编译：微科盟Dr.何力宏，编辑：微科盟木木夕、江舜尧。

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1 研究对象的基本特征和安全性数据

在2017年1月至2017年5月之间，筛选了47位参与者；17名不符合条件，其余30名被随机分为治疗组或安慰剂组。图1总结了它们的主要特征，共有29位受试者完成了48周的随访（图2）。在干预前的14周中有6名受试者接受了抗生素治疗，其中3名在FMT组内。两组之间在食物消耗，能量和营养摄入方面均未观察到显著差异。在整个研究过程中，所有受试者均保持了病毒学抑制作用，但受试者R18除外，其在第9-30周间停用抗逆转录病毒治疗（CD4计数为230/μL，HIV RNA 5.2 log拷贝/ mL），在第12周出现口腔念珠菌病，第24周因隐孢子虫病而导致2级腹泻，在第24周出现隐性梅毒。在FMT小组中，有5个人在服药后数小时至2-3天后出现了轻度的腹胀和腹泻。到研究结束时，两名患者报告慢性便秘从基线开始有所改善。这些症状在安慰剂组中没有得到改善，在安慰剂组中，只有一个受试者在服用第一剂胶囊后出现了肠胃胀气。

图1 研究对象基本特征

图2 受试者随访示意图

2 肠道微生物群α多样性的变化

α多样性用于衡量细菌类群的丰富度和均匀度。我们发现，与安慰剂组相比，FMT组的细菌丰富度从第0周的250 OTU逐渐增加到第6周的287，而在安慰剂组中，细菌丰富度从第0周的252 OTU稳定到第6周的254。尽管在FMT干预后的随访过程中这种作用减弱了，但该干预似乎在该结构水平上造成了长期影响。对于Chao1估计量和Shannon指数，也观察到了相似的结果（图3）。在从捐赠者A接受FMT的参与者中，α多样性增加最明显（图4A）。在FMT组中，未发现近期服用抗生素的四名受试者与其余十名患者间的差异（图4B）。

图3 每个FMT（红色）和安慰剂（蓝色）组中OTU级别的三个α多样性指标的变化。FMT组的细菌丰富度（OTU数量），Chao1和Shannon指数逐渐增加。黑点代表各个测量值，蓝线代表均值，水平虚线表示基线水平，竖线表示95％的置信区间。灰色区域表示研究对象接受FMT或安慰剂的诱导期。

图4 各组OTU水平上α多样性三个指标的变化。水平虚线表示基线水平，黑点代表单个测量值，蓝线表示消除误差后的均值，竖线表示95%的置信区间，灰色区域表示研究对象接受FMT或安慰剂的诱导期。

3 供体微生物群的植入程度

在基线时，代表β多样性距离的主坐标分析（PCoA）显示，FMT和安慰剂组间没有差异（P= 0.442）。随访期间，FMT组比安慰剂组微生物组转移更为明显和分散。为了解供体微生物在受体上的植入程度，我们首先分析了每个时间点从受体到供体的Unifrac距离，作为供体和患者间共享的分类单元数量变化的指标（图5）。在β多样性水平上，通过FMT可实现更大的植入。受试者R1和R2表现出最大植入，对于受试者R2最为突出，受试者接受了7天的阿莫西林/克拉维酸盐治疗直到第一次FMT疗程的前一天，结果表明使用抗生素不会导致微生物群发生剧烈变化（图6）。

图5 供体微生物的植入，FMT（红色）组和安慰剂（蓝色）组中的接受者到捐赠者的Unifrac距离。（A）FMT和安慰剂组中未加权和加权的Unifrac轨迹。对于未加权的Unifrac，在第3周考虑到是否存在分类单元，达到峰值效果；对于加权的Unifrac，在第8周考虑其丰度，达到峰值效果。（B）每个供体的影响效应。供体A对加权Unifrac距离的影响更为明显。安慰剂组中的Unifrac距离是从每个样本到指定的供体进行计算的，目的是了解与随机性解释的供体的相似性。黑点代表各个测量值，蓝线代表均值，水平虚线表示基线水平，竖线表示95％的置信区间，灰色区域表示研究参与者接受FMT或安慰剂的诱导期。

图6 供体微生物的植入，从接收者到捐赠者A，B和C的各个加权Unifrac距离（红色）。黑点代表各个测量值，蓝线代表均值，阴影区域表示95％置信区间，红色箭头指示在基线之前使用抗生素，橙色箭头指示在基线之后使用抗生素，蓝色部分表示使用随机分配的供体的均值计算的安慰剂组患者的Unifrac距离。

4 整个研究中微生物组分类学组成的变化

我们鉴定出了前15位最具异质性的微生物群谱，在48周的随访期间，这些组成特征在参与者中相当稳定（图 7）。我们使用了线性判别分析（LDA）效应量（LEfSe）生物标志物发现工具，以解释差异较大的两或多个微生物群落。从数字上看，与FMT组相比，安慰剂组（第0、3至3周）在关键时间点（第1、3、5、8和48周）的生物群组成差异驱动的分类单元数量有所不同。为了进一步了解随访期间供体和受者微生物区系之间的动态相互作用，我们通过测定特定微生物标记物从基线到每个时间点的LDA距离与供体微生物丰度之间的关系来构建热图（图8），在安慰剂组中，与基线丰度相比，我们没有发现在随访期间始终受到一致影响的分类单元。与之形成鲜明对比的是，随着时间的推移，我们检测到了FMT臂中多个分类单元的富集。具体而言，FMT组中Lachnospiraceae科的一些成员显著富集，包括Anaerostipes, Blautia, Dorea 和 Fusicatenibacter。同样，在FMT组的整个研究中也一致发现Ruminococcaceae和Lachnospiraceae显著增加。

图7 前15个最丰富属的分类组成。每个图代表一个研究对象。在每个图中，条形图表示随时间变化的独立测量值。A，B和C列分别表示供体A，B和C的微生物群组成。“basal mean”代表FMT和安慰剂组基线时的平均丰度。

图8 在安慰剂组（A）和FMT组（B）的每个时间点，从患者到供体的属水平上LDA距离的热图。每一列代表一个时间点，浅黄色单元格左侧的三列代表从指定的供体到基线访视的距离，并告知研究参与者相对于基线的供体所代表属的相对丰度，绿色星号标识属于Ruminococcaceae科下的属，红色星号标识属于Lachnospiraceae科下的属。

5 重复FMT干预对T细胞和血浆生物标志物的影响

循环中的CD4⁺和CD8⁺ T细胞，CD4 / CD8，免疫能力标记（CD4⁺CD8⁺ T细胞计数，CD4 / CD8），免疫激活（CD8⁺ T细胞上的％HLADR⁺ CD38）和衰老（CD8 ⁺ T细胞上的CD28^-和PD-1⁺）以及炎症和细菌易位的血浆标志物评估结果如图9所示。IFABP的早期显著降低了0.5倍，在第1周就已经明显降低（FMT与安慰剂，P = 0.063），在第4周达到了统计学差异（P = 0.040），并保持稳定直到第48周（FMT与安慰剂比较，P = 0.013）（图 6H）。有趣的是，这种减少对于随机分配给供体A的患者尤为明显（图 9J）。

图9：炎症血浆标志物（A：sCD14，B：sCD164，C：sTNFR-II，D：IP-10，E：D-二聚体）和细菌易位指标（F：LTA，G：LBP，H ，I和J：IFABP）。量化值为FMT（红色）和安慰剂（蓝色）组均值。竖线表示95％置信区间。除非另有说明，否则使用未进行多次比较调整的混合模型估算的两侧P值（治疗组间无显著差异），除非对最低点CD4和自HIV诊断以来的时间进行了调整，否则保持不变。实验一式三份进行。

在这项评估HIV患者FMT的对照研究中，我们发现干预是安全的且耐受性良好的，且有两名参与者的慢性便秘得到了改善。与先前使用益生元、益生菌和合生元进行的饮食干预相比，我们发现FMT更可能诱发肠道微生物群的长期变化。虽然干预没有引起任何免疫损伤的信号，但与安慰剂组相比，FMT组受试者中观察到了IFABP（一种独立预测治疗后PWH死亡率的肠道损伤生物标志物）的早期下降。这一发现表明，FMT是一种候选干预措施，可用于评估针对慢性炎症关键根源的研究，慢性炎症是由于急性HIV感染后黏膜免疫系统的完整性受损所致。由于没有检测到代表慢性炎症不同途径的任何其他生物标志物的进一步改善，因此可能发生微生物组与本研究中测量的其他炎症途径没有因果关系，或者，可能需要更剧烈的变化来影响这些炎症结果。

关于通过重复FMT实现的微生物群变化的一些发现值得考虑。首先，大多数关于HIV的研究都发现，HIV感染与α多样性降低有关，这一特征与免疫状态呈负相关。我们检测到FMT组中微生物群的α多样性逐渐显著增加。这种影响似乎一直持续到第一次FMT后的48周，这表明移植供体的微生物群和这种生态水平的长期有益影响。

其次，α多样性分析还表明，供体A对受试者的微生物群的干扰更大。因为所有三个供体都是根据一个共同的微生物群特征选择的，我们试图探索其他因素来解释对供体A的这种更大的影响。这三个供体的微生物群以类杆菌、乳酸菌和粪杆菌为主。与供体B和供体C相比，供体A最显著的特征是瘤胃科的丰度更高。此外，3/5的供体A的受体在第一次FMT前的14周内接受了抗生素治疗，这表明这个因素也可能影响更大的移植。尽管我们知道稳定构型的微生物群（例如，控制的慢性疾病，如治疗的HIV）比不稳定构型的微生物群（例如，艰难梭菌腹泻等急性疾病）表现出更高的复原能力，但对于慢性疾病中微生物群对FMT的复原能力了解甚少。我们的数据也表明最近的抗生素暴露与更大的微生物植入之间存在潜在的联系，通过预处理（例如，非吸收性抗生素）破坏微生物群的稳定性对于这一领域的未来研究将是重要的。

第三，FMT后β多样性的变化。从基线到供体的Unifrac距离分析表明，供体的微生物群在受体上发生了增量植入，没有明显的阈值效应，这表明如果给予额外的FMT，可以实现更强的植入。此外，这种影响仅限于治疗期间，这表明可能需要增加剂量以维持β多样性水平的长期影响。这一观察结果也与今后这方面研究的设计有关。

最后，研究过程中的分类学变化。我们的研究小组先前建立了肠道微生物生态与疾病进展的全身炎症预测因子之间的联系。肠道细菌产生的短链脂肪酸（SCFA）似乎与这种相互作用有关。在众多旨在描述与HIV感染相关的微生物组成特征的研究中，最显著的特征包括两个家族的缺失，这两个家族是SCFA的主要产生者：瘤胃科和漆树科。SCFAs是微生物从膳食纤维中产生的代谢物。除了作为肠道细菌和上皮细胞的局部底物外，SCFAs还具有多种免疫调节功能，其对宿主生理和多种疾病的影响也不断被揭示。丁酸盐对维持肠细胞屏障完整性和粘蛋白生成至关重要，促进对共生细菌的免疫耐受，并通过组蛋白脱乙酰酶抑制诱导人类基因的转录。之前已证明在HIV感染的受试者中会消耗SCFAs。最近，HIV患者中Lachnospiraceae的缺失已被证明与代谢综合征有关。与炎症性肠病的研究结果一致，健康肠道中的主要丁酸生产菌Faecalibacterium prausnitzii在HIV感染者中严重缺乏。因此，我们选择了粪便中粪杆菌属和丁酸盐浓度特别高的供体。使用富含丁酸盐的捐赠者的FMT显著丰富了含有主要丁酸盐生产商的分类群，这一发现支持了这样一种说法，即干预使微生物组群朝着有益的成分特征方向发展。

我们研究的主要优势包括：i）纳入安慰剂组，可以解释FMT组的变化在多大程度上是微生物生态的随机变化，而不是由重复的FMT引起的；ii）随时间推移的重复测量；iii）48周的长期随访时间，这使我们能够理解观察到的变化的时间范围；iv）根据我们认为更适合这种干预的微生物群特征选择捐赠者。我们选择了富含粪便杆菌和丁酸盐的捐赠者，这些都与抗炎作用密切相关。主要的局限性是探索性研究固有的，例如受试者数量较少，研究组之间的基线特征存在一些差异等。同时，我们测量了8个炎症相关生物标志物，发现组间只有1个存在差异，这可能是因为出现了假关联，因为评估的样本量很小，并且没有通过多重比较进行校正。我们的研究不是为了研究抗生素预处理治疗的效果，4名受试者在第一次服用FMT前后服用的抗生素包括在很长时间内服用的不同抗生素。因此，我们关于抗生素治疗对供者在受试者体内的微生物群植入的影响的研究结果必须谨慎解释。重要的是，我们没有评估微生物群的功能水平，我们计划在不久的将来通过宏基因组学和代谢组学指纹图谱进行。

综上所述，从合理选择的捐赠者中重复口服胶囊FMT在抗逆转录病毒治疗的HIV患者中是安全的，并且在微生物群中引入了增量组成变化。干预改善了肠道通透性，该指标可独立预测HIV感染的死亡率。我们的结果表明，使用非侵入性和安全的FMT递送策略操作肠道微生物群是可行的，并鼓励在这一领域的进一步研究。我们的研究支持将这种干预扩大到更大的对照研究，可能使用抗生素预处理治疗，并随着时间的推移增加FMT的总剂量。

HIV严重威胁人类生命健康，其造成的人体免疫缺陷及慢性炎症是继发性致死疾病的主要原因。肠道微生物群与宿主免疫及代谢密切相关，本文首次提出并证明了可通过FMT改善患者肠道微生态从而防治HIV感染这一潜在策略，大大推动了靶向肠道菌群防治HIV的发展。

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