Ефективність і перспективи застосування трансплантації фекальної мікробіоти при синдромі подразненого кишечнику

Огляд рандомізованих плацебо-контрольованих досліджень і власні дані

Синдром подразненого кишечнику (СПК) – хронічне захворювання, що уражає у середньому близько 10-12% населення світу, найбільш поширене на півдні Америки та найменше – у Південно-Східній Азії. СПК є доброякісним функціональним розладом, який не пов’язаний зі збільшенням смертності і не трансформується у серйозне захворювання, однак значно знижує якість життя пацієнтів.

Етіологія СПК невідома, але припускають, що разом із порушенням осі мозок – кишечник, дисмоторними розладами та вісцеральною гіперчутливістю мікрофлора кишечнику, так звана кишкова мікробіота (КМ), відіграє ключову роль у його патофізіології. Бактеріальний профіль у пацієнтів з СПК відрізняється від такого у здорових осіб, зокрема, пацієнти з СПК мають меншу різноманітність кишкових бактерій (кишковий дисбіоз), ніж здорові, менший уміст бактерій, що продукують бутират, лактобацил і біфідобактерій. Тому останнім часом з метою застосування при СПК досить інтенсивно вивчають різні методи модифікації КМ, зокрема трансплантацію фекальної мікробіоти (ТФМ).

ТФМ є порівняно новим методом лікування, при якому змінена КМ реципієнта одномоментно замінюється на КМ здорового донора. На думку гастроентерологів N. Benech, H. Sokol, застосування ТФМ при розладах шлунково-кишкового тракту – це початок нової ери в гастроентерології. На сьогодні існує поки що одне офіційно затверджене показання для проведення ТФМ – рецидивуючий асоційований з Clostridium difficile псевдомембранозний коліт. При інших захворюваннях кишечнику (СПК, запальні захворювання кишечнику, антибіотикасоційована діарея, кишковий дисбіоз) і деяких позакишкових захворюваннях (цукровий діабет, ожиріння, псоріаз, хвороба Альцгеймера, аутизм, розсіяний склероз та ін.) дослідження ефективності ТФМ тривають.

Вивчення ефективності ТФМ у пацієнтів із СПК поки що проводили у семи рандомізованих контрольованих дослідженнях (РКД), у чотирьох із яких виявлено позитивний результат, тоді як у решті ефекту не спостерігалося. На перший погляд видається складним порівняння результатів цих РКД через варіації у критеріях, що використовувалися для відбору донорів і пацієнтів, різні шляхи введення трансплантата (колоноскопія, назогастральний зонд, клізма, капсули) та дози калу для трансплантації, різні критерії ефективності та різні протоколи ТФМ. Так, у РКД, проведеному El-Salhy та співавт., ефективність ТФМ встановлювали як за симптомами тяжкості СПК (за шкалою IBS-SSS), так і за суворими вимогами Європейського агентства з лікарських засобів та Управління з контролю якості харчових продуктів і лікарських препаратів США, що визначало як кінцеву точку кількість респондентів. Зниження оцінки за шкалою IBS-SSS для вимірювання ефективності ТФМ було застосовано у п’яти РКД, а зменшення інтенсивності абдомінального болю та здуття живота – в одному РКД. 

Результати усіх РКД щодо ТФМ при СПК, незалежно від її ефективності, матимуть вирішальне значення, а отримана інформація має бути використана для поліпшення ефективності ТФМ у пацієнтів з СПК. Цей огляд включає аналіз можливих факторів, що впливають на успіх чи невдачу проведених РКД, та ставить за мету висвітлення прогалин у наших знаннях, які необхідно заповнити, а також розроблення моделі успішної ТФМ у пацієнтів з СПК. 

Вибір донора 

Встановлено, що при запальних захворюваннях кишечнику (ЗЗК) відповідь на ТФМ залежала від певної характеристики та особливостей донорів. Це зумовило появу терміна «супердонор», що позначає донора, ТФМ від якого забезпечувала бажані ефекти у реципієнтів. Оскільки поки що немає чіткого критерію поняття «супердонор», прогнозувати клінічну ефективність ТФМ від нього досі неможливо. Щоб подолати цю проблему, запропоновано поєднувати кал різних донорів для збільшення ймовірності отримання ефективного матеріалу. Однак застосування цього підходу не збільшило частоту відповіді на ТФМ, можливо, через те, що кал супердонора може бути розбавленим, а реципієнти у такому випадку не отримають достатню дозу нормальної КМ. 

Донори у всіх дослідженнях, присвячених ТФМ при СПК, були здорові і мали нормальний індекс маси тіла (ІМТ). Супердонорів для пацієнтів з СПК підбирали на основі клінічної ефективності в пілотному режимі дослідження або за клінічними критеріями та профілем мікробіоти калу. У пілотному дослідженні Holvoet та співавт. було використано двох ефективних донорів. В іншому РКД відібрано двох донорів, у матеріалі яких містилася найбільша кількість гена бутирил-КоАCoA-трансферази. El-Salhy та співавт. при виборі єдиного донора використовували як клінічні критерії, так і профіль КМ. 

За відсутності чітких критеріїв супердонора El-Salhy та співавт. розглянули фактори, що можуть негативно чи позитивно впливати на КМ, і намагалися відповідно підібрати супердонора для ТФМ. На думку дослідників, фактори, що чинять негативний вплив на мікрофлору кишечнику та зменшують бактеріальну різноманітність, включають старіння (вік >50 років), куріння/припинення куріння, народження шляхом кесаревого розтину та/або перебування на штучному вигодовуванні, часте лікування антибіотиками та регулярний прийом інших ліків. Регулярні фізичні вправи та дотримання специфічної для спортсменів дієти асоційовані зі сприятливою КМ. Крім того, оскільки на КМ впливає генетичний чинник, супердонор не має бути родичем першого ступеня будь-якого реципієнта, оскільки генетична подібність може бути пов’язана з подібністю мікробіоти кишечнику. 

За цими критеріями автори підібрали ідеального, на їхню думку, донора для ТФМ. Це здоровий молодий чоловік (37 років) із нормальним ІМТ, народжений шляхом вагінальних пологів, який перебував на грудному вигодовуванні, не курив, впродовж всього життя лише кілька разів лікувався антибіотиками, не приймав постійно ніяких ліків і регулярно виконував фізичні вправи. Його дієта була в межах нормального діапазону 35 здорових осіб, що виміряно за допомогою опитувальника частоти харчування MoBa, але він споживав також характерний для спортсменів раціон, збагачений білком, клітковиною, мінералами і вітамінами. Донор не мав генетичного зв’язку з жодним із реципієнтів. За результатами дослідження фекальної мікробіоти донор був нормобіотиком (тобто мав високу мікробну різноманітність), але мав відхилення від нормальної кількості 165 здорових суб’єктів за 14 із 39 перевірених маркерів бактерій. Дванадцять бактерій були типу Firmicutes, по одному типу Proteobacteria та Verrucomicrobia. Бактеріальне відхилення включало велику кількість Streptococcus, Dorea, Lactobacillus та Ruminococcaceae spp., що розглядалися як сприятливі для донора.

Holvoet та співавт. помітили, що фекальний бактеріальний склад одного із двох донорів, яких вони використовували, був стабільним з плином часу, і матеріал цього донора був більш ефективним, ніж другого, чия КМ з часом змінювалася. На основі цих спостережень автори дійшли висновку, що поряд з високим бактеріальним різноманіттям стабільність складу КМ з часом також є важливим фактором при виборі ефективного донора. Примітно, що склад фекальних бактерій супердонора, матеріал котрого використовували в РКД El-Salhy та співавт., був стабільним протягом 18 місяців – періоду, протягом якого він надавав свої фекалії для ТФМ. Поєднання та змішування матеріалу від різних донорів не забезпечувало відповіді або зумовлювало лише тимчасове поліпшення. Таким чином, поєднування (змішування) донорських фекалій для ТФМ хворим із СПК (як і при ЗЗК) не рекомендується.

У РКД, проведеному Lahtinen та співавт., донором був здоровий молодий дорослий чоловік з нормальним ІМТ, який народився шляхом вагінальних пологів, не приймав антибіотиків протягом попереднього року і не вживав постійно будь-які ліки. Таким чином, 6 із 11 клінічних критеріїв для ефективного донора, описані El-Salhy та співавт., були дотримані; рештою неврахованих критеріїв були грудне вигодовування, відмова від куріння, регулярне виконання фізичних вправ, дієта, багата білками, волокнами, мінералами та вітамінами, а також відсутність генетичного зв’язку донора та реципієнта. Тоді як у РКД Lahtinen та співавт. було отримано тимчасове поліпшення симптомів протягом 12 тижнів, El-Salhy та співавт. за допомогою тієї ж дози трансплантата (30 г) досягали у більшості пацієнтів тривалішого ефекту, що спостерігався навіть через 1 рік після ТФМ. Складно визначити, який із п’яти чинників відповідальний за різницю результатів цих двох РКД. Однак можна припустити, що дієта донора в РКД, проведеному El-Salhy та співавт., могла бути головним фактором, оскільки дієтичні зміни та харчові добавки істотно впливають на КМ. 

Відбір донорів у двох РКД, які показали найбільш позитивний вплив ТФМ у пацієнтів із СПК, ґрунтувався або на клінічній ефективності у пілотному дослідженні, або на специфічних характеристиках донора, що були пов’язані зі сприятливим складом КМ. Останній підхід є кращим, оскільки накопичення даних про КМ ефективних (супер)донорів надає можливість стандартизувати ТФМ і створювати банки калу для ТФМ, щоб розробити індивідуальні мікробні консорціуми. Це також дозволило б ідентифікувати корисні донорські мікробіоти та їх імовірне відновлення у лабораторії. При виявленні сприятливого складу КМ у донора його бактеріальний профіль слід порівнювати з тим, що є у здорових осіб. 

Сумісність пари донор – реципієнт також слід враховувати, коли донор відбирається для ТФМ з погляду КМ, імунного профілю та генетичного складу, оскільки ці фактори можуть впливати на клінічний результат. Хоча в успішних РКД при СПК для ТФМ використовували зазвичай донорів-чоловіків, роль статі донора у результатах ТФМ для пацієнтів із СПК ще слід визначити. 

Вибір пацієнта

Пацієнти, що були включені до РКД з вивчення ефективності ТФМ при СПК, задовольняли Римські критерії III діагностики СПК, за винятком РКД, проведеного El-Salhy та співавт., учасники якого відповідали Римським критеріям IV. Пацієнти з СПК та діареєю і змішаним СПК брали участь у чотирьох РКД, а особи з СПК та діареєю, змішаним СПК та СПК із запором були включені в інші три дослідження. Пацієнти, включені до РКД, що проводив El-Salhy та співавт., спочатку пройшли 12-годинний курс «Як жити з СПК», що зумовило незначне зменшення вираженості симптомів. Вони також мали помірні або виражені симптоми СПК, незважаючи на 3-місячне дотримання дієти, що рекомендує британський Національний інститут охорони здоров’я та удосконалення медичної допомоги. У РКД, проведеному Holster та співавт., ефективність ТФМ досліджували тільки у пацієнтів із СПК, що мали низьку кількість бутиратпродукуючих бактерій. У дослідження Holvoet та співавт. були включені пацієнти з рефрактерним СПК і сильним здуттям живота, що не відповідали щонайменше на три види традиційної терапії СПК. Таке обмеження підгруп пацієнтів із СПК свідчить про необхідність обережно екстраполювати результати проведених РКД на усіх хворих із СПК. 

Дозування, шляхи введення та форма фекального трансплантата

Збільшення дози фекального трансплантата з 30 до 60 г зумовлювало збільшення частки позитивної відповіді пацієнтів з СПК після процедури ТФМ, що свідчить про наявність дозозалежного ефекту. Аналогічна ситуація була описана раніше при лікуванні інфекції Clostridium difficile, де використання >50 г трансплантата забезпечувало вищу ефективність ТФМ. Крім того, у 70% пацієнтів без відповіді на пересадку 30 г калу отримано відповідь після введення 60 г трансплантата. У п’яти РКД з вивчення ефективності ТФМ при СПК використовували дозу щонайменше 30 г. У двох дослідженнях доза була нижчою за 30 г або не вказана. Необхідність виконання одноразової або повторної ТФМ потребує подальшого вивчення. 

Слід підкреслити, що введення фекального трансплантата ефективне як у товсту, так і в тонку кишку. Однак ефект плацебо був вищим у пацієнтів, яким трансплантували кал у товсту кишку через робочий канал колоноскопа (43-44%), ніж у тонку кишку через робочий канал гастроскопа або назоеюнальний зонд (23,6-26,0%). Вища відповідь на плацебо у цих дослідженнях може бути зумовлена самою процедурою, оскільки колоноскопія часто болюча і займає більше часу, ніж ТФМ за допомогою гастроскопа або назоеюнального зонда, а також потребує попередньої підготовки й очищення кишечнику, що нерідко позитивно впливає на симптоми СПК. Чи є різниця ефективності ТФМ залежно від шляху введення фекального трансплантата у тонку або товсту кишку, поки що до кінця не вивчено та потребує додаткових досліджень. 

Проведення ТФМ шляхом прийому капсул, що містять ліофілізований фекальний матеріал, у хворих із СПК виявилося неефективним. Це дуже прикро, враховуючи легкість і прийнятність цього методу для пацієнтів. Відсутність відповіді у РКД на використання капсул для введення донорського трансплантата може бути зумовлена іншими факторами, такими як вибрані донори, низька доза трансплантата та/або поєднання донорського матеріалу. Але слід підкреслити, що ТФМ шляхом прийому капсул була успішною у хворих з інфекцією Clostridium difficile. Подальші дослідження щодо ефективності введення фекального трансплантата у формі капсул пацієнтам із СПК, безумовно, необхідні. 

Виявлено, що донорські зразки замороженого калу забезпечували таку саму ефективність ТФМ у хворих із СПК, як і нативний матеріал. За останніми даними, застосування зразків калу, що зберігалися при -80  та -20 °C, було однаково ефективним. Якщо це спостереження буде підтверджено у подальших дослідженнях, це дозволить уникнути логістичних проблем, пов’язаних із використанням свіжого донорського калу, та значно полегшить проведення ТФМ в клініці. Це надасть можливість спростити створення банків донорського калу та сприятиме ширшому клінічному застосуванню ТФМ.

Безпечність ТФМ при СПК 

Побічні ефекти, про які повідомлялося після ТФМ у пацієнтів із СПК упродовж спостереження протягом 1 року, включали нудоту, абдомінальний біль, діарею, запор і розвиток дивертикуліту (у 2 хворих у дослідженні El-Salhy та співавт.). Ці побічні явища були легкими і спостерігалися лише протягом кількох перших днів після ТФМ. Дивертикуліт було зафіксовано у 52-річного чоловіка і 55-річної жінки відповідно через 2 та 3 місяці після ТФМ. Однак ці два пацієнти мали діагностований дивертикульоз і декілька нападів дивертикуліту до проведення ТФМ, тому складно встановити, чи були ці нові атаки причинно пов’язані з ТФМ. Частка пацієнтів, які отримували ТФМ і мали легкі побічні ефекти у вигляді болю в животі, діареї та запору, була трохи більшою, ніж у групі плацебо. 

У 2019 р. повідомлялося, що у двох пацієнтів після ТФМ розвинулися серйозні побічні ефекти, які призвели до одного випадку смерті. Ці події викликали дискусію щодо безпечності ТФМ у хворих на СПК, особливо враховуючи, що СПК є доброякісним захворюванням шлунково-кишкового тракту. Ці двоє пацієнтів віком 69 та 73 роки мали імуносупресію, прогресуючий цироз печінки та мієлодиспластичний синдром. Вони отримували фекальні капсули, що містили матеріал, отриманий від донора зі стійким до антибіотиків метицилінорезистентним штамом Escherichia coli.

Після цього для зменшення ризику інфікування було запропоновано скринінг донорів для ТФМ, який повинен включати перевірку донорського калу на розширений спектр E. сoli, що продукують бета-лактамазу, та SARS-CoV-2. Крім того, з метою подальшого зниження ризику відбір пацієнтів із СПК для проведення ТФМ слід обмежувати тими, у кого немає системних захворювань, імунодефіциту, які не проходять лікування імуномодуляторами та не мають іншої тяжкої патології.

Власні дані щодо ефективності ТФМ при СПК

Займаючись протягом останніх 4 років вивченням ТФМ при різній патології, ми з’ясовували клінічну та мікробіологічну ефективність, а також безпечність ТФМ у хворих на постінфекційний СПК (ПІСПК). Усього було обстежено 56 хворих (35 жінок, 21 чоловік; середній вік – 36±12 років) із ПІСПК та діареєю. Усім хворим проводили комплексні лабораторні та інструментальні дослідження, гастродуоденоскопію та колоноскопію із сегментною біопсією, дослідження калу на кальпротектин, бактеріологічне дослідження калу, вивчення КМ на рівні основних мікробних філотипів шляхом визначення ДНК Firmicutes, Bacteroidetes та Actinobacteria у зразках калу за допомогою кількісної полімеразної ланцюгової реакції у режимі реального часу. 

Залежно від лікування усі пацієнти за допомогою комп’ютерного методу випадкових чисел у співвідношенні 1:1 були рандомізовані на 2 групи. Пацієнтам 1-ї групи призначали базисну терапію (дієта з обмеженням клітковини, отилонію бромід і мультикомпонентний пробіотик протягом 1 місяця). Хворим 2-ї групи виконували одну процедуру ТФМ шляхом введення при колоноскопії у купол сліпої кишки фекального матеріалу від здорового супердонора, що був протестований відповідно до Європейського консенсусу з проведення ТФМ. Клінічну ефективність лікування у кожній групі оцінювали через 2, 4 та 12 тижнів за динамікою абдомінальних симптомів, що вимірювали за шкалою IBS-SSS, зниженням втоми (шкала FAS), а також зміною якості життя (шкала IBS-QoL).

Результати дослідження показали, що в обох групах лікування було ефективним у більшості хворих з ПІСПК, і на всіх проміжних етапах (через 2, 4, і 12 тижнів) його оцінки достовірно не відрізнялися. Через 12 тижнів лікування кількість респондентів в обох групах була достовірно більша, ніж через 2 тижні лікування. 

Ступінь тяжкості симптомів СПК за шкалою IBS-SSS в обох групах прогресивно знижувався порівняно з початковими показниками вже через 2 тижні (р<0,01), досягаючи максимуму через 12 тижнів лікування. Достовірних відмінностей показників IBS-SSS між обома групами через 2, 4 та 12 тижнів не було, однак зменшення абдомінального болю та здуття, а також покращення дефекації у хворих групи ТФМ було більш вираженим. Ступінь втоми за шкалою FAS вірогідно зменшився порівняно з початковим в обох групах (р<0,05) через 4 тижні. Показники якості життя за шкалою IBS-QoL вірогідно перевищували початковий рівень тільки через 3 місяці. Через 1 місяць після лікування в обох групах виявлено вірогідне зменшення частоти кишкового дисбіозу та ступеня його тяжкості, що вірогідно частіше відмічалось у групі ТФМ (р<0,05). Через 4 тижні в обох групах зафіксовано зміну співвідношення основних мікробних філотипів у вигляді підвищення відносної кількості Bacteroidetes, зниження відносної кількості Firmicutes та індексу F/B, що були вірогідними та більш вираженими в групі ТФМ.

У 2-й групі пацієнтів з ПІСПК проводилося моніторування побічних реакцій, ймовірно, зумовлених проведенням ТФМ. Якихось серйозних побічних реакцій не відмічено. Легкі побічні реакції відзначали у 8 (28,6%) хворих. Найчастіше фіксували короткочасне посилення абдомінального больового синдрому та здуття живота (6 хворих, 21,4%), а також діареї (5 хворих, 17,9%). Рідше відзначали запор (3 хворих, 10,7%) і нудоту (2 хворих, 7,1%). 

Таким чином, проведене порівняльне вивчення результатів застосування ТФМ у хворих з ПІСПК продемонструвало її ефективність, порівнянну з такою традиційної фармакотерапії, а також високу безпечність і хорошу переносимість. За нашими даними, одноразове проведення ТФМ пацієнтів з ПІСПК істотно впливає на КМ, зменшуючи частоту та вираженість дисбіотичних змін, а також супроводжується вірогідним клінічним покращенням у більшості з них, що зіставне з ефективністю фармакотерапії та зберігається до 3 місяців спостереження включно.

Можливі механізми ефективності ТФМ

Хоча зарано остаточно визначати механізми, які лежать в основі ефективності ТФМ при СПК, є кілька спостережень, що можуть пролити світло на такі механізми. Так, у пацієнтів із СПК через 1 місяць після ТФМ було зафіксовано збільшення загальної кількості коротколанцюгових жирних кислот (SCFAs) у калі, цей рівень залишався підвищеним навіть через 1 рік після ТФМ. Як відомо, SCFAs регулюють перистальтику кишечнику, секрецію та всмоктування води й електролітів. Можливо, ці ефекти SCFAs можуть бути викликані збільшенням секреції та регулюванням експресії гена пептиду YY, який є медіатором гальмування у клубовій кишці, що стимулює поглинання води та електролітів у товстій кишці. 

Рівень такої SCFA, як масляна кислота (бутират), у калі пацієнтів із СПК був підвищеним через 1 місяць і залишався підвищеним через 1 рік після проведення ТФМ. Таке явище можна пояснити збільшенням вироблення бутирату Eubacterium і Lactobacillus spp. у кишечнику. Бутират – це важливе джерело енергії для епітеліальних клітин товстої кишки, що впливає на імунну відповідь, модулює окисний стрес хазяїна, зменшує кишкову проникність і гальмує перистальтику кишечнику. Бутират також модулює гіперчутливість товстої кишки, а його застосування зменшує біль у животі у пацієнтів із СПК. Примітно, що після ТФМ у пацієнтів із СПК рівень бутирату зворотно корелював із загальними симптомами СПК, що оцінювалися за шкалами IBS-SSS та FAS. 

Протягом 1 року після ТФМ у пацієнтів із СПК спостерігали підвищені рівні таких розгалужених SCFA, як ізомасляна та ізовалеріанова кислоти, що свідчить про зміну мікробної ферментації від сахаролітичної до протеолітичної та може мати патофізіологічне значення. Крім того, через 1 рік після ТФМ у хворих із СПК рівень оцтової кислоти значно знизився, що може бути важливим, оскільки в експерименті у гризунів оцтова кислота викликала вісцеральну гіперчутливість. 

Перспективи та висновки 

ТФМ можна розглядати як перспективний метод лікування СПК. Результати ТФМ майже завжди залежать від селекції донорів, це свідчить про необхідність їх ретельного обстеження як за клінічними критеріями, так і за сприятливим профілем КМ. Однак поки що не зрозуміло, чи деякі з цих критеріїв важливіші за інші, чи слід задіювати всі критерії при виборі ефективного (супер)донора. Майбутні дослідження мають перевірити надійність цих критеріїв, а також порівняти профіль КМ в ефективних донорів і здорових суб’єктів. 

Достатня доза матеріалу для ТФМ важлива для ефективності процедури. Дози нижче 30 г не забезпечують ефекту і їх застосовувати не слід. Введення трансплантата калу в тонку або товсту кишку є ефективним, але для встановлення оптимального шляху введення потрібні подальші дослідження. Також у майбутньому належить визначити, чи відрізняється ефективність ТФМ при проведенні одиничної та повторних процедур.

Література

1. Canavan C., West J., Card T. The epidemiology of irritable bowel syndrome. Clin Epidemiol. 2014; 6: 71-80.
2. El-Salhy M. Irritable bowel syndrome: diagnosis and pathogenesis. World J Gastroenterol. 2012; 18: 5151-5163.
3. El-Salhy M. Recent advances in the diagnosis of irritable bowel syndrome. Exp Rev Gastroenterol Hepatol. 2015; 9: 1161-1174.
4. El-Salhy M., Hausken T., Hatlebakk J. Current status of fecal microbiota transplantation for irritable bowel syndrome. Neurogastroenterology & Motility. 2021; 00: e14157. https://doi.org/10.1111/nmo.14157.
5. Wilson B., Vatanen T., Cutfield W., O’Sullivan J. The super-donor phenomenon in fecal microbiota transplantation. Front Cell Infect Microbiol. 2019; 9: 2.

...

35. Brummer R.J. Review article: the role of butyrate on colonic function. Aliment Pharmacol Ther. 2008; 27: 104-119.

Тематичний номер «Гастроентерологія. Гепатологія. Колопроктологія» № 3 (61) 2021 р.