero等人研究了16只患有特发性IBD的犬，它们对传统治疗没有反应。采用不同方法对犬进行FMT治疗：9只犬采用内镜下输注新鲜粪便（其中5只结合口服疗法），7只犬采用口服冷冻粪菌胶囊处理。结果14只犬临床症状改善，1只犬临床症状加重，1只犬因其他原因排除。然而，在这项研究中，大多数犬在FMT过程中使用了药物，这可能会对结果产生影响。Niina等人（2019）描述了一只IBD犬在6个月内接受了9次FMT治疗，在FMT后的221天内评价这只犬。微生物多样性分析显示，FMT后42日，变形菌门（Proteobacteria）的比例从52.2%下降到1.5%，而梭杆菌门从0增加到35%，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的比例也有所增加。在健康犬中变形菌门和梭杆菌门的比例分别为5-7%和23-40%。该案例表明，FMT可以使受体的菌群恢复到与供体相似的状态。因此，FMT可能对犬IBD有较好的治疗作用。

4.犬细小病毒腹泻

犬细小病毒（CPV）腹泻肠炎是高传染性的急性出血性肠炎，通常伴随较高的发病率和死亡率。未经治疗的幼犬细小病毒感染的死亡率超过90%。CPV侵入肠隐窝的生发上皮，导致绒毛缩短或闭塞。一方面，肠道损伤增加了细菌从肠道向血液循环系统转移的风险，从而增加了犬类死亡的可能性。另一方面，肠道上皮细胞的破坏导致肠道菌群紊乱。FMT作为一种改良菌群的治疗手段，对犬细小病毒腹泻有改善作用。Pereira等人（2018）将66只细小病毒感染犬分为两组：对照组（33只）接受标准治疗（STD），试验组（33只）接受STD+FMT治疗。结果表明，STD+FMT组的治疗周期缩短：61.5%的STD+FMT治疗犬在48小时内出院，而同时出院的STD治疗犬只有4.8%。STD+FMT治疗死亡率是21.2%，低于STD组（36.4%）。然而，在本研究中，由于缺乏菌群评估，因此对细小病毒感染犬肠道微生物的变化尚不清楚。从研究结果来看，FMT是CPV较好的辅助治疗选择。

5.断奶后腹泻

断奶通常会导致体重、营养吸收和免疫稳态下降，从而导致屏障功能受损、病原体易感性和腹泻。早期断奶动物的肠道菌群将发生重大变化，以建立独特且动态的微生态。微生物群失调是导致断奶后腹泻的主要因素之一。FMT可以通过减少肠道菌群失调，防止犬断奶后腹泻。Burton等人（2016）对23只断奶幼犬进行了FMT试验。11只犬单独接受FMT治疗，其余12只犬作为假治疗对照组，接受相同剂量2%的低脂牛奶。从断奶前3天开始，将健康的粪便菌群从母犬移植到这些幼犬身上，连续5天。处理后，分别于断奶前3天和断奶后3、10、24天收集幼犬和母犬粪便，进行16S rRNA扩增测序。结果表明，FMT后腹泻得到改善，而α多样性（Chao1指数）和β多样性（PCA）表明，受体幼犬的微生物群没有转变到与供体犬相似的状态。FMT治疗组与假治疗组健康评分差异无统计学意义。虽然本研究没有证明FMT对断奶后腹泻有更好的作用，但最近的一项研究证明FMT可以改善断奶仔猪的腹泻、减少结肠炎症和加强肠道屏障功能（Tang等，2020）。因此，FMT可能是一种潜在治疗断奶后腹泻的方法。可能需要更多的研究来确定FMT对断奶后腹泻幼犬的影响。

6.急性腹泻

急性腹泻是指粪便含水量在短时间内升高，导致粪便流动性增加，排便量增加，排便频率增加。急性腹泻的粪便微生物群会发生改变。因此，在治疗急性腹泻时，可以考虑调节微生物群的恢复。益生菌和益生元可以抑制胃肠道病原体的生长，缩短犬急性腹泻临床症状的持续时间。FMT与益生菌和益生元类似，可能成为治疗犬急性腹泻的有效方法。Chaitman等人（2020）比较了FMT治疗组和甲硝唑组在治疗0、7和28天后的粪便黏稠度、粪便微生物群和代谢物组特征。采用粪便失调指数（DI）、α多样性（Shannon指数）和β多样性（PCoA）进行粪便菌群分析；靶向代谢组学和非靶向代谢组学（PCA）用于代谢组分析。第7天，FMT组粪便初级胆汁酸百分比下降，甲硝唑处理组粪便初级胆汁酸百分比上升。至28天，FMT处理组粪便黏稠度优于口服甲硝唑组；DI降低，Shannon指数显著升高；FMT组的微生物群落和代谢物组成更接近健康犬。FMT后，大肠杆菌（Escherichia. coli）死亡，粪杆菌属（Faecalibacterium）和Clostridioides hiranonis 增加。这些结果表明，FMT重建了病犬的胃肠道环境，使其接近健康犬的状况。

7.讨论

微生物和代谢物组分析通常用于测定FMT对肠道疾病的影响。微生物组分析主要采用α多样性（包括Chao1和Shannon指数）和β多样性（包括PCA和PCoA），两者都能反映粪便微生物群落的多样性。通过定量PCR（Quantitative PCR，qPCR）计算粪便失调指数（DI），将总细菌和7个细菌类群的丰度汇总为一个数字，显示微生物群落紊乱的程度。Chaitman等（2020）在分析急性腹泻FMT时，对细菌总数、Faecalibacterium、Turicibacter、Escherichia coli、Streptococcus、Blautia、Fusobacterium、Clostridiumhiranonis 进行qPCR检测，得到其DI，用于微生物分析。DI值小于0为正常，0 ~ 2表示肠道菌群有轻微波动，大于2表示菌群变化较大。

由于有这些分析技术，科学家可以将肠道菌群和代谢物的变化可视化，这对于评价FMT治疗效果很重要。FMT恢复肠道微生物结构的机制主要是粪便共生菌：1）与病原体竞争营养和定植资源；2）通过产生细菌素直接杀死病原体；3）通过刺激肠细胞分泌粘蛋白、抗菌肽和IgA，防止黏液层被破坏；4）维持肠上皮细胞屏障，促进肠上皮细胞之间的紧密连接；5）通过调节性T细胞（Treg）抑制肠道过度炎症反应；6）调节短链脂肪酸（SCFAs）、次级胆汁酸和其他代谢产物达到正常浓度（短链脂肪酸为结肠上皮提供主要能量，次级胆汁酸被证明可以抑制艰难梭状芽孢杆菌的繁殖）。因此，FMT在治疗抗生素无效的并发症和疾病方面有很大的潜力。

与动物微生态制剂相比，FMT改变肠道微生物结构的机制具有一定的优势。动物微生态制剂，如益生菌、益生元和合生元，或许可以像FMT一样通过改变肠道菌群改善动物的健康。然而，目前的研究表明，益生菌治疗对IBD犬黏膜细菌的影响与标准治疗相似，且在组织病理学上都不能改善肠道炎症。相比之下，在我们上述的一项研究中，一只IBD犬的腹泻症状可以通过FMT得到改善，而益生菌效果不佳。与微生态制剂相比，FMT对IBD等疾病的治疗效果更好，可能是相对常规益生菌，移植后粪便中健康的肠道微生物能更好地适应受体肠道环境。粪便中的营养物质可以使肠道微生物在一起移植时有更好的生存环境。另一方面，肠道内的微生物作为一个全面的功能组织，相互依赖。单一种类的益生菌可能无法替代肠道内菌群的全部功能。此外，与动物微生态制剂相比，FMT可在移植过程中从供体引入宿主肠细胞、免疫因子、短链脂肪酸和次级胆汁酸。肠道细胞可以参与肠道环境的修复和重建，并作为细菌和宿主肠道组织之间的物理屏障。肠道免疫分子保护宿主细胞免受肠道病原体和毒素的侵害。

虽然FMT在治疗肠道疾病方面有很多优势，但也可能存在多种缺陷。从目前的一些研究来看，犬FMT的一些操作和理论仍然存在争议。例如，FMT是否能彻底改善肠道微生态，或仅能抑制某些病原体和病理指标低于检测限，这是个问题。此外，对于移植所需的粪便量也没有统一的标准。在上述研究中，粪便的使用和粪便物质的输送途径是不同的。粪便输送途径大致可分为上消化道和下消化道。上消化道包括口服给药、食管胃十二指肠镜、鼻胃管、十二指肠输注、粪菌胶囊；下消化道包括结肠镜和直肠灌肠。对于不同的FMT给药途径，它们有不同的效率，正如在一项人类meta分析中所讨论的，多次结肠镜给药的有效率最高（98%），单次灌肠输注的有效率最低（56%）。对于人来说，结肠镜检查可以观察肠道情况，并允许大量粪便液进入肠道。灌肠可能比结肠镜检查更方便，同时注射的菌液在肠内滞留时间更短。口服给药操作简单，但成功率低于下消化道给药。有研究表明，上消化道比下消化道更容易发生不良反应。对于犬，Bottero等人声称内镜和口服移植相结合似乎比单独使用内镜或口服移植有更好的效果。灌肠在上述研究中应用较多，可能是方便的原因。犬的站立姿势与人不同，所以不同的输送途径对犬的影响可能与人不同。但在目前的情况下，很难确定哪种方法是FMT的最佳方法，因为不同的适应症给治疗带来不同的困难，从而带来不同的治疗效果。例如，FMT治疗CPV的成功率较低（图1），可能是由于CPV的难治性造成的。即使在同样的指标下，研究的数量可能也不足以评估。

犬FMT的其他限制因素包括病原微生物共同转移和耐药基因传播风险。供体粪便在制样前期采集、储存和处理过程中，转运的粪便受到环境微生物的污染，可能使受体肠道疾病加重。受体犬在紊乱时肠道免疫力低下，易受感染。我们提到的每一种适应症的供体都经过了严格的筛选过程，以确认粪便供体不含肠道疾病病原体，粪便排出前3个月内未服用抗生素，未患传染病、营养代谢性疾病、免疫性疾病、肿瘤、肥胖、慢性疼痛等。此外，被选中供体的犬应每年接种疫苗，并每年进行两次驱虫。在收集粪便之前，供体应喂食商业饮食。临床和实验室检查结果，包括全血计数、血清生化分析、X线摄影、腹部超声和粪便病理检查（犬细小病毒、犬瘟热病毒、犬腺病毒II、犬副流感等病原体）应正常。除了需要对大量粪便供体进行纵向筛选外，还需要对粪便中益生菌、耐药基因、转座子等方面进行功能宏基因组研究。新鲜粪便收集后，需要经过一系列处理，最终变成颜色、味道和黏稠度更好的粪便浓缩液。浓缩液可立即用于移植，或在-80℃下保存1至8周。在此过程中，需要无菌环境。

综上所述，FMT在治疗犬CDI、IBD、犬细小病毒腹泻和急性腹泻方面具有优势，并能改善AHDS犬肠道菌群。从目前有限的报道来看，这也是一种预防犬断奶后腹泻、抗生素并发症和对抗生素无效疾病的有效方法。然而，FMT保护肠道的具体机制以及长期定植菌群在犬体内的作用仍需要大量的研究来揭示。

参考文献：略