中藥調(diào)控腸道菌群協(xié)助抗腫瘤作用

劉 犇 潘效紅 宿振國2

1 濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院 山東 煙臺 264003；2 濱州醫(yī)學(xué)院第二臨床醫(yī)學(xué)院 山東 煙臺 264003

近來研究表明，腸道菌群和機體多種疾病具有關(guān)聯(lián)性，特別是在腫瘤患者中，腸道菌群能促進或抑制腫瘤的進展，培養(yǎng)并移植腸道有益菌，成為目前腫瘤防治的一種新方法[1]。測序技術(shù)顯示，特定的菌群經(jīng)移植后可通過影響免疫和代謝，參與癌癥治療過程[2]。近年來中藥抗癌引起了科研界的廣泛關(guān)注，中藥多以口服為主，經(jīng)過胃腸道特別是結(jié)腸時，與腸道微生物發(fā)生相互作用，抑制癌細胞生長、減少放化療不良反應(yīng)、配合臨床西藥抑癌，研究顯示中藥作用的發(fā)揮和腸道菌群息息相關(guān)。本文主要總結(jié)了腸道菌群和腫瘤治療的關(guān)系，以及近年來一些中藥單體和方劑在腫瘤治療中的益生元作用。

1 目前癌癥治療的常見方法

目前臨床上常用的癌癥治療方法包括手術(shù)切除、放射治療、化學(xué)藥物治療、免疫治療等。根據(jù)腫瘤的侵襲程度，可將其劃分為原位未轉(zhuǎn)移性腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤，良性腫瘤和原位癌均未發(fā)生轉(zhuǎn)移，臨床上常采用手術(shù)的方式切除，治愈率可近乎100%。雖然惡性腫瘤，如乳腺癌、結(jié)直腸癌的術(shù)后5年生存率較之前也有了明顯的提升，但是腫瘤的術(shù)后復(fù)發(fā)、手術(shù)應(yīng)激促進腫瘤轉(zhuǎn)移的問題仍然無法避免[3]。放療是臨床治療癌癥的又一常用方法，在殺傷腫瘤細胞的同時也會導(dǎo)致正常細胞、組織的損傷，并影響機體免疫系統(tǒng)功能的正常行使[4]。轉(zhuǎn)移性腫瘤多采用化療方法進行治療，藥物在抑制癌細胞分裂的同時也抑制了其他快速生長細胞的增殖，造成了多種不良反應(yīng)，如典型的化療副作用抑制毛囊生長、口腔炎、粘膜炎，同時化療可以引起免疫系統(tǒng)損傷增加感染風(fēng)險[5]。免疫治療是一種新興的抗癌療法，如免疫檢查點抑制法、嵌合抗原受體T細胞法，具有特異性強、耐受性高的優(yōu)點[6]，并且可以協(xié)同其他治療方法提高腫瘤治療的效果，成為未來腫瘤治療的新方向。腸道微生物與先天免疫和腫瘤特異性免疫有著千絲萬縷的關(guān)系，菌群的存在影響著腫瘤治療的效果，是腫瘤研究中不可忽視的一環(huán)。

2 腸道菌群和腫瘤的關(guān)系

人體腸道中含有數(shù)量龐大的微生物群體，由于腸道分泌物和粘膜組織的存在，腸道菌群和人體形成了相對隔離的狀態(tài)，稱為上皮屏障，因此腸道菌群和機體的相互作用常被忽視。但當(dāng)上皮屏障遭到破壞以后，腸道菌群和具有免疫作用的腸上皮細胞相接觸，便能引起腸道炎癥等疾病，這與胃腸道癌癥的發(fā)生有著密切的聯(lián)系。腸道菌群還可以易位至腸道鄰近的器官或通過調(diào)節(jié)代謝，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展[7-9]。據(jù)統(tǒng)計，約20%的惡性腫瘤與微生物有關(guān)，人體中大多數(shù)微生物為細菌，而99%的細菌定居在腸道之中。

2.1 腸道菌群通過調(diào)節(jié)機體免疫影響腫瘤進展 腸道菌群是腸道內(nèi)免疫反應(yīng)的有效刺激物，與人類免疫細胞重建動態(tài)有關(guān)，觀察接受造血干細胞移植的患者，高豐度的糞桿菌屬、瘤胃球菌屬和AKK菌屬增加了中性粒細胞的恢復(fù)速率，而羅氏菌屬和梭狀芽胞桿菌與中性粒細胞的恢復(fù)呈負相關(guān)；菌群同樣也影響了淋巴細胞和單核細胞的重建[10]。

Smruti等[7]在研究胰腺癌時發(fā)現(xiàn)，異常的菌群通過單核細胞表面的toll樣受體誘導(dǎo)先天和特異性免疫耐受，創(chuàng)造了有利于腫瘤生長的免疫微環(huán)境，包括骨髓來源的抑制細胞減少、抑制M1型巨噬細胞和殺傷性T細胞分化，雙歧桿菌在大多數(shù)的研究中都顯示出了益生菌的作用。有趣的是，在該實驗中假長雙歧桿菌卻促進了腫瘤發(fā)展，由此可見復(fù)雜的腸道菌群需要科研工作者們更加深入的研究。同樣是對胰腺癌研究，Berk等[8]發(fā)現(xiàn)，患瘤小鼠的腸道菌群發(fā)生了失調(diào)并易位至病變的胰腺，失調(diào)的菌群(特別是顯著增加的馬拉色菌)經(jīng)過MBL途徑激活了補體的級聯(lián)反應(yīng)，級聯(lián)產(chǎn)物C3a與腫瘤細胞的C3a受體結(jié)合，促進腫瘤發(fā)展[8]。機體的免疫抗腫瘤作用離不開腸道細菌的參與，其中Akkermansia muciniphila菌可以增強基于PD-1和CTLA-4免疫檢查點抑制劑的抗腫瘤作用[11]。Takeshi等[12]在人體腸道分離篩選出了11種健康的細菌菌株，這些細菌的組合體可以誘導(dǎo)分泌IFN-γ的CD8 T細胞分化，并與免疫檢查點抑制劑一起有效抑制腫瘤生長[12]。在臨床抗瘤治療中，多種腫瘤表現(xiàn)出了對免疫療法的抵抗性，例如難治性黑色素瘤患者具有抗PD-1治療抵抗，但接受應(yīng)答者FMT后明顯增強了抗PD-1治療效果，HER2+乳腺癌患者中，菌群多樣性高的個體擁有更好的曲妥珠單抗治療功效。結(jié)腸炎時腸道菌群發(fā)生了顯著變化，異常菌群來源的脂多糖能激活上皮細胞的TOLL樣受體4，上調(diào)上皮細胞CCL2的表達，CCL2的高表達使大量的單核樣巨噬細胞聚沉積在結(jié)直腸中，增加結(jié)直腸癌的發(fā)生風(fēng)險。同時LPS上調(diào)了MLM的IL-1β的表達，促進了TH17的擴增，形成了腸道微生物失調(diào)和炎癥發(fā)生的惡性循環(huán)[13]。

2.2 腸道菌群通過對代謝的調(diào)節(jié)影響腫瘤進展 腸道是人類重要的消化器官，寄居在腸道中的細菌通過分泌短鏈脂肪酸等代謝產(chǎn)物，影響宿主晝夜節(jié)律和新陳代謝，異常的腸道菌群有導(dǎo)致代謝綜合征發(fā)生的風(fēng)險，增加機體患癌的可能[14]。肝臟中的血液約70%是經(jīng)腸肝循環(huán)后由門靜脈流入，因此肝臟是受到腸道菌群代謝物影響最大的器官。肝臟中CXCR6+NKT(與肝竇內(nèi)皮細胞上CXCL16的表達呈正比)細胞的積累能有效抑制肝腫瘤細胞的生長，初級膽汁酸促進CXCL16表達，而次級膽汁酸則相反，研究表明梭菌屬能通過促進初級膽汁酸向次級膽汁酸轉(zhuǎn)化進而促進腫瘤發(fā)展[9]。CXCL16也出現(xiàn)在具核梭桿菌感染的結(jié)直腸癌細胞的外泌體中，最近的研究表明該外泌體可以由腫瘤細胞傳遞至正常的細胞，促進了結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移[15]。另一項關(guān)于梭菌屬的研究表明，在肥胖小鼠模型中梭菌上調(diào)了脫氧膽酸的含量，脫氧膽酸由門靜脈入肝后引起肝星狀細胞的衰老相關(guān)分泌表型表達，該表型在肝臟分泌各種炎癥和促腫瘤因子，誘導(dǎo)小鼠肝癌的發(fā)展。在腸道患有炎癥時，微生物透過損壞的腸道屏障作用于腸上皮細胞，通過全反式維甲酸合成酶及分解酶代謝的介導(dǎo)，降低atRA含量，降低腫瘤微環(huán)境中CD8+T細胞的表達，加速結(jié)直腸癌腫瘤細胞生長[16]。

微生物能將食物中色氨酸代謝為多種吲哚衍生物、D-色氨酸等產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物具有調(diào)節(jié)腸道炎癥、黏膜免疫和腸道屏障功能的作用，通過對微生物代謝的調(diào)控可以預(yù)防腸道炎癥和相關(guān)癌癥的發(fā)生。吲哚丙酸是色氨酸的代謝產(chǎn)物之一，可以抑制小鼠乳腺癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。但在乳腺癌早期，腸道微生物吲哚合成受到了抑制，這表明腸道菌群有望成為乳腺癌研究新的靶點。P53基因突變被公認為是癌癥發(fā)生的常見原因，Eliran 等[17]發(fā)現(xiàn)，突變的P53基因在遠端腸道具有致瘤作用，然而在近端腸道中則有明顯的腫瘤抑制效果，研究發(fā)現(xiàn)菌群的代謝產(chǎn)物—沒食子酸，在遠端腸道突變型P53基因促進腫瘤發(fā)展中起了主要作用[17]。

3 中藥與腸道菌群的關(guān)系

中藥中的多種成分能夠發(fā)揮益生元的作用，促進有益菌的生長，抑制有害菌的增殖。黨參多糖能夠扶植小鼠體內(nèi)正群菌群的生長，改善腸道菌群失調(diào)，并促進受損腸粘膜的恢復(fù)，體外實驗表明黨參促進了有益菌雙歧桿菌的生長。補益類中藥五味子、枸杞、地黃促進了腸道有益菌雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌體外生長。益氣類中藥材如山藥、甘草、人參、黃芪、促進益生菌的生長，不同程度改變了如雙歧桿菌、乳酸菌、大腸桿菌的含量[18]。中藥中的活性成分丹寧可以改變胃腸道的pH值，通過腸道環(huán)境的改變進一步影響腸道菌群的構(gòu)成。

腸道菌群同樣也影響著中藥成分的有效轉(zhuǎn)化，以三七皂苷為例，其口服利用度較差，但經(jīng)腸道菌群的代謝轉(zhuǎn)化后可形成不同含量的活性產(chǎn)物如人參皂苷F1、原人參三醇、人參皂苷Rh2、人參皂苷化合物K和原人參二醇等，然后被機體利用。研究發(fā)現(xiàn)在不同的飲食狀態(tài)下，與高脂高蛋白飲食者的菌群相比，低脂高植物纖維者的腸道菌群更能促使三七皂苷向人參皂苷F1和雙氫原人參三醇轉(zhuǎn)化[19]。

在腫瘤的進展和復(fù)發(fā)過程中，肥胖是一項風(fēng)險因素。并且肥胖可引起機體局部炎癥反應(yīng)，以及基礎(chǔ)性代謝性疾病，如糖尿病。靈芝水提物、冬蟲夏草多糖，中藥方劑二陳湯能通過改變腸道菌群的構(gòu)成，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、改善肥胖狀況。黃芪多糖、葛根抗性淀粉、方劑葛根芩連湯具有緩解和改善實驗鼠2型糖尿病的作用。靈芝水提物經(jīng)過益生菌發(fā)酵后可提升免疫抑制模型小鼠的免疫力，小柴胡湯能降低由腸道微生物介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，下調(diào)TLR4/MyD88/NF-κB通路的表達，延長伴有抑郁癥癌癥患者的生存期[20]。

4 中藥調(diào)控腸道菌群協(xié)助抗腫瘤作用

近年來，在中藥抗癌的研究中發(fā)現(xiàn)，許多中藥單劑或方劑通過對腸道菌群的調(diào)控展現(xiàn)出顯著的抗癌作用，例如絞股藍、褐藻多糖、甘草、小檗堿、生脈姜黃散、葛根芩連湯、薏苡附子敗醬散、芍藥軟肝合劑等。

絞股藍的有效活性成分為絞股藍皂苷，F(xiàn)MT顯示在結(jié)直腸癌模型小鼠中，絞股藍皂苷處理過的小鼠糞便能有效減輕未經(jīng)絞股藍皂苷處理過患瘤小鼠的腫瘤負荷，進一步研究表明，絞股藍皂苷能促進動物雙歧桿菌的增長，從而抑制了結(jié)直腸癌的發(fā)展[21]。

褐藻多糖提取自海藻中，能誘導(dǎo)癌細胞凋亡，具有抑制癌細胞侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成等作用。在7，12-二甲基苯并蒽誘發(fā)的乳腺癌大鼠模型中，褐藻多糖通過增強TJ蛋白的表達促進損傷腸粘膜屏障的修復(fù)。同時褐藻多糖增加了患瘤大鼠的腸道菌群多樣性，升高擬桿菌門與厚壁菌門的豐度比，在屬的水平上，褐藻多糖誘導(dǎo)了短鏈脂肪酸生產(chǎn)者普雷沃氏菌的富集[22]。腸道微生物群更加多樣化的女性，尿液雌激素及其代謝物更高，預(yù)示著乳腺癌的風(fēng)險更大，這提示褐藻多糖的益生元的作用在乳腺癌的研究中有很大的潛力。

甘草多糖是提取自甘草中的大分子多糖，在CT-26細胞引起的小鼠結(jié)直腸模型中具有抑制腫瘤生長和癌細胞轉(zhuǎn)移的功能。腸道菌群含量顯示，甘草多糖增加了腸桿菌、腸球菌、疣微菌科的豐度。FMT中甘草多糖處理過的小鼠菌群，可明顯抑制抗生素處理過的結(jié)直腸癌小鼠腫瘤的生長，證明了腸道菌群是甘草多糖發(fā)揮抗瘤作用的主要媒介[23]。異甘草素是提取自甘草的另一種活性物質(zhì)，通過增加腸道有益菌普雷沃氏菌、乳酸桿菌，降低機會致病菌大腸桿菌和腸球菌的豐度，減少了由偶氮甲烷和葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌的發(fā)生[24]。

小檗堿是一種從中草藥黃連和小檗中分離得到生物堿，小檗堿通過調(diào)節(jié)腸道微生物群(增加了厚壁菌門的相對豐度，減少了變形菌門相對豐度)，減少了5-氟尿嘧啶引起的腸道炎癥反應(yīng)，起到了保護腸道粘膜的作用，預(yù)防結(jié)直腸癌的發(fā)生[29]。

生脈姜黃散具有放射增敏的作用，在聯(lián)合放射治療鼻咽癌的過程中，明顯減小了裸鼠的腫瘤體積。16SRNA測序結(jié)果顯示，生脈姜黃散改善了化療后小鼠腸道內(nèi)菌群失調(diào)的狀態(tài)。生脈姜黃散聯(lián)合放射組增加了變形桿菌門所占比例和普雷沃氏菌菌群的含量[25]。

葛根芩連湯是我國著名的治濕熱腹瀉的經(jīng)典中藥，包含葛根、甘草、黃芪、黃連4味中藥成分。葛根芩連湯和抗PD-1聯(lián)合治療能顯著抑制小鼠結(jié)直腸癌腫瘤生長，在小鼠腸道內(nèi)擬桿菌呈現(xiàn)明顯的富集現(xiàn)象，其中擬桿菌S24-7通過對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)表現(xiàn)出了強大的抗癌功能[26]。

薏苡附子敗醬散是以薏苡仁、附子、敗醬草組合成的中藥方劑。在抗癌作用方面，薏苡附子敗醬散通過重塑腸道菌群(增加雙歧桿菌和芽孢桿菌，減少擬桿菌豐度)和介導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞的改變抑制結(jié)直腸癌的發(fā)展[27]。

芍藥軟肝合劑已經(jīng)成功的應(yīng)用在臨床原發(fā)性肝癌的治療中，并延長了晚期原發(fā)性肝癌的生存率。芍藥軟肝合劑治療后明顯減少了小鼠肝腫瘤的體積并降低了腸道中擬桿菌含量。血清IL-10與原發(fā)性肝癌的發(fā)展密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)腸道擬桿菌的豐度和IL-10呈現(xiàn)了正相關(guān)的趨勢，這揭示了擬桿菌可能為芍藥軟肝合劑治療原發(fā)性肝癌的靶向菌群[28]。

5 不足和展望

在目前的研究中，實驗對象主要為小鼠、大鼠等動物，但人類和實驗動物的腸道菌群具有很大的差異性，應(yīng)充分結(jié)合臨床來證明結(jié)果的適用性；中藥具有單味中藥多(建國后的中藥大辭典收錄的中藥有5 000多種)、方劑組合靈活的特點。目前對腫瘤的研究大多集中于常見的單味中藥或方劑，還有大量的中藥沒有納入到實驗室研究的范疇，并且中藥對腸道菌群的調(diào)控機制尚未清楚。

中草藥是我國獨有的醫(yī)學(xué)瑰寶，相比于大多數(shù)靜脈注射類西藥，中草藥多以熬制的湯藥形式口服給藥，服用后的中藥進入腸道之后，能與腸道中的菌群發(fā)生相互作用。大量研究表明腸道菌群與腸道及腸外器官腫瘤的發(fā)展有著密切的聯(lián)系，中藥的益生元成分能改變腸道菌群的豐富度和多樣性，在維持機體健康和抗腫瘤方面有著強大的功能，同時還可通過對腸道菌群的干預(yù)影響腫瘤放化療的效果，減輕放化療后的不良反應(yīng)。腸道菌群顯然已成為腫瘤預(yù)防和治療的新靶點，發(fā)掘具有益生元作用的中藥，將其應(yīng)用到腫瘤的預(yù)防和治療中，是極具研究價值和應(yīng)用前景的課題。