微生態制劑在結直腸外科圍手術期的應用

沈通一 秦環龍

微生態制劑在結直腸外科圍手術期的應用

沈通一 秦環龍

沈通一 副主任醫師，醫學博士?，F上海第十人民醫院胃腸外科工作，現任中華預防醫學會微生態學分會青年委員；上海預防醫學會微生態學專業委員會委員兼秘書；中國微生態學雜志特約編委。擅長胃腸道腫瘤外科為主的綜合治療，尤其在胃癌、結直腸癌的腹腔鏡外科手術及圍手術期加速康復方面積累了豐富的經驗。國內外發表學術論文10余篇，其中SCI文章4篇。

結直腸癌患者圍手術期使用微生態制劑已經越來越受到重視。目前認為微生態制劑具有改善腸道菌群，保護腸屏障，減少術后感染，改善圍手術期胃腸功能及生活質量等作用，對疾病的治療進程及預后具有重要意義。今后應該加強圍手術期應用微生態制劑的臨床研究，為進一步推廣實施建立循證基礎。

結直腸腫瘤； 外科手術； 圍手術期； 微生態制劑

大腸是一個最具代謝活性的器官，動態定植著復雜的活菌生態系統［1］。在結直腸癌（colorectal cancer，CRC）圍手術期，傳統的機械性腸道準備，抗生素的使用及手術創傷應激均會導致該生態系統的破壞，隨之而來的腸源性感染、抗生素耐藥增加了手術的風險并延長了住院時間。如何在圍手術期糾正腸道菌群紊亂、保護腸屏障、加速康復及改善生活質量，是一個值得關注的問題，因此益生菌作為腸道的原籍菌群，如何通過以益生菌、益生元和合生元為主的微生態制劑在圍手術期維護腸道生態、恢復腸道正常的生理和代謝功能，正越來越受到大家重視。

一、腸道微生態制劑概述

益生菌是一種活的微生物食物添加劑，通過改善腸道微生物平衡，對宿主發揮益生作用，包括酪酸梭菌、乳桿菌及雙歧桿菌等。通過選擇性的刺激一種或少數種菌落中的細菌的生長與活性而對宿主產生有益的影響，從而改善宿主健康的不可被消化的食品成分，包括果聚糖和低聚果糖等。合生元是益生菌和益生元的組合，在腸道健康和功能方面可能更有效?，F在廣泛接受的是益生菌、益生元或合生元定期攝取可以改變腸微生物群落的數量，從而改變腸功能、宏觀微觀結構、免疫應答、炎癥過程［2］。

二、微生態制劑在圍手術期術后感染的應用

據估計，全球主要外科手術的年度數量已超過2.34億。然而，圍手術期感染仍舊困擾現代醫療系統，并對患者造成相當大的傷害。超過5%的接受外科手術的患者發生手術部位感染（surgical site infection，SSI）。術后感染性并發癥除SSI，還有肺炎和尿路感染等，和死亡率密切相關，并進一步增加抗生素消耗、延長重癥監護病房停留和住院時間，大大增加醫療費用［3］。因此，如何預防感染性并發癥已成為圍手術期優先考慮的問題。

（一）抗感染治療

由于消化道選擇性去污容易出現腸屏障損傷和菌群變化，圍手術期調節腸道微生物組與聯用益生菌和合生元已上升為有吸引力的治療選擇。

最近臨床上已經公布了多項圍手術期使用益生菌和合生元的隨機對照（randomized controlled trials，RCT）研究及meta分析。Kinross等［4］涉及13個RCT試驗共962例患者圍手術期應用微生態制劑的薈萃分析，結果表明，盡管亞組分析微生態制劑組（包括益生菌、益生元和合生元）與對照組在術后肺部感染、尿路感染和切口感染方面無統計學差異，但微生態制劑組在術后敗血癥的總體發生率方面顯著降低，且合生元較益生菌在降低術后感染的發生率和嚴重性以及縮短術后抗生素使用時間方面的作用更強，部分研究提示合生元能改善術后腸功能、降低腸梗阻發生率。筆者［5］報道了134例CRC手術的患者，益生菌組的膿毒癥發生率顯著降低。Wu等［6］的薈萃分析來自34個試驗2 634例CRC患者，1 300例接受益生菌/合生元干預患者的SSI風險降低，同時降低其他感染性并發癥（包括任何感染、肺炎、尿道感染、切口感染和敗血癥）發生率；縮短抗生素治療，重癥監護室停留時間和住院時間；并縮短首次排氣排便時間；減少腹部并發癥的發生率，降低醫院成本和改善患者生活質量。Arumugam等［7］的薈萃分析報告，加用益生菌/合生元使術后膿毒癥發生率降低36.9%，其中使用益生菌減少了37%，而合生元減少了43%。不同類型手術使用微生態制劑后，CRC手術膿毒癥發生降低35%，肝膽胰手術降低73%，肝移植手術降低56%，差異均有顯著統計學意義，小腸切除、腹部動脈瘤修復和疝修復的手術組中術后膿毒血癥也減少37%。

（二）調節腸道菌群

既往受限于細菌培養為基礎的腸道菌群檢測技術，有關圍手術期腸道菌群變化的研究報道較少。Correia等［8］研究發現，CRC患者腸道菌群的種類、數量、比例、定位和生物學特性在術前就發生了變化，主要表現為以雙岐桿菌為代表的厭氧菌顯著減少，以大腸桿菌為代表的需氧菌顯著增加，厭氧菌與需氧菌比例倒置，術后變化更明顯。隨著以16rRNA基因檢測為基礎的新檢測方法出現，對圍手術期腸道菌群改變有更深入的認識。Ohigashi等［9］對81例CRC患者圍手術期腸道環境變化的研究發現，術后腸道細菌總數和有益菌的數量較術前顯著降低，而致病或潛在致病菌（如腸桿菌、腸球菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌）的數量較術前顯著增加，進一步證實圍手術期存在腸道菌群紊亂現象。Komatsu等［10］發現腹腔鏡結直腸切除術使用合生元降低了術后感染，細菌總數、雙歧桿菌、普雷沃氏菌和乳酸桿菌有益菌數量增加，而產氣莢膜梭桿菌，腸桿菌科，和葡萄球菌以及艱難梭菌和假單胞菌等病原菌數量減少，同時糞便有機酸由減少恢復正常，雙歧桿菌物種的數量和有機酸的濃度之間的正相關性，與潛在有害物種負相關。Mizuta等［11］發現接受過術前放化療CRC患者圍手術期口服長雙歧桿菌BB536較對照組的SSI發生率低，術后住院時間差異顯著。對照組患者手術后兩周NK細胞活性水平降低，治療組hCRP和NK細胞活性恢復更快。術后1至2周糞便微生物群存在顯著變化；厚壁菌門在兩組中均增加，擬桿菌門和變形菌門在對照組中增加，放線菌在治療組中增加。擬桿菌門和變形菌門的比例與炎癥參數（CRP，IL-6和白細胞）正相關，而放線菌門和厚壁菌門的比例與這些參數負相關，變形菌門通常以低水平存在于健康腸道中，在炎癥狀態中過度生長，導致機會性感染，和一些促炎標記（IL-6和IL-8）正相關。而雙歧桿菌屬于放線菌門可下調腸上皮促炎反應，改善全身炎癥反應［12］。如上所述，雙歧桿菌產生的抗炎作用有助于改善患者的免疫功能，血液學和營養參數?？梢娨嫔S持腸道微生物群的平衡對于維持宿主防御和營養狀態是十分重要的，特別在大手術恢復期間。

抗生素的廣泛使用易于出現多藥耐藥細菌，增加的艱難梭菌感染的風險。研究發現合生元可以有效抑制手術后艱難梭菌感染［10］，其價值不僅限于預防SSI，從多藥耐藥細菌或抗生素相關傳染病的抑制角度來說，具有多方面臨床意義。

（三）保護腸屏障

益生菌在腸道微生物環境的穩定性中起重要作用，支持使用益生菌的理論之一包括保護腸道屏障功能。體外研究顯示益生菌能有效阻止致病性大腸桿菌感染或炎癥因子孵育后腸上皮細胞Caco-2細胞旁路通透性增加和跨上皮電阻（trans-epithelium electrical resistant，TER）降低，從而修復受損的腸屏障功能［13］，與其阻止EPEC誘導的緊密連接蛋白（tight junction，TJ）異常分布和磷酸化水平降低有關。動物實驗也證實植物乳桿菌能阻止IL-10基因敲除小鼠腸黏膜上皮緊密連接結構破壞，降低細胞旁大分子物質通透性，促進緊密連接蛋白的高表達，從而加強腸黏膜屏障功能［14］。另外，益生菌通過對TNF-α和IFN-γ的直接抑制作用而減輕其有害影響，表明益生菌治療的益處不限于病原體數量和侵襲的減少［15］。近年多項臨床試驗將益生菌用于圍手術期調節腸道微生物群體，降低腸壁通透性，減少感染相關并發癥。Reddy等［16］首次開展了口服抗生素、合生元和機械腸道準備對CRC手術的研究，結果發現三者聯合應用能顯著降低腸桿菌定植和腸道細菌易位。筆者以往研究表明益生菌可以增加TER和糞便細菌多樣性，減少乳果糖/甘露醇比率、細菌易位率，血液細菌DNA和腸道致病菌的血液培養陽性率。Zonulin作為細胞間TJ的生理調節劑，誘導補體C3a和C5a的生成，促進急性肺損傷的發展，增加中性粒細胞和細胞因子，促腸通透性升高和腸敗血癥和全身炎癥反應綜合征密切相關［14］。筆者發現CRC術后存在不同程度的炎癥反應，而圍手術期添加植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和長雙歧桿菌三聯活菌，維護腸黏膜屏障功能，減少菌血癥、膿毒癥和術后感染并發癥發生；患者血清Zonulin水平與腸道通透性呈正相關，益生菌通過抑制P38MAPK的表達來調控Zonulin的表達。對134例CRC肝轉移術后的正常腸屏障患者使用益生菌后，除降低術后敗血癥及其他并發癥的發生率，益生菌還具有降低血清Zonulin水平維持肝臟屏障的作用。筆者通過“臨床調節途徑”建立調節腸肝屏障的新模型，更直觀和生動地鏈接分子信號和臨床結果，闡明益生菌，肝屏障，腸屏障和術后感染相關并發癥的關系［5，17］。

三、改善圍手術期胃腸功能的恢復和生活質量

CRC患者腫瘤切除術可能導致腸功能障礙，包括惡心，嘔吐，腹瀉，便秘和腹部疼痛，顯著降低健康相關的生活質量（health-related quality of life，HRQoL）。最近許多研究已經強調了HRQoL改變在CRC術后的重要性?？紤]到微生態制劑在腹瀉綜合征、胃腸道紊亂和術后感染的有益作用，可能直接或間接地對HRQoL產生重要影響，值得進一步研究。

對于益生菌對結腸切除術消化道功能的改善作用，有研究報道益生菌組第一次排便的時間較短，腹瀉發生率低、腹部絞痛的發生率低和腹脹減輕［18］。Ohigashi等［19］將納豆芽孢桿菌和嗜酸乳桿菌用于癌癥手術的前瞻性臨床研究中，結合短期36項健康調查（SF-36）、歐洲癌癥生活質量調查表C30（EORTC QLQ-C30）和Wexner失禁量表，檢查不同位置（右，左結腸和直腸）術后的腸道功能和HRQoL。2/3的患者大便習慣的改善，右側結腸組的患者效果最明顯，排便頻率、SF-36和HRQoL顯著改善；左半結腸組排便頻率、SF-36和便秘在EORTC QLQ-C30中有所改善；在直腸組EORTC QLQ-C30、HRQoL、便秘和腹瀉得到改善。給予益生菌可以改善腸道菌群，改善大便頻率，特別是回盲瓣膜的損失的右結腸切除術后，由于益生菌廣泛分布在整個直乙狀結腸和左結腸，對術后腸動力產生潛在作用，可克服交感和副交感神經切除的不良影響。Pellino等［20］報道2005至2012年間70歲以上接受腹腔鏡CRC手術的患者，術后接受VSL＃3同安慰劑（玉米淀粉）比較，根據Bristol's量表、SF及HRQoL-36問卷，治療組排便量小于對照組，回盲瓣切除后糞便的一致性較高，HRQoL評分更高；圍手術期切除回盲瓣的老年患者受益于早期益生菌給藥，促進腸功能恢復和減輕癥狀。

四、使用劑量、時間與安全性問題

目前已經報道的各研究登記標準在患者年齡、合并癥和手術類型方面不同，益生菌具體菌株、劑量和持續時間，以及抗生素方案和術前腸道準備也不同，因此需進一步研究來確定益生菌的最佳劑量和特定菌株及長期效應。在許多RCT中已經報道益生菌的療效，但大多沒有記錄不良事件（adverse event，AE），如益生菌能夠引起菌血癥及胰腺炎患者服用益生菌的RCT研究因高死亡率被終止。Nieuwboer等［21］的益生菌安全性薈萃分析收集57項臨床研究，發現大多數不良事件和嚴重不良事件與該研究使用的益生菌關系不大，使用益生菌等微生態制劑沒有重大安全問題，產品的耐受性也好。至于益生菌在各種手術人群中的安全性和有效性需要更大規模的RCT試驗進一步明確。

綜上，最近對腸道微生物生態系統的研究強調了微生物群重建作為一種新治療方法的必要性，尤其是圍手術期應用微生態制劑具有恢復微生物平衡和驅動微生物群從疾病傾向健康配置的潛在能力。我們相信隨著微生態治療概念的推出，腸道微生態調節手段將具有廣闊的前景，會越來越被臨床治療所采用。

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Application of microecological preparation in perioperative period of colorectal surgery

Shen Tongyi, Qin Huanlong.
Departmen f GI Surgery, Shanghai Tenth People′s Hospital Aff i liate o Tongji University/ Research Institut or Intestinal Disease f Tongji University Schoo f Medicine, Shanghai 200072, China
Correspondin uthor: Shen Tongyi, Email: stonesty@sina.com

Perioperative use of microbial agents in colorectal cancer patients have been paid more and more attention recently. It is thought that microecological preparation has the functions of improving intestinal flora, protecting intestinal barrier, reducing postoperative infection, improving perioperative gastrointestina unctio n ualit ife, an rea ignif i canc h reatmen roces n rognosis. In the future, we should strengthen the clinical research of perioperative application of probiotics and establish the evidence-based basis for the further popularization and implementation of microecological preparations.

Colorectal neoplasms; Surgical procedures, operative; Perioperative period; Microecological preparation

2016-11-21）

（本文編輯：楊明）

10.3877/cma.j.issn.2095-3224.2017.02.003

200072 同濟大學附屬第十人民醫院胃腸外科/同濟大學醫學院腸道疾病研究所

沈通一，Email：stonesty@sina.com