腸道菌相失衡導致結腸發炎,糞便微生物移植可治療?

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當腸道受微生物或病原菌等病原菌感染而引發發炎,就是俗稱的結腸炎。糞便微生物移植(fecal microbiota transplantation, FMT)是一種治療方式,能夠透過移植健康者的腸道微生物重建患者的微生物菌叢。不過這項技術還不是很成熟,它的治療品質在個體之間差異相當大,此外移植也有帶來感染的風險。

威爾康奈爾醫學院(Weill Cornell Medicine)團隊發佈於《Gastroenterology》研究,在 FMT 移植的菌叢中確認出可治療潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis)的微生物種類。氣味桿菌(Odoribacter splanchnicus)會增加患者腸道內的抗發炎反應因子,也能促進短鏈脂肪酸合成,這類脂肪酸能維繫腸道健康。

氣味桿菌屬啟動腸道免疫反應

實驗團隊取得 20 位結腸炎患者在接受 FMT 移植前、後的腸道微生物菌相,並透過 IgA-seq 方法追蹤腸道中有免疫球蛋白 IgA 標記、與免疫反應有關的微生物種類,他們發現共有 12 株氣味桿菌屬(Odoribacter splanchnicus)微生物有治療結腸炎的功效。

該團隊進一步分析氣味桿菌屬治療結腸炎的 2 個免疫機制:1. 氣味桿菌屬能提升調節 T細胞(Treg)、細胞因子 IL-10 濃度,Treg、IL-10 都與抗發炎反應相關。2. 氣味桿菌屬會促進短鏈脂肪酸生成,例如丁酸鹽(butyrate),丁酸鹽已被研究應用於結腸炎灌腸用藥。

圖片來源:《Gastroenterology》

效率更佳的腸道微生物移植療法

這項研究提出微生物移植治療結腸炎的關鍵菌種:氣味桿菌,並確認了氣味桿菌能提升抗發炎因子如 IL-10、Treg 細胞數目,藉此抑制腸道發炎反應,這對於過去 FMT 移植的療效品質不一是一大突破。

該研究負責人 Longman 教授也提到,儘管確認了氣味桿菌屬參與免疫系統的 2 項機制,但這還無法解釋氣味桿菌屬的全部免疫功能。此外,未來若能確認更多與抗發炎相關的微生物種類,將可以直接移植特定菌株,甚至也可以直接在體外培養這些菌株,而不需要從健康者體內移植。

延伸閱讀:人類第二基因組!腸道微生物菌相不只調控免疫,還與人類老化息息相關?

參考資料:
1. Gastroenterology, 2021; https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(21)03610-6/pdf#secsectitle0035
2. https://news.weill.cornell.edu/news/2021/10/researchers-identify-bacteria-that-underlie-success-of-fecal-microbiota-transplants

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