淺談腸道菌落群調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)增強(qiáng)腫瘤治療效果

夏冰清　朱晶宇　阮巍山　高燕萍　葉建明　張秋生

【摘要】 腸道菌落是否正常與人體健康有密切的聯(lián)系， 正常健康的菌落有利于人體消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等的平衡， 一旦腸道菌落出現(xiàn)異常， 就可能導(dǎo)致糖尿病、心腦血管疾病、腫瘤等多種疾病的發(fā)生。最新一項(xiàng)研究表明， 在抗腫瘤的藥物治療中， 腸道菌落也起到了非常重要的作用， 腸道菌落群能夠通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)， 達(dá)到增強(qiáng)腫瘤治療效果的目的。

【關(guān)鍵詞】 腸道菌落群；免疫反應(yīng)；腫瘤治療

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.23.116

腸道菌落的種類豐富， 且是已知生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)胞密度較高的一類。多種多樣的腸道菌落群使自身物質(zhì)及信息的交換成為可能， 同時(shí)， 它也能參與人體的代謝與化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。此外， 腸道菌落可通過改善腫瘤微環(huán)境、促進(jìn)相關(guān)免疫反應(yīng)等方式， 令抗癌藥物的療效在最大程度上得以發(fā)揮。

1 腸道菌落群的免疫功能

腸道菌落群可對宿主細(xì)胞的免疫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)， 特別是在腸道的黏膜免疫中發(fā)揮重要的作用。不同于健康小鼠， 無菌小鼠（GF小鼠）的派伊爾淋巴集結(jié)較小、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞減少、免疫球蛋白A（IgA）分泌受損、抗菌肽釋放減少， 但這些免疫缺陷均可通過腸道菌落群的作用及時(shí)得到糾正。分段絲狀菌有利于激活腸黏膜固有層樹突細(xì)胞， 從而促進(jìn)Th17細(xì)胞的發(fā)育；梭狀芽孢桿菌和脆弱擬桿菌有利于加速Treg細(xì)胞的分化；細(xì)菌代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸（SCFAs）對Treg細(xì)胞的數(shù)量和功能具有一定的調(diào)節(jié)作用， 還可促使腸上皮細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-18（IL-18）， 影響?zhàn)つっ庖?。因此?腸道菌落群可通過調(diào)節(jié)炎癥和抗腫瘤免疫反應(yīng)， 改善腫瘤治療的過程。

2 增強(qiáng)小分子類藥物的腫瘤治療效果

2. 1 鉑類化合物 鉑類藥物是一種最常見的抗腫瘤藥物， 早期研發(fā)的鉑類藥物具有較強(qiáng)的毒性和耐藥性， 隨著科技的不斷發(fā)展， 越來越多毒副作用減弱的鉑類抗腫瘤藥物被研發(fā)出來， 目前已有5種鉑類藥物成功上市， 其中應(yīng)用最廣泛的為卡鉑和奧沙利鉑。同時(shí)洛鉑、奈達(dá)鉑、庚鉑在亞洲部分地區(qū)成功上市。

有關(guān)學(xué)者曾以無菌小鼠進(jìn)行過相關(guān)試驗(yàn)， 結(jié)果顯示， 腸道菌落群的有無對鉑類化合物的抗腫瘤效果存在較大影響， 在缺少腸道菌落群的情況下， 其療效表現(xiàn)較差[1]。以往基因表達(dá)分析研究表明， 鉑類化合物發(fā)揮抗腫瘤作用時(shí)， 與腫瘤壞死因子之間無明顯聯(lián)系， 主要是經(jīng)一定作用生成活性氧簇（ROS）， 從而對組織細(xì)胞的DNA造成損傷， 致其凋亡[2]。而在經(jīng)ABX處理的小鼠或是GF小鼠細(xì)胞中， 由于缺少腸道菌落群而令ROS的生長成數(shù)量明顯減少， 進(jìn)而降低其細(xì)胞毒性， 使鉑類化合物的抗腫瘤效果大幅減弱。

2. 2 環(huán)磷酰胺 作為一種在對抗腫瘤方面效果較為顯著的藥物， 環(huán)磷酰胺的相關(guān)研究頗受關(guān)注。它屬于烷基化藥物， 目前在抗腫瘤臨床中很受重視。環(huán)磷酰胺類藥物可有效殺死免疫原性腫瘤細(xì)胞， 同時(shí)免疫抑制性T細(xì)胞造成一定程度的破壞。另外， 此類藥物可通過對Th1和Th17細(xì)胞的輔助作用， 使腫瘤細(xì)胞的惡性增殖得到良好控制。有報(bào)道表示， 在治療腸道類相關(guān)疾病的過程中， 若使用鏈霉素或氨芐西林等廣譜抗生素， 可令脾細(xì)胞對白細(xì)胞介素-17（IL-17）以及γ干擾素（IFN-γ）的環(huán)磷酰胺刺激性分泌得到抑制[3]。而當(dāng)使用特異性抗生素， 如萬古霉素或革蘭陽性菌等予以治療時(shí)， 亦可令環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)型Th17細(xì)胞的轉(zhuǎn)化有所減少。此外， 一些研究所得也說明， 腸道微生物對于由環(huán)磷酰胺所引發(fā)的宿主免疫反應(yīng)存在較好的調(diào)節(jié)作用， 由此可使環(huán)磷酰胺在抗腫瘤方面的療效得以提升[4， 5]。

2. 3 CpG寡核苷酸 機(jī)體的免疫系統(tǒng)主要經(jīng)高度保守的受體對病原體予以識別， 進(jìn)而使其固有免疫或獲得性免疫應(yīng)答過程激活， 發(fā)揮免疫效用。就目前而言， 受體研究中最為透徹的一類包含由10個(gè)分子家族組成的Toll樣受體（TLR）。其中作為TLR9受體激動(dòng)劑的CpG寡核苷酸（CpG-ODN）對漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（pDC）具有直接誘導(dǎo)作用， 可加速其活化與成熟， 對Th1型細(xì)胞因子的分泌過程具有良好的促進(jìn)作用， 同時(shí)還可促使抗原提呈細(xì)胞（APC）快速成熟與活化， 由此激活免疫系統(tǒng)， 發(fā)揮相應(yīng)作用。此類研究表示， 對于細(xì)菌產(chǎn)物， 如脂多糖（LPS）等在經(jīng)由TLR4活化后， 可對腫瘤相關(guān)的骨髓細(xì)胞的CpG-ODN免疫應(yīng)答反應(yīng)產(chǎn)生間接甚至直接的誘導(dǎo)作用， 而腸道菌落群的缺乏可對CpG-ODN抗腫瘤反應(yīng)產(chǎn)生較大影響， 致其療效大打折扣。

3 腸道菌落群增強(qiáng)檢測點(diǎn)抑制劑及抗體類藥物的腫瘤治療效果

3. 1 增強(qiáng)檢測點(diǎn)抑制劑的治療效果 作為T淋巴細(xì)胞的一類負(fù)調(diào)節(jié)器， 細(xì)胞毒性T細(xì)胞相關(guān)蛋白-4（CTLA-4）對機(jī)體免疫系統(tǒng)存在很大影響， 可在一定程度上削弱藥物的抗癌能力， 目前很多專家都嘗試以此作為癌癥免疫治療靶點(diǎn)， 進(jìn)行該方面的研究。免疫檢查點(diǎn)抑制劑Ipilimumab在2011年獲得美國FDA批準(zhǔn)并上市， 主要應(yīng)用于晚期黑色素瘤的臨床治療。主要通過和CTLA-4相結(jié)合， 使得CTLA-4及其配體CD80/CD86間的相互作用受到阻滯， 進(jìn)而加快T細(xì)胞活化與增殖。不過， 部分臨床研究表示， 經(jīng)此法治療的黑色素瘤患者中， 生命得以延長的僅有20%， 對此經(jīng)16SrRNA高通量基因測序分析， 結(jié)果顯示腸道菌落群數(shù)量受CTLA-4抗體藥物的影響較為顯著， 其中CTLA-4封鎖使得存在于小鼠糞便中的擬桿菌屬與伯克氏菌屬自數(shù)量上大幅減少[1， 2]。同時(shí)經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測系統(tǒng)（QPCR）對小腸黏膜與糞便中存在的擬桿菌屬予以分析研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在使用CTLA-4抗體藥物的過程中， 擬桿菌屬的相對豐度降低， 而存在于小腸黏膜中的多形擬桿菌與單行擬桿菌等特殊種屬的相對豐度反而有所增加。因此在相關(guān)后續(xù)研究中， 有學(xué)者將多形擬桿菌及脆弱擬桿菌等特定生物種群， 定植于經(jīng)由ACS處理的小鼠或GF小鼠的腸道之中， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 腸道菌落群的再生可使抗CTLA-4抗體藥物的療效得以恢復(fù)[6]。另外， 以口服的方式對使用CTLA-4抗體藥物治療的GF小鼠給予脆弱擬桿菌， 在提升其淋巴腫瘤細(xì)胞中的Th1免疫應(yīng)答方面具有積極作用， 同時(shí)可加速樹突細(xì)胞的成熟與分化。以上研究顯示， 在CTLA-4檢測點(diǎn)抑制劑抗腫瘤免疫刺激方面， 擬桿菌屬具有良好的調(diào)節(jié)作用， 可發(fā)揮重要的作用。endprint

3. 2 腸道菌落增強(qiáng)抗體類藥物的腫瘤治療效果 在腫瘤治療方面， 腫瘤逃逸是該類研究中所面臨的一項(xiàng)較大難題。相關(guān)報(bào)道表示， 程序性死亡因子配體-1（PD-L1）和腫瘤的免疫逃逸機(jī)制有很大聯(lián)系[3]。癌細(xì)胞可于自身表面形成PD-L1， 并與T細(xì)胞表面的細(xì)胞膜蛋白受體PD-1相結(jié)合， 而PD-L1/PD-1信號通路一旦激活， 就會(huì)形成一種免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境， 進(jìn)而使得腫瘤細(xì)胞能夠逃脫機(jī)體免疫系統(tǒng)的監(jiān)視， 無法對其產(chǎn)生殺傷力， 故有利于腫瘤細(xì)胞的形成及生長。因而在治療中使用PD-L1/PD-1抗體類藥物方可對相應(yīng)信號通路予以阻斷， 使得利于腫瘤生長的免疫微環(huán)境得到有效改善， 并促使內(nèi)源性的抗腫瘤免疫效應(yīng)不斷增強(qiáng)。另外， 在自身特異性T細(xì)胞應(yīng)答與腫瘤內(nèi)CD8+ T細(xì)胞累積方面， JAX小鼠均顯著高于TAC小鼠， 由此可見， 二者在抗腫瘤免疫反應(yīng)方面存在的差異與相關(guān)免疫系統(tǒng)的介導(dǎo)具有較大聯(lián)系。大量研究測試表明， 雙歧桿菌和漫游的樹突狀細(xì)胞間可以發(fā)生相互作用， 而此類作用對于相關(guān)免疫反應(yīng)的發(fā)生具有積極的促進(jìn)作用， 進(jìn)而可以令腫瘤殺傷性T細(xì)胞被有效激活[7-10]。由此看來， PD-L1/PD-1抗體在表現(xiàn)出的抗腫瘤效應(yīng)方面具有個(gè)體差異， 該原因可能在于不同個(gè)體之間在腸道微生物組成方面存在差異， 而雙歧桿菌對抗腫瘤免疫反應(yīng)具有良好的促進(jìn)作用， 同時(shí)還可令PD-1/PD-L1抗體發(fā)揮的抗腫瘤作用得以增強(qiáng)。

4 小結(jié)

作為機(jī)體組成的一部分， 腸道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)重要且復(fù)雜， 對人體健康起著十分關(guān)鍵的作用。近年來， 越來越多的專家學(xué)者將研究重心轉(zhuǎn)移到腸道微生物與免疫系統(tǒng)之間的聯(lián)系， 很多報(bào)道顯示， 機(jī)體腸道中的菌群在抗腫瘤免疫反應(yīng)方面具有重要作用[11， 12]， 而通過對二者之間的聯(lián)系予以研究， 并據(jù)此對腸道菌落群進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)， 進(jìn)而對免疫療法進(jìn)行不斷改善， 已發(fā)展成為腫瘤治療中的一種新型方法。希望未來有更多相關(guān)方面的研究， 使腫瘤治療更加有效， 真正造福腫瘤患者。

參考文獻(xiàn)

[1] Vétizou M， Pitt JM， Daillère R， et al. Anticancer immunotherapy by CTLA-4 blockade relies on the gut microbiota. Science， 2015， 350（6264）：1079.

[2] Pardoll DM. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer， 2012， 12（4）：252-264.

[3] Sivan A， Corrales L， Hubert N， et al. Commensal Bifidobacterium promotes antitumor immunity and facilitates anti-PD-L1 efficacy. Science， 2015， 350（6264）：1084.

[4] 馬守寶， 劉海燕. 腸道菌群在腫瘤進(jìn)程中的作用及其臨床研究進(jìn)展. 中國腫瘤生物治療雜志， 2016， 23（3）：318-325.

[5] 董開芯， 王正強(qiáng)， 于新娟， 等. 胃腸道菌群與腫瘤發(fā)生的關(guān)系. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展， 2014， 14（11）：2196-2200.

[6] 宗方方， 譚俊， 邵雷， 等. 腸道菌群調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)增強(qiáng)腫瘤治療效果. 工業(yè)微生物， 2016， 46（1）：53-56.

[7] 薛越， 王青青. 腸道菌群與惡性腫瘤的研究進(jìn)展. 實(shí)用腫瘤雜志， 2016， 31（1）：9-13.

[8] 黃亞， 吳紅艷. 腸道菌群與抗腫瘤治療. 中國免疫學(xué)雜志， 2016， 32（12）：1859-1861.

[9] 韓曉丹， 張俊伶， 樊賽軍. 腸道菌群對腫瘤治療的影響. 中國腫瘤臨床， 2016， 43（22）：1017-1020.

[10] 靳雅榮， 宋鑫. 腸道菌群干預(yù)腫瘤負(fù)性免疫調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展. 中國腫瘤生物治療雜志， 2017， 24（3）：215-221.

[11] 何健. 進(jìn)食和禁食可激發(fā)不同的免疫反應(yīng). 國外醫(yī)學(xué)情報(bào)， 2003（5）：25.

[12] 傅佑麗. 我們能否有選擇地關(guān)閉免疫反應(yīng)？ 世界科學(xué)， 2005 （11）：44.

[收稿日期：2017-04-21]endprint