腸道菌群與原發(fā)性肝癌相關(guān)性的研究進(jìn)展

陳默 刀永祥 綜述 王君 審校

原發(fā)性肝癌（以下簡(jiǎn)稱肝癌）是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率在全球居高不下，其病死率在中國(guó)腫瘤疾病中高居第3 位［1］。目前全世界對(duì)于肝癌的研究較多，但其確切的發(fā)病原因和相關(guān)分子機(jī)制尚未闡明。肝癌的形成受多因素的影響，諸如病毒性肝炎、酒精性肝?。╝lcoholic liver disease，ALD）、非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）、肝硬化等［2］。此外，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)與肝癌的發(fā)生發(fā)展有密切的聯(lián)系［3］，而益生菌可以糾正腸道菌群失調(diào)，改善內(nèi)毒素血癥，從而改善肝功能，為肝癌的防治提供了新的思路。

1 人體腸道菌群的特點(diǎn)

腸道菌群是寄居在人體腸道內(nèi)的龐大微生物種群，其總量超過(guò)了1×1014個(gè)，由一千余種細(xì)菌組成，可分為變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、放線菌門（Actinobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）和疣微菌門（Verrucomicrobia）5大類，其中以厚壁菌門和擬桿菌門為主，占90%以上［4］。人體成長(zhǎng)過(guò)程中腸道菌群的種類和數(shù)量也隨之增長(zhǎng)并趨于穩(wěn)定［5］，在外環(huán)境和宿主因素的共同作用下，菌群間達(dá)成了微生態(tài)平衡，并且積極參與到機(jī)體物質(zhì)代謝、免疫調(diào)節(jié)及消化吸收等多種生理過(guò)程中［6］。特別是在免疫和代謝方面，腸道菌群可拮抗致病菌、促進(jìn)免疫系統(tǒng)成熟，還可通過(guò)參與維生素的合成、輔助腸上皮細(xì)胞分化生長(zhǎng)、促進(jìn)機(jī)體代謝等改善宿主營(yíng)養(yǎng)［6］。近十年來(lái)大量證據(jù)表明腸道菌群對(duì)機(jī)體的影響已經(jīng)超過(guò)了胃腸道本身［7］，且已有研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群還可參與腫瘤（如乳腺癌）的發(fā)生和轉(zhuǎn)移過(guò)程［8-9］。

然而疾病、濫用抗生素、酗酒、高脂飲食等因素可破壞腸道微生態(tài)平衡，導(dǎo)致小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)（small intestinal bacterial overgrowth，SIBO）、腸屏障功能受損及腸道通透性改變，進(jìn)而誘使慢性炎性腸病、慢性肝炎、肝硬化甚至肝癌等疾病的發(fā)生［10］。

2 腸道菌群與肝癌

關(guān)于腸道菌群在改善宿主營(yíng)養(yǎng)、參與免疫調(diào)節(jié)、促進(jìn)物質(zhì)代謝等方面的研究較多，但是有關(guān)腸道菌群與肝癌發(fā)病機(jī)制方面的研究才剛起步。

近年來(lái)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)肝癌宿主伴有腸道菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變。Lei等［11］在研究腸道菌群與肝癌的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，肝癌患者厚壁菌門明顯減少，而路德維希腸桿菌明顯增加，并且隨著肝癌的進(jìn)展，厚壁菌門/擬桿菌門菌的比例顯著下降，肝癌組腸道菌群主要以腸球菌科、乳酸菌、桿菌等為主。相似地，Zhigang等［12］在研究早期肝癌、肝硬化患者的腸道菌群特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，肝癌組和肝硬化組的腸道菌群多樣性發(fā)生明顯改變，其中肝癌組的腸道菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量改變最為明顯，如產(chǎn)脂多糖菌屬顯著增加，而丁酸鹽產(chǎn)生菌顯著減少。這提示了早期肝癌患者腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生了特異性改變，該菌群有望成為早期肝癌診斷的靶向生物標(biāo)志物，通過(guò)菌群特異性分析對(duì)早期肝癌具有提示意義。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)萬(wàn)古霉素糾正肥胖白鼠腸道菌群失衡后，可以有效減少肝癌的發(fā)生［13］。上述研究提示腸道菌群與肝癌的發(fā)生發(fā)展存在一定關(guān)系。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，肝臟可以通過(guò)門靜脈吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與此同時(shí)也能吸收腸道菌群代謝產(chǎn)物，如脂多糖（LPS）和細(xì)菌脫氧核糖核酸等［6］。當(dāng)發(fā)生SIBO時(shí)，細(xì)菌代謝產(chǎn)物（特別是LPS）大量增加，腸道屏障功能明顯下降，大量LPS 通過(guò)門靜脈進(jìn)入肝臟，與各種肝臟細(xì)胞［如Kupffer細(xì)胞（kupffer cells，KCs）、肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cells，HSCs）以及肝癌細(xì)胞等］中的Toll樣受體4（toll-like receptor 4，TLR4）結(jié)合，引起慢性肝炎、肝硬化直至肝癌［14］。由此可見LPSTLR4 途徑的激活在肝癌的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。其中肝臟細(xì)胞中的KCs 被LPS-TLR4 通路激活后可大量分泌TNF-α、IL-6等炎性介質(zhì)，引起肝臟的氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)，造成細(xì)胞DNA損傷，導(dǎo)致基因突變的發(fā)生［3，15］。同時(shí)肝臟細(xì)胞中的HSCs 被LPS-TLR4途徑激活后可合成大量具有促纖維化作用的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，進(jìn)而加劇肝硬化的發(fā)生發(fā)展，激活后的HSCs 還能分泌血管生成因子，在LPS 的共同作用下誘發(fā)間質(zhì)內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞遷移并逐漸生成血管，血管形成的過(guò)程是肝癌進(jìn)展中的關(guān)鍵步驟［16］。當(dāng)肝癌細(xì)胞被LPS-TLR4 途徑激活后還可利用NF-κB 通路誘發(fā)上皮細(xì)胞-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），而有研究發(fā)現(xiàn)EMT是肝癌擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［17］。

此外，病毒性肝炎（如HBV感染）、肥胖等多因素與腸道菌群失調(diào)相互作用可進(jìn)一步加劇肝癌的病情。病毒性肝炎是肝癌常見的病因之一，HBV 感染可加劇肝硬化，促成肝癌的發(fā)生，而腸道菌群失調(diào)可能促發(fā)病毒性肝炎相關(guān)并發(fā)癥，進(jìn)一步加快肝癌的病程［3］。究其原因，研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致的腸源性內(nèi)毒素血癥（intestinal endotoxemia，IETM）和菌群移位可干擾機(jī)體對(duì)HBV 的正常免疫過(guò)程，在LPS的作用下，受HBV感染肝細(xì)胞的LPS-TLR4通路被免疫細(xì)胞激活，分泌大量炎癥反應(yīng)介質(zhì)，造成大量肝細(xì)胞受損，并且使HBV感染趨于慢性化，加快肝硬化及肝細(xì)胞癌變過(guò)程［18］。在肥胖方面，有學(xué)者指出肥胖可以誘導(dǎo)脫氧膽酸和脂膜酸的產(chǎn)生，其中脫氧膽酸是一種可引起肝細(xì)胞損傷并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的細(xì)菌代謝產(chǎn)物，而脂膜酸是腸道革蘭陽(yáng)性菌細(xì)胞壁成分，在脫氧膽酸和脂膜酸的共同作用下，通過(guò)TLR2 促使HSCs上調(diào)環(huán)加氧酶2（COX2）和衰老相關(guān)分泌表型因子的表達(dá)，其中環(huán)加氧酶2 可以介導(dǎo)前列腺素E2（PGE2）產(chǎn)生相應(yīng)受體來(lái)抑止抗腫瘤相關(guān)免疫，進(jìn)而加劇了肝癌的發(fā)生發(fā)展。由此可見肥胖合并腸道菌群失調(diào)可以加劇肝癌的發(fā)生發(fā)展［19］。

值得注意的是，腸道菌群失調(diào)與肝癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)相互作用的過(guò)程，肝癌的進(jìn)展可能進(jìn)一步加劇腸道菌群紊亂。肝功能異常及門脈高壓是肝癌進(jìn)展期常見的并發(fā)癥，當(dāng)肝功能下降時(shí)，一方面膽汁酸合成減少，造成膽汁酸抑制腸道有害菌的作用減弱［20］，另一方面肝臟KCs清除進(jìn)入門脈系統(tǒng)的細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物L(fēng)PS 的功能下降［21］，易發(fā)生內(nèi)毒素血癥；同時(shí)門脈高壓可引起腸道黏膜淤血水腫、通透性增加，導(dǎo)致腸道黏膜屏障受損。在上述因素的共同作用下可進(jìn)一步加劇腸道菌群移位及菌群失調(diào)［21］，而腸道菌群失調(diào)又可進(jìn)一步加快肝癌的病程，導(dǎo)致惡性循環(huán)。

腸道菌群的某些代謝產(chǎn)物卻可以保護(hù)肝功能，對(duì)預(yù)防肝癌發(fā)揮積極作用，比如吲哚丙酸，這是一種色氨酸經(jīng)細(xì)菌分解的產(chǎn)物，可以抑制NF-κB 信號(hào)通路，降低促炎細(xì)胞因子的水平，拮抗肝臟炎癥和肝損傷［22］。綜上所述，腸道菌群與肝癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

3 益生菌在肝癌防治中的應(yīng)用

目前肝癌的治療手段很多，除手術(shù)、放化療外，還有經(jīng)導(dǎo)管肝動(dòng)脈栓塞、肝動(dòng)脈灌注化療栓塞、分子靶向及免疫治療等，這些方法雖然療效比較確切，但也存在創(chuàng)傷大、并發(fā)癥和不良反應(yīng)多等缺陷。鑒于益生菌可調(diào)節(jié)腸道菌群，改善肝臟功能，因此有望成為防治肝癌的潛在有效方法。

益生菌是一類對(duì)機(jī)體有益的活性微生物，包括乳桿菌屬、雙歧桿菌屬等，可以改善腸道微生態(tài)。不斷有研究發(fā)現(xiàn)益生菌在預(yù)防肝癌發(fā)病方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用：1）益生菌可以改善腸道微生態(tài)、保護(hù)黏膜屏障，有效抑制SIBO 的發(fā)生，減少細(xì)菌代謝產(chǎn)物（尤其是LPS）對(duì)LPS-TLR4途徑的激活，進(jìn)而預(yù)防肝癌的發(fā)生。Marlicz 等［23］在研究益生菌（地衣芽孢桿菌）對(duì)病毒性肝炎肝硬化患者的腸道菌群、黏膜屏障功能的影響時(shí)，通過(guò)檢測(cè)患者的4種炎性介質(zhì)和5種腸道菌群的變化發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌可以促進(jìn)腸道菌群中雙歧桿菌（益生菌）的增長(zhǎng)，而抑制白色念珠菌（致病菌）的數(shù)量；還能通過(guò)減少腸道黏膜上皮細(xì)胞的凋亡來(lái)保護(hù)黏膜屏障功能，同時(shí)通過(guò)抑制TNF-α、IL-6等炎癥介質(zhì)的釋放來(lái)阻止肝硬化的進(jìn)一步發(fā)展。肝硬化是肝癌的重要病因之一，益生菌能改善肝硬化起到預(yù)防肝癌的作用。2）益生菌還可通過(guò)降低致癌物質(zhì)的毒性來(lái)預(yù)防肝癌，最近有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌可以降解黃曲霉毒素，其降解率可以達(dá)到38.38%，當(dāng)枯草芽孢桿菌、酪蛋白乳酸菌和產(chǎn)朊假絲酵母按1：1：1的比例制成復(fù)合益生菌制劑后，其降解率甚至可達(dá)到45.49%［24］。這提示益生菌制劑可以減少黃曲霉毒素的暴露劑量，對(duì)預(yù)防肝癌的發(fā)生發(fā)揮了積極作用。3）益生菌還可通過(guò)改善病毒性肝炎而預(yù)防肝癌的發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加雙歧桿菌和乳桿菌，可以有效地改善腸道菌群失調(diào)和IETM，恢復(fù)機(jī)體對(duì)HBV 的正常免疫應(yīng)答，同時(shí)減少炎癥介質(zhì)的釋放，減少肝臟細(xì)胞損傷，進(jìn)而改善病毒性肝炎癥狀［25］。4）益生菌還可以通過(guò)提高肝臟及腸道的固有免疫力，進(jìn)而增強(qiáng)肝臟清除肝炎病毒的能力，減輕肝臟炎癥，同時(shí)加強(qiáng)腸道屏障作用，從而發(fā)揮防癌作用［26-27］。在肝癌治療方面，Li 等［28］研究發(fā)現(xiàn)，新型益生菌混合物（含雙歧桿菌、大腸桿菌Nissle 1917 及鼠李糖乳桿菌等）喂養(yǎng)肝癌白鼠模型7 天后，與對(duì)照組相比腫瘤大小及質(zhì)量下降了40%。究其原因，一方面益生菌可能通過(guò)刺激普氏菌分泌消炎物質(zhì)抑制肝癌的發(fā)展；另一方面可能是益生菌有效抑制了腫瘤內(nèi)Th17 細(xì)胞水平，而Th17 細(xì)胞是一種能特征性分泌IL-17 的輔助性T 細(xì)胞亞群，能抑制腫瘤免疫并刺激腫瘤血管生成，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展［29］，益生菌通過(guò)抑制Th17 細(xì)胞水平而發(fā)揮抗癌作用。此外，最新研究發(fā)現(xiàn)在惡性腫瘤免疫治療過(guò)程中腸道菌群發(fā)揮著積極的輔助作用［30］，益生菌可以通過(guò)輔助免疫檢查點(diǎn)抑制劑調(diào)控T細(xì)胞表面免疫調(diào)節(jié)分子，進(jìn)而增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)，提高肝癌免疫治療的療效［31］。

4 結(jié)語(yǔ)

益生菌不僅可以通過(guò)改善病毒性肝炎和肝硬化病情、加強(qiáng)肝腸固有免疫、降低毒物致癌性等預(yù)防肝癌的發(fā)生，還可以刺激消炎物質(zhì)分泌、抑制腫瘤內(nèi)Th17細(xì)胞水平和增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)來(lái)發(fā)揮抗癌作用，具有安全、無(wú)害、廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，有望成為肝癌新興的防治手段。但這方面的研究目前主要集中于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，開展的臨床試驗(yàn)相對(duì)較少，而實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵仓饕圆《拘愿窝准案斡不癁橹?，在肝癌模型中的研究還有待加強(qiáng)，且當(dāng)前益生菌的研究主要傾向于肝癌的預(yù)防，而在肝癌治療方面的研究相對(duì)較少，其具體的作用機(jī)理、制劑如何制備、臨床如何應(yīng)用等問(wèn)題有待解決，還需大量的實(shí)驗(yàn)（特別是大樣本肝癌模型實(shí)驗(yàn)）進(jìn)一步研究證實(shí)。

盡管腸道菌群和肝癌之間相互作用關(guān)系密切，然而，導(dǎo)致肝癌發(fā)病的因素復(fù)雜、個(gè)體化差異大，腸道菌群種類繁多，各菌群作用機(jī)制也不盡相同［32］，因此還需不斷地探索與挖掘，進(jìn)一步闡明作用機(jī)理。