益生菌防治直腸癌放射性腹瀉的研究現(xiàn)狀

劉星宇 喬惠萍

放療主要應(yīng)用于直腸癌可手術(shù)患者的術(shù)前術(shù)后的輔助治療，不可手術(shù)的局部晚期患者的綜合治療，及晚期患者的姑息減癥治療。治療過(guò)程中約80%患者會(huì)引發(fā)腹瀉[1]，放射性腹瀉影響患者腸道吸收功能，給患者帶來(lái)不同程度的治療痛苦以及心理、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，甚至導(dǎo)致被迫暫停或終止治療，嚴(yán)重影響了患者治療。下面就腹瀉的發(fā)生機(jī)制、益生菌的治療機(jī)制及效果進(jìn)行介紹。

1 直腸癌與放射性腹瀉

關(guān)于放射性腹瀉發(fā)生機(jī)制的研究不曾止步過(guò)，概括來(lái)說(shuō)是射線導(dǎo)致的正常腸道器官功能受損和腸道內(nèi)微生態(tài)平衡被打破。直腸黏膜對(duì)射線有相對(duì)較高的敏感度，且位置相對(duì)固定。同為消化道的小腸，在腹盆腔內(nèi)蠕動(dòng)范圍較大、不固定。由于直腸癌治療所需照射范圍的原因，故常見(jiàn)的發(fā)生部位為直腸和小腸[2]。放射性腸炎表現(xiàn)為，受到一定劑量的照射后，照射野內(nèi)腸道可出現(xiàn)不同程度的腸黏膜充血、水腫、糜爛等病理表現(xiàn)；臨床上表現(xiàn)為腹脹、腹瀉、惡心、食欲減退、大便失禁等癥狀。

1.1 放射性腹瀉的發(fā)生機(jī)制 射線直接作用于正常腸道細(xì)胞核DNA和某些細(xì)胞膜蛋白，引發(fā)DNA復(fù)制障礙及損傷，造成細(xì)胞異常脫落、腸壁水腫、腸管擴(kuò)張積液[3]。腸上皮細(xì)胞源于隱窩干細(xì)胞的增生和分化[4]，后者一旦受到放射線損傷發(fā)生凋亡，即會(huì)造成腸上皮細(xì)胞數(shù)量上不能得到及時(shí)補(bǔ)充，功能上受到影響，致機(jī)械腸黏膜屏障完整性受損。潘氏細(xì)胞受損后，產(chǎn)生釋放α防御素、溶菌酶功能被削弱[5]，監(jiān)測(cè)到外來(lái)細(xì)菌后不能及時(shí)清除，影響腸道菌群平衡，致天然免疫屏障受損。王英杰等[6]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠在BED 33～46 Gy下發(fā)生急性放射性腸炎，肉眼可見(jiàn)腸道彌漫性充血，部分腸段水腫、腸壁張力增大。鏡下病理示小腸絨毛水腫、倒伏，部分絨毛糜爛脫落，絨毛高度與隱窩深度降低。急性放射性腸炎大鼠攝食飲水量減少，消瘦，出現(xiàn)稀便、黏液便；光鏡下觀察可見(jiàn)黏膜層小片狀脫落，固有層腺體輪廓欠完整，結(jié)構(gòu)紊亂[7]。射線間接作用于組織細(xì)胞內(nèi)水分子產(chǎn)生自由基，破壞細(xì)胞膜使其喪失功能，可造成細(xì)胞異常死亡，腸黏膜通透性增高，病原體黏附增加，局部炎癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增高[8]。

1.2 放射性腹瀉與腸道菌群的關(guān)系 放射線會(huì)影響腸道內(nèi)的共生菌群，可導(dǎo)致腸道菌群的構(gòu)成比例失調(diào)：腸道定植菌比例下降、益生菌種類及數(shù)目下降、致病菌比例變化[9]。對(duì)比于健康志愿者7周內(nèi)微生物多樣性的相對(duì)恒定，腹盆腔放射治療后腹瀉患者腸道內(nèi)菌群呈漸進(jìn)性改變，急劇式下降發(fā)生在放療結(jié)束時(shí)至結(jié)束后2周[10]。腸黏膜屏障的平衡被打破后，腸道內(nèi)的條件致病菌及未被及時(shí)清除的致病菌開(kāi)始大量繁殖，進(jìn)一步黏附易位，釋放內(nèi)毒素等引起腸道局部炎癥。具核桿菌是人消化道內(nèi)條件致病菌的一種，目前的研究認(rèn)為其與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展有密切的關(guān)聯(lián)[11]，結(jié)直腸癌具核桿菌感染會(huì)增加ROS和炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生[12]，加重腸道炎癥。Yong Suk Kim等用伽馬刀給予小鼠8 Gy一次性照射也發(fā)現(xiàn)消化道內(nèi)細(xì)菌構(gòu)成比例失調(diào)：小腸內(nèi)普氏菌、Alistipes菌較對(duì)照組減少，大腸內(nèi)棒狀桿菌、Alistipes菌增多[13]。曹樂(lè)等給予小鼠同樣條件照射也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)G-桿菌尤以變形桿菌比例增長(zhǎng)為著，并測(cè)得血內(nèi)毒素水平升高，認(rèn)為L(zhǎng)PS刺激了IL-1、IL-6、TNF-Q的表達(dá)，尤其對(duì)IL-1的作用更強(qiáng)；而內(nèi)毒素入血后被單核巨噬系統(tǒng)表面的TOLL樣受體識(shí)別，經(jīng)一系列反應(yīng)最終激活炎癥細(xì)胞釋放大量炎癥因子引發(fā)炎癥[14]。

以上種種皆導(dǎo)致腸黏膜屏障完整性被破壞，大量腸上皮細(xì)胞脫落，細(xì)菌病毒感染，腸黏膜炎癥滲出大量黏液、膿血超過(guò)黏膜吸收能力產(chǎn)生腹瀉癥狀。加之結(jié)直腸癌現(xiàn)有研究表明CRC患者腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸菌、益生菌等菌群相對(duì)減少，條件致病菌、產(chǎn)毒素和致癌代謝物細(xì)菌相對(duì)增多[15]，腸道本就薄弱的生物屏障更加不堪一擊。腸屏障的機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障、生物屏障均在一定程度上被打破和削弱，腸道負(fù)擔(dān)頗重，有賴于人為干預(yù)及時(shí)建起防御。

2 益生菌的功能

2.1 益生菌對(duì)腸道的保護(hù)功能 進(jìn)入腸道內(nèi)的益生菌通過(guò)黏附定植于腸黏膜表面以保護(hù)腸黏膜上皮細(xì)胞免受各種病原微生物的損傷。乳酸桿菌和雙歧桿菌作為益生菌的主要菌種廣為人知。乳酸桿菌的S-層蛋白、胞外多糖和脂磷壁酸等可與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)黏附位點(diǎn)，抑制細(xì)菌黏附，防止細(xì)菌易位[16-17]。雙歧桿菌產(chǎn)生并釋放過(guò)氧化氫酶等抗氧化物質(zhì)清除自由基，并且有益于DNA、細(xì)胞膜、蛋白等的修復(fù)與再生；腸黏膜的厚度在益生菌的定植下相對(duì)增加，其完整性亦被保護(hù)免于或減輕輻射損害[18]。腸道內(nèi)初級(jí)膽汁酸與雙歧桿菌、乳酸桿菌等結(jié)合，經(jīng)系列反應(yīng)生成次級(jí)膽汁酸，后者可抑制腸道內(nèi)細(xì)菌的過(guò)度增生，保持腸道內(nèi)細(xì)菌的制約平衡，保障生物屏障的穩(wěn)定性[19]。Kristin M等實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：乳酸菌可降低腸沙門氏菌(Salmonella enterica Javiana)毒力，調(diào)節(jié)宿主的炎癥反應(yīng)。他們將宿主細(xì)胞暴露于嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌中，可降低沙門氏菌誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性，而熱致死的LAB則沒(méi)有影響[20]。

2.2 益生菌的調(diào)節(jié)功能 益生菌本身分泌物質(zhì)調(diào)節(jié)腸道細(xì)菌生長(zhǎng)。乳酸菌以其分泌乳酸的特性被發(fā)現(xiàn)，乳酸可降低腸道內(nèi)pH值，抑制潛在致病菌與腐敗菌的增殖。益生菌還可以促進(jìn)腸道細(xì)胞分泌物質(zhì)調(diào)控腸道炎癥。益生菌促進(jìn)腸內(nèi)防御素的分泌，后者可防止細(xì)菌穿透腸壁易位，具有抗炎殺菌作用，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞釋放白介素，激活中性粒細(xì)胞，促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增生以及炎癥的趨化作用，調(diào)控腸道微生態(tài)失調(diào)，改善腹瀉癥狀[21]。曹樂(lè)等的研究表明，α-防御素5的小鼠同源物Crp4能夠顯著抑制脂多糖對(duì)IL-1β和TNF-α的刺激生成作用，而脂多糖等細(xì)菌成分可誘發(fā)腸黏膜炎性反應(yīng)[14]。

2.3 益生菌對(duì)腸道免疫的調(diào)節(jié)功能 益生菌可以調(diào)節(jié)腸道微生物多樣性進(jìn)而影響腸道免疫。Kandasamy等研究益生菌對(duì)人類RV感染的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，EcN益生菌定植Gn仔豬較未定植組輪狀病毒的脫落滴度明顯降低，降低了病毒的感染程度，提高了腸道HRV IgA Ab應(yīng)答，減輕腹瀉癥狀[22]，其課題組還進(jìn)行了體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)EcN益生菌可誘導(dǎo)IL-6、IL-10和IgA參與炎癥反應(yīng)。另有Donghyun Shin等[23]用Lactobacillus plantarum菌株JDFM LP11飼喂斷奶仔豬4周后，宏基因組學(xué)分析糞便發(fā)現(xiàn)腸道內(nèi)微生物多樣性和豐富度和厚壁菌門的相對(duì)豐度較對(duì)照組增高，進(jìn)一步的Gene Ontology和Immune DB分析確定了補(bǔ)充益生菌制劑下調(diào)了免疫相關(guān)BPI、RSAD2、SLPI、LUM、OLFM4、DMBT1和C6基因的表達(dá)。PICRUSt分析推測(cè)微生物群落的功能分析表明，益生菌增加了支鏈氨基酸生物合成和丁酸鹽代謝，可促進(jìn)腸道發(fā)育和腸內(nèi)健康，腸道上皮層顯微照片提示小腸、結(jié)腸絨毛高度及隱窩深度顯著增加，為探索適宜方式以期降低腹瀉發(fā)生率提供了明確方向[23]。

炎癥發(fā)生時(shí)，益生菌可直接激活NF-kB通路Toll樣受體，活化單核巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、B、T細(xì)胞，發(fā)動(dòng)抗炎反應(yīng)[24]。根據(jù)目前的研究，益生菌可激活抗凋亡通路AKT，活化COX-2途徑抑制炎癥反應(yīng)，保護(hù)腸黏膜屏障[25]。戴聰、桑力軒等用葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)大鼠急性實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎，發(fā)現(xiàn)益生菌VSL#3可引起血清IL-10表達(dá)水平升高、IL-2表達(dá)水平降低，從而對(duì)腸道炎癥起到防治作用[26-27]。

3 益生菌對(duì)放射性腹瀉的治療作用

益生菌的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為腸道菌群的主力軍，首先作為改善腸道微生態(tài)制劑應(yīng)用于臨床，并取得了較好的效果，關(guān)于其治療放射性腹瀉的效果仍在研究和臨床中不斷實(shí)踐。Michael T等人對(duì)60項(xiàng)臨床研究進(jìn)行分析得出結(jié)論：益生菌對(duì)放化療引起的腸道炎癥具有預(yù)防和治療作用而且無(wú)明顯副作用[28]。張保華等納入1 406例放療后患者進(jìn)行Meta分析，結(jié)果顯示：與對(duì)照組比較，益生菌未減少腹瀉總發(fā)生率，但≥2級(jí)腹瀉發(fā)生率明顯降低，可明顯減少止瀉藥物使用但未減少水樣便及腹痛發(fā)生率，表明益生菌對(duì)放療所致腹瀉有預(yù)防作用[29]。另外三項(xiàng)薈萃分析亦得出同樣的結(jié)論[30-32]。其中一項(xiàng)又對(duì)納入11項(xiàng)臨床試驗(yàn)共1 612人的研究Meta分析結(jié)果表示益生菌很少引起不良事件[32]。Mimi Demers等[33]進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照試驗(yàn)，研究益生菌對(duì)盆腔放射治療患者腹瀉的影響，實(shí)驗(yàn)組給予益生菌制劑Bifilact膠囊(含嗜酸乳桿菌LAC-361和長(zhǎng)雙歧桿菌BB-536)標(biāo)準(zhǔn)劑量13億CFU 2次/d或高劑量100億CFU 3次/d，從放療第1天開(kāi)始服用至最后一天結(jié)束，對(duì)照組予相應(yīng)安慰劑，直腸癌患者仍按常規(guī)劑量持續(xù)灌注5-FU或口服卡培他濱，得出結(jié)論：盆腔腫瘤術(shù)后患者攝入標(biāo)準(zhǔn)劑量的益生菌可減少腹瀉發(fā)生，尤其是4級(jí)腹瀉；攝入2倍于標(biāo)準(zhǔn)劑量的益生菌仍是安全的，但不減少治療過(guò)程中2、3、4級(jí)腹瀉的發(fā)生率，作用時(shí)間可能在放療后期或放療結(jié)束后的兩周內(nèi)。

通過(guò)改變腸屏障功能，先天免疫和腸道修復(fù)機(jī)制，腸道微生物群可能在腸黏膜炎的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。更好地了解這些影響可能會(huì)衍生出新的治療方法和黏膜炎預(yù)測(cè)標(biāo)志物的鑒定[34]。目前關(guān)于益生菌治療放射性腹瀉的研究普遍得出的結(jié)論是益生菌能預(yù)防性減少腹瀉的發(fā)生率，MASCC/ISOO指南建議，可以應(yīng)用含有乳酸菌的益生菌來(lái)預(yù)防惡性腫瘤放化療患者出現(xiàn)腹瀉癥狀[35]。較其他藥物和療法來(lái)講，口服益生菌副作用小，較易獲得，這是其一大優(yōu)勢(shì)，也是大多數(shù)研究者將目光投向它的原因。目前專注于直腸癌放射性腹瀉的研究數(shù)目尚不足，菌種待廣泛，菌株待具體，ESPEN指南指出，沒(méi)有足夠抑制的臨床數(shù)據(jù)來(lái)推薦益生菌減少輻射引起的腹瀉[35]。要讓患者得到最大的獲益，有待于更進(jìn)一步研究。