腸道菌群失衡在肝癌發(fā)生發(fā)展中的影響機(jī)制及益生菌對肝癌的預(yù)防作用

高艷穎，向慧玲，梁 靜，韓 濤，張 旭

天津市第三中心醫(yī)院，天津市重癥疾病體外生命支持重點實驗室，天津市人工細(xì)胞工程技術(shù)研究中心， 天津市肝膽疾病研究所，天津 300170

肝癌是常見的消化道腫瘤，在我國其致死率排名前三位[1]。近幾年有研究[2]指出腸道菌群失調(diào)與肝癌的發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系，其作用機(jī)制復(fù)雜。益生菌可以調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào)，并改善肝功能與內(nèi)毒素血癥[3]。因此本研究重點綜述腸道菌群失調(diào)在肝癌發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制，并分析益生菌在預(yù)防肝癌方面的作用，為肝癌的臨床防治提供新思路。

1 腸道菌群分布及在人體中的作用

作為數(shù)量龐大的微生物種群，腸道菌群主要寄居在人體腸道內(nèi)，其總量遠(yuǎn)超1×1014個，細(xì)菌類型超過1000種，包括變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroides)、放線菌門(Actinomycota)、厚壁菌門(Firmicutes)和疣微菌門(Verrucomicrobia)，其中90%為擬桿菌門和厚壁菌門[4]。胃腸道內(nèi)菌群的種類、數(shù)量變化是一個動態(tài)過程[5]。腸道菌群微生態(tài)在外部環(huán)境和機(jī)體的共同作用下保持穩(wěn)定，對機(jī)體代謝、免疫調(diào)節(jié)、吸收消化等均具有重要意義[6]。

2 肝癌患者的腸道菌群變化

腸道菌群多樣性在肝癌患者中發(fā)生變化[7]，相關(guān)研究[8]顯示相比于肝硬化患者，肝癌患者的菌群多樣性上升，其放線菌門明顯增加，而芽殖菌等多個菌屬富集；此外生產(chǎn)丁酸的部分細(xì)菌菌屬大量減少，產(chǎn)生脂多糖(LPS)的菌屬數(shù)量明顯增加。Ponziani等[9]研究發(fā)現(xiàn)菌群在肝癌患者中出現(xiàn)明顯變化，患者的龐微菌科以及擬桿菌科含量明顯上升，而雙歧桿菌屬明顯降低。辛海榮等[10]采用實時熒光定量PCR檢測原發(fā)性肝癌患者與正常成人的腸道菌群表達(dá)差異，結(jié)果顯示，原發(fā)性肝癌組的雙歧桿菌、乳酸桿菌明顯減少，而大腸桿菌、腸球菌的含量明顯增加，并且內(nèi)毒素含量與原發(fā)性肝癌患者的腫瘤數(shù)量、腫瘤直徑大小均呈正相關(guān)；提示肝癌患者的腸道菌群發(fā)生了改變，且大腸球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌等菌屬的變化可能與肝癌的發(fā)生、發(fā)展存在一定關(guān)聯(lián)。

病毒性肝炎、酒精性肝炎、肝硬化等均是肝癌的病因，在不同病因的肝癌患者中，其腸道菌群存在一定差異[11]。例如，HCV感染后患者的腸道菌群多樣性降低，腸桿菌科、腸球菌屬、葡萄球菌屬等潛在致病菌豐度明顯升高，若未得到及時治療則會發(fā)展為肝癌[12]。重度酒精性肝炎的內(nèi)毒素血癥發(fā)生率顯著升高，酒精性肝炎患者的擬桿菌門相對豐度顯著降低，梭桿菌門顯著富集，帶產(chǎn)甲烷反硝化基因細(xì)菌富集[13]。

3 腸道菌群失調(diào)在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

3.1 腸道失衡通過激活Toll樣受體(TLR)4促進(jìn)肝癌形成 TLR是連接特異性免疫與非特異性免疫的重要蛋白質(zhì)分子，當(dāng)機(jī)體的皮膚、黏膜等物理屏障遭到微生物破壞時，TLR會識別微生物并激發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答[14]。有研究[15]顯示腸道菌群代謝產(chǎn)物L(fēng)PS是肝細(xì)胞表達(dá)TLR4的配體，是引起肝炎的重要物質(zhì)，而菌群失調(diào)會誘發(fā)小腸細(xì)菌過度生長，進(jìn)而使LPS細(xì)菌代謝產(chǎn)物大量增加，導(dǎo)致腸道屏障功能損傷，LPS與TLR4大量結(jié)合，最終引起慢性肝炎、肝硬化甚至肝癌。LPS與TLR4結(jié)合可促使具有促纖維化作用的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)大量合成，進(jìn)而導(dǎo)致肝硬化病情進(jìn)一步發(fā)展。因此腸道菌群失調(diào)會對TLR4表達(dá)水平進(jìn)行調(diào)控，從而影響TLR4與LPS的結(jié)合，導(dǎo)致腸道損傷以及纖維化情況加重，進(jìn)而影響肝癌的發(fā)生與發(fā)展[16]。

3.2 腸道菌群失衡促進(jìn)炎癥纖維化進(jìn)展 人體在正常情況下，腸道內(nèi)定植的菌群會形成對抗病原體的保護(hù)屏障，當(dāng)腸道的保護(hù)屏障被損傷時，可能導(dǎo)致腸黏膜通透性增加，引發(fā)腸道細(xì)菌移位。腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致菌群的定植抵抗力降低，屏障保護(hù)作用減弱，引發(fā)腸道中的病原體大量侵入、定植、繁殖[17]。Nakamoto等[18]研究表明，腸道細(xì)菌移位會加速高動力循環(huán)狀態(tài)，增加門靜脈壓力，導(dǎo)致肝衰竭，而肝癌患者多伴有嚴(yán)重的腸道細(xì)菌移位。Giannelli等[19]研究顯示，腸道菌群失衡會促進(jìn)小鼠肝纖維化，而腸道細(xì)菌移位與肝纖維化存在密切關(guān)聯(lián)。由此可以發(fā)現(xiàn)腸道菌群會引發(fā)細(xì)菌移位，在增加腸道黏膜損傷的同時，引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)以及肝衰竭，在肝癌患者肝纖維化、門靜脈壓力升高等多個環(huán)節(jié)均有參與，與肝癌的發(fā)生存在密切關(guān)聯(lián)。

3.3 腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致小腸細(xì)菌過度增長參與肝癌發(fā)生 正常情況下，人體胃酸清除細(xì)菌、小腸推進(jìn)運動作用可以抑制小腸內(nèi)的細(xì)菌生長繁殖[20]。腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致小腸定植抗力降低，引發(fā)小腸細(xì)菌過度生長，進(jìn)而大量分泌促炎細(xì)胞因子，破壞微生物屏障，最終造成膽汁酸代謝紊亂[21]。Brandi等[22]研究表明，菌群失調(diào)會引發(fā)小腸細(xì)菌過度增長，產(chǎn)生大量內(nèi)毒素，內(nèi)毒素?zé)o法徹底清除而進(jìn)入體循環(huán)，形成腸源性內(nèi)毒素血癥，進(jìn)而損傷肝細(xì)胞，加重肝臟疾病病情，最終導(dǎo)致肝癌的發(fā)生發(fā)展。通過分析以上研究可以發(fā)現(xiàn)，腸道菌群失調(diào)會造成腸道黏膜以及胃腸功能損傷，而胃腸功能損傷可導(dǎo)致小腸內(nèi)細(xì)菌過度增長，通過誘發(fā)腸源性內(nèi)毒素血癥參與肝癌的發(fā)生發(fā)展過程。

3.4 腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥參與肝癌發(fā)生 革蘭陰性菌的菌體中含有大量內(nèi)毒素，腸道菌群失調(diào)會導(dǎo)致革蘭陰性菌等劣勢菌大量繁殖并成為腸道中的優(yōu)勢菌群[23-24]。肝癌患者的肝臟清除功能受損，無法徹底清除內(nèi)毒素，導(dǎo)致其進(jìn)入體循環(huán)，形成腸源性內(nèi)毒素血癥，造成肝細(xì)胞損傷及死亡，同時引發(fā)全身性代謝紊亂，導(dǎo)致肝臟疾病不斷加重的惡性循環(huán)[25]。Sun等[26]研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)毒素可激活肝Kupffer細(xì)胞，使細(xì)胞因子過量分泌，加重對肝細(xì)胞造成的直接損傷，并通過對內(nèi)皮細(xì)胞作用誘發(fā)微循環(huán)障礙；此外內(nèi)毒素可以促進(jìn)IL-6、TNFα等炎性因子大量分泌，在肝臟病變中發(fā)揮重要作用，可導(dǎo)致肝癌發(fā)生。因此，腸道菌群失調(diào)會導(dǎo)致革蘭陰性菌大量繁殖，導(dǎo)致人體無法徹底清除內(nèi)毒素，造成肝臟功能損傷，同時引起代謝紊亂以及炎癥反應(yīng)，通過該途徑參與肝癌的發(fā)生與發(fā)展。

3.5 腸道菌群失調(diào)影響代謝產(chǎn)物水平，增加肝癌發(fā)生風(fēng)險 腸道菌群失調(diào)會導(dǎo)致菌群數(shù)量變化。梭菌屬為腸道共生菌，可將宿主生成的初級膽汁酸大量代謝為次級膽汁酸，而膽汁酸能夠?qū)Ω伟┑拿庖邞?yīng)答發(fā)揮一定的抑制作用，但梭菌屬細(xì)菌的增加會減弱細(xì)胞因子對肝臟腫瘤的抑制作用[27-28]。初級膽汁酸會增加自然殺傷細(xì)胞的大量累積，進(jìn)而對肝癌發(fā)生過程發(fā)揮抑制作用，而腸道菌群失衡會導(dǎo)致短鏈脂肪酸等有益代謝產(chǎn)物嚴(yán)重缺失，進(jìn)而增加肝癌發(fā)生風(fēng)險[29]。由此可見，腸道菌群失調(diào)可通過影響代謝物水平的方式參與肝癌的發(fā)生與發(fā)展過程。

4 益生菌在肝癌預(yù)防中的作用

王小平等[30]研究認(rèn)為應(yīng)用益生菌治療，可以通過有效糾正腸道菌群微生態(tài)平衡，使糖脂紊亂以及胰島素抵抗得到明顯改善，同時減輕炎癥反應(yīng)與肝損傷，降低病情進(jìn)一步發(fā)展為肝癌的風(fēng)險。岑榮飛等[31]研究應(yīng)用雙歧三聯(lián)活菌膠囊治療，可以明顯改善原發(fā)性肝癌患者化療栓塞術(shù)后的肝功能，降低內(nèi)毒素水平，并改善腸道菌群紊亂，使其微生態(tài)維持平衡。益生菌可有效抑制腸道黏膜上皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而保護(hù)黏膜屏障功能，抑制肝硬化進(jìn)一步發(fā)展，起到良好的預(yù)防肝癌的作用。Huang等[32]研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌益生菌可以使黃曲霉毒素快速降解，應(yīng)用復(fù)合益生菌制劑能夠大幅度提升降解率，表明益生菌制劑可以降低致癌物質(zhì)的毒性，進(jìn)而發(fā)揮預(yù)防肝癌的良好作用。龐冰玉等[33]研究顯示，添加乳桿菌、雙歧桿菌等益生菌可以改善腸道菌群失調(diào)，使機(jī)體的免疫應(yīng)答恢復(fù)正常，減輕炎性反應(yīng)造成的肝臟細(xì)胞損傷，改善病毒性肝炎癥狀，進(jìn)而有效預(yù)防肝癌發(fā)生。另外有研究[34]表明益生菌可以使肝臟、腸道的固有免疫力提升，進(jìn)而使肝臟的病毒清除能力大幅度增強(qiáng)，有效緩解肝臟炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)腸道的屏障作用，發(fā)揮防癌作用。

綜上，益生菌對肝癌預(yù)防有良好的促進(jìn)作用，可改善患者肝功能，提高患者免疫力，促進(jìn)腸道有益菌增加，同時發(fā)揮降低致癌物毒性的作用，實現(xiàn)有效預(yù)防肝癌的目標(biāo)，其優(yōu)勢在于具有安全、無害、經(jīng)濟(jì)等特點，但目前該方面的研究主要集中于動物實驗，臨床試驗鮮有報道，可作為后續(xù)臨床肝癌預(yù)防工作的重點實施方向，具有極為廣闊的研究前景。

5 小結(jié)與展望

腸道菌群失衡通過激活TLR4、調(diào)控代謝物水平、產(chǎn)生毒性物質(zhì)、誘發(fā)細(xì)菌移位和小腸細(xì)菌過度增長等多種機(jī)制參與肝癌的發(fā)生發(fā)展過程，而益生菌可發(fā)揮有效預(yù)防肝癌的作用。小腸可能是腸肝軸發(fā)生多種關(guān)鍵變化的場所，而現(xiàn)階段大多數(shù)腸道菌群研究主要基于動物模型或患者的糞便樣本，未來可針對不同解剖部位的腸道菌群分布特征等進(jìn)行深入分析，明確腸道菌群的變化及機(jī)制作用。此外，針對肝癌益生菌治療方面的研究結(jié)論尚未統(tǒng)一，益生菌的作用機(jī)制、制劑制備工藝以及臨床應(yīng)用方案等均可為肝癌的診斷、治療及預(yù)后提供新的靶點和思路。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：高艷穎負(fù)責(zé)課題設(shè)計，資料分析，撰寫論文；張旭負(fù)責(zé)查閱文獻(xiàn)確定研究方向以及參考文獻(xiàn)的分類整理；向慧玲、梁靜、韓濤負(fù)責(zé)擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。