Gut | 粪便变良药，微生物疗法再上新！南医大二附院张发明打出“疾病特异性有益菌+洗涤菌群移植”组合拳，助力缓解放射性肠炎
2025-10-10
中科新生命
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当前微生物组治疗面临两大挑战：益生菌疗效有限，且微生物群移植（FMT）在不同疾病中疗效差异显著。洗涤菌群移植（WMT）虽是一种新型FMT，但单一制剂难以对多种菌群相关疾病均有效。为此，研究提出“X-增强洗涤菌群移植（X-auWMT）”概念，即通过添加疾病特异性有益菌“X”以增强WMT疗效。
2025年9月16日，南京医科大学第二附属医院张发明、崔伯塔教授团队在Gut（IF25.8）期刊发表题为“Holdemanella biformis augments washed microbiota transplantation for the treatment of radiation enteritis”的研究论文。与传统的WMT相比，以Holdemanella biformis（H.biformis）为增强因子的Hb-auWMT在缓解放射性肠炎（RE）症状、改善肠道屏障、调节免疫平衡及维持菌群稳态方面疗效更优。研究进一步揭示，PPAR-γ信号通路在治疗中起关键作用，而H.biformis产生的丁酸和戊酸是直接起效的关键代谢产物。
研究材料
患者粪便样本、供体粪便样本、模型小鼠、H.biformis菌株、小鼠肠道组织
研究步骤
步骤1：临床队列建立与疗效评估：筛选匹配RE患者，评估WMT对症状及黏膜的改善效果。
步骤2：动物模型构建与治疗验证：建立RE小鼠模型，多组干预并综合评价疗效。
步骤3：多组学整合分析：宏基因组与代谢组学分析菌群及免疫变化。
步骤4：分子机制深度探索：多技术验证PPAR-γ通路及上皮缺氧作用。
研究结果
1. WMT可显著改善RE患者的临床结局，其关键作用与H. biformis密切相关
采用前瞻性、非随机队列设计，并进行了倾向得分匹配，以确保WMT治疗组与常规治疗组的基线特征具有可比性。WMT组在第12周的临床反应率（64.7%）显著高于非WMT组（27.5%，p<0.001），且治愈率也更高（25.5% vs 7.8%）。WMT组在便血、腹胀及早期腹泻等症状评分上显著改善（p<0.05）。影像学结果显示WMT组在肠道病变、内镜表现及黏膜评分方面均有显著恢复（p<0.0001）。微生物分析显示，WMT后患者微生物多样性增加，且组成更接近供体；响应者多样性显著提高，并富集了H.biformis等细菌。该菌与治疗效果正相关，且供体中其丰度显著高于患者，提示其在WMT中起关键作用。
图1 H.biformis对WMT治疗RE的临床疗效至关重要
2. Hb-auWMT在治疗RE模型小鼠方面优于WMT
常规剂量（13Gy）和高剂量（15Gy）辐射的小鼠实验设计。结果显示，与WMT组相比，Hb-auWMT组能更显著地缓解辐射引起的体重下降，提高生存率（80% vs 60%），减轻腹泻、便血等症状，降低疾病活动指数（DAI），并更好地维持结肠长度和脾脏指数。组织学分析进一步表明，Hb-auWMT在修复肠道黏膜结构、减少炎症和上皮坏死方面具有更强的作用，组织病理学评分显著更低（p<0.05）。
图2 Hb-auWMT在R小鼠模型中的疗效评估
3. 与WMT相比，Hb-auWMT显著减轻了辐射引起的肠道损伤
Hb-auWMT组在肠道屏障完整性、抗凋亡、黏蛋白保留及抗炎方面均优于WMT组。具体表现为：紧密连接蛋白ZO-1和Muc2表达显著升高（Occludin等有上升趋势）；凋亡细胞（TUNEL）显著减少，黏蛋白（AB-PAS+）面积显著增加；炎症蛋白（LPS、IL-1β、TNF-α、iNOS）及IL-1β、iNOS mRNA表达均显著降低。此外，Hb-auWMT组上皮缺氧（PMDZ强度）维持更好，有助于屏障功能。Ki-67（增殖）和IL-17水平在两组间无显著差异。
图3 Hb-auWMT在减轻RE引起的肠道损伤和炎症方面的效果
4. 与WMT相比，Hb auWMT显著增加Treg细胞水平，以调节Treg和Th17细胞之间的不平衡
通过对结肠免疫细胞的质谱流式（CyTOF）分析显示，与辐射组、H. biformis组及WMT组相比，Hb-auWMT处理显著改变了结肠免疫细胞组成。具体表现为：cDC（传统树突状细胞）及Treg（调节性T细胞）比例显著增加（p<0.05），同时Th17细胞有降低趋势。结果表明，Hb-auWMT可通过促进cDC增殖及调节Treg/Th17平衡，更有效地调控肠道免疫反应、减轻炎症。
图4 Hb-auWMT在调节RE小鼠模型中免疫细胞平衡方面的作用
5. 与WMT相比，Hb auWMT在治疗RE时显著提高了丁酸和戊酸的水平
丁酸与戊酸干预可有效缓解辐射性肠炎。靶向代谢组学显示，Hb-auWMT组粪便中丁酸和戊酸水平显著高于WMT组。动物实验证实，补充任一种短链脂肪酸均能显著减轻辐射引起的体重下降和结肠缩短，降低疾病活动指数（DAI）及组织病理学评分。机制上，二者可显著增强紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin、Muc2）表达，维持肠道屏障完整性，并抑制促炎细胞因子（IL-1β、TNF-α、IL-17）的表达，从而发挥保护作用。
图5 Hb-auWMT通过产生丁酸和戊酸来减轻RE引起的肠道损伤的效果
6. Hb-auWMT通过上调PPAR-γ通路介导疗效
RNA-Seq分析显示，Hb-auWMT处理引起结肠组织139个基因差异表达。通路富集和分子实验均表明PPAR信号通路，尤其是PPAR-γ亚型（在mRNA和蛋白水平均显著上调），在该治疗中起核心作用。使用拮抗剂GW9662抑制PPAR-γ后，Hb-auWMT的保护作用被显著削弱：小鼠体重下降加剧、疾病活动指数（DAI）升高、结肠缩短更显著、肠道黏膜损伤修复受阻、炎症因子（IL-1β、TNF-α、IL-17、iNOS）表达回升，且上皮缺氧状态（PMDZ强度）无法维持。结果表明，PPAR-γ是介导Hb-auWMT缓解辐射性肠炎的关键分子。
图6 Hb-auWMT通过上调PPAR-γ信号通路来发挥其治疗RE的效果
总结
该研究鉴定出H. biformis为WMT中的关键有益菌，并据此开发了经该菌增强的改良方案——Hb-auWMT。机制上，其作用依赖于以下途径：显著提升肠道丁酸与戊酸水平；激活PPAR-γ信号通路，使用拮抗剂GW9662可逆转其治疗效果。该研究创新性提出“疾病特异性有益菌增强的WMT（X-auWMT）”概念，为微生物疗法提供了新方向。未来需开展随机对照试验验证Hb-auWMT的临床价值，并探索更多潜在有益菌株及作用机制。
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