共生菌差異性調(diào)節(jié)惡性腫瘤放療反應(yīng)的研究進(jìn)展△

趙爽彥，段小鈺，扈婷婷，蔡宏懿#

1甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000

2甘肅省人民醫(yī)院放療一科，蘭州 730000

惡性腫瘤成為嚴(yán)重影響人類生命健康的第一大疾病，據(jù)報(bào)道，2020 年全球約有2000 萬(wàn)新增病例和1000 萬(wàn)腫瘤相關(guān)死亡病例[1]。隨著全球向老齡化社會(huì)過(guò)渡，預(yù)計(jì)2040 年腫瘤患者例數(shù)將比2020年增加約50%[2]。放射線的發(fā)現(xiàn)開啟了腫瘤治療的新大門，但是，放療對(duì)周圍正常組織有很大的損傷，所以，人們?cè)诓粩嗵剿饕环N增敏腫瘤放療效應(yīng)的方法。研究報(bào)道，腫瘤放化療和免疫治療的療效受到微生物的影響，共生微生物組與人類疾病之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，如代謝紊亂、傳染病、消化系統(tǒng)疾病和腫瘤[2]。微生物種類繁多，有細(xì)菌、真菌、病毒、朊粒、衣原體、立克次體、支原體、螺旋體、寄生蟲等。本文對(duì)共生菌差異性調(diào)節(jié)惡性腫瘤放療反應(yīng)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 共生、細(xì)菌、真菌

1.1 共生狀態(tài)的含義

共生是指兩種不同生物之間，一方為另一方提供有利于生存的條件，同時(shí)也獲得對(duì)方的幫助。兩種生物共同依存在一起，相互依賴，彼此依靠[3]。倘若彼此分開，則雙方或其中一方便無(wú)法維持生命，即共生關(guān)系。

1.2 細(xì)菌與真菌的區(qū)別

細(xì)菌屬于原核生物，細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖，只有核糖體一種細(xì)胞器，分裂方式為細(xì)菌特有的二分裂，一般分類有球菌、桿菌、弧菌、螺旋菌。真菌屬于真核生物，有核膜包圍的細(xì)胞核，細(xì)胞結(jié)構(gòu)有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、中心體等多種細(xì)胞器，真菌細(xì)胞的增殖主要通過(guò)有絲分裂進(jìn)行。

1.3 共生細(xì)菌真菌對(duì)機(jī)體的影響

隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，微生物組在人體中的作用已變得明朗。在健康狀況下，人類宿主和微生物組是共生狀態(tài)，人體內(nèi)微生物從人體出生就伴隨，可從母體產(chǎn)道獲得，也可后期從各種食物或者生活環(huán)境中獲得。正常微生物菌群對(duì)人體的健康起重要作用，包括保持健康、增強(qiáng)體質(zhì)、益壽延年及防御疾病。①預(yù)防或改善腹瀉、增強(qiáng)人體免疫力、促進(jìn)消化系統(tǒng)健康、降低血清膽固醇：飲食習(xí)慣不良或服用抗生素均會(huì)打破腸道菌群平衡，從而導(dǎo)致腹瀉，補(bǔ)充益生菌有助于平衡腸道菌群及恢復(fù)正常的腸道pH 值，緩解腹瀉癥狀；益生菌可以通過(guò)刺激腸道內(nèi)的免疫功能，將過(guò)低或過(guò)高的免疫活性狀態(tài)調(diào)節(jié)至正常，其免疫調(diào)節(jié)作用也被認(rèn)為有助于抗腫瘤與抑制過(guò)敏性疾??；益生菌還可以抑制有害菌在腸道內(nèi)的增殖，減少毒素，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，降低血清膽固醇。②緩解乳糖不耐癥：乳桿菌可幫助人體分解乳糖，緩解腹瀉、脹氣等不適癥狀，可以與牛奶同食。③合成維生素及人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：大腸桿菌主要生活在大腸內(nèi)，是人體腸道內(nèi)最主要且數(shù)量最多的一種細(xì)菌，它能幫助人體抵御病原菌的侵入，還能合成維生素B 和維生素K；雙歧桿菌生活在人體腸道內(nèi)，可以改善腸道環(huán)境，抑制腸道有害細(xì)菌的生長(zhǎng)，產(chǎn)生維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、丙氨酸、纈氨酸、天冬氨酸和蘇氨酸等人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有益于人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，預(yù)防便秘。人體則為這些菌類提供相應(yīng)的微環(huán)境以及生存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)然人體內(nèi)也有對(duì)人體有害的菌類，例如：①幽門螺桿菌（helicobacter pylori，Hp）已經(jīng)被證實(shí)與胃癌、胃潰瘍的發(fā)生呈高度相關(guān)性；②黃曲霉菌與肝癌密切相關(guān)等。有報(bào)道稱，微生物群在腫瘤放療療效和預(yù)后中起著關(guān)鍵作用[4-7]。研究證實(shí)，腸道中的微生物也會(huì)影響局部黏膜免疫反應(yīng)和系統(tǒng)免疫反應(yīng)，從而影響腫瘤發(fā)展的免疫過(guò)程[8]。而不同的微生物對(duì)腫瘤患者放療敏感性的影響也差異較大，更多的影響來(lái)自腫瘤內(nèi)共生細(xì)菌真菌對(duì)放療反應(yīng)的免疫應(yīng)答情況。

2 惡性腫瘤治療現(xiàn)狀

目前消化系統(tǒng)惡性腫瘤的治療方法主要有手術(shù)、放療、化療、熱療以及免疫治療，隨著人們生活質(zhì)量的提高，腫瘤患者對(duì)手術(shù)及放化療能治愈疾病的期盼越來(lái)越強(qiáng)烈。放療是一種目前公認(rèn)的治愈性或姑息性腫瘤的治療手段，是目前治療惡性腫瘤最有效的方式之一，有助于惡性腫瘤患者的后期聯(lián)合治療[8]，通過(guò)誘導(dǎo)抗腫瘤CD8+T 細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗原（tumor-associated antigen，TAA）和遠(yuǎn)隔效應(yīng)[9]，直接破壞腫瘤細(xì)胞的DNA 從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。放療包括三維適形放療（three dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT）、調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）、立體定向放療（stereotactic body radiation therapy，SBRT）、質(zhì)子重離子治療等[10]，利用成像精確勾勒腫瘤輪廓，以減少輻射場(chǎng)中對(duì)正常組織的輻射，從而減少對(duì)周圍正常組織的輻射損傷[11-12]。與3D-CRT 相比，IMRT 可以增加腫瘤的放射劑量，同時(shí)減少腫瘤周圍組織的劑量沉積[11,13]。放療的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)腫瘤控制，同時(shí)盡量減少對(duì)周圍正常組織的急性和晚期不良反應(yīng)[14]。為提高腫瘤對(duì)放療的反應(yīng)性，臨床采取各種方法來(lái)刺激腫瘤患者體內(nèi)的內(nèi)源性免疫細(xì)胞的作用，或從外部為患者提供特定的免疫細(xì)胞類型[15-17]。

3 共生細(xì)菌真菌差異性調(diào)節(jié)惡性腫瘤放療反應(yīng)

Narunsky-Hiziza 等[18]從35 種腫瘤患者的體內(nèi)采集超1.7 萬(wàn)樣本，均檢測(cè)到了相應(yīng)的真菌，通過(guò)系統(tǒng)分析得出結(jié)論，真菌大多隱藏在腫瘤細(xì)胞內(nèi)或腫瘤內(nèi)的免疫細(xì)胞中。癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）顯示，含有曲霉屬真菌的腫瘤通常含有特定細(xì)菌，含有馬拉色菌的腫瘤往往含有其他細(xì)菌[1,19]。相關(guān)研究表明，通過(guò)建立小鼠模型，模擬人體惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，探討真菌與腫瘤的相互關(guān)系，結(jié)果顯示，真菌消融對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展具有促進(jìn)作用，而馬拉色菌（不是念珠菌、酵母菌或曲霉菌）的附屬種群對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展提供有利因素[1,19]，這些方面的研究為微生物對(duì)腫瘤的影響提供了證據(jù)支持。

研究表明，共生狀態(tài)細(xì)菌和真菌與放療后的抗腫瘤免疫作用呈負(fù)相關(guān)[20]，共生細(xì)菌的消融將會(huì)導(dǎo)致共生狀態(tài)真菌種群的擴(kuò)大，通過(guò)抗生素介導(dǎo)的共生真菌消融通過(guò)抑制抗腫瘤T 細(xì)胞的作用，促進(jìn)促腫瘤巨噬細(xì)胞的作用，即共生狀態(tài)的真菌促進(jìn)腫瘤細(xì)胞抵抗機(jī)體的免疫反應(yīng)，降低了惡性腫瘤細(xì)胞對(duì)放療的敏感性。

3.1 胰腺導(dǎo)管腺癌

Aykut 等[1]通過(guò)口服強(qiáng)飼法使用綠色熒光蛋白（green fluorescent protein，GFP）標(biāo)記的釀酒酵母控制攜帶腫瘤的小鼠，結(jié)果顯示，腸腔內(nèi)的真菌可以遷移至胰腺；為探究真菌生態(tài)失調(diào)對(duì)腫瘤進(jìn)展的影響，在LSL-KrasG12D 模型中使用口服兩性霉素B 消融了真菌組，結(jié)果顯示，Kras 誘導(dǎo)的炎癥導(dǎo)致真菌生態(tài)失調(diào)，進(jìn)而通過(guò)識(shí)別真菌病原體并激活MBL-C3 級(jí)聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。胰腺導(dǎo)管腺癌內(nèi)含有大量馬拉色菌，通過(guò)甘露糖結(jié)合凝集素（mannose-binding lectin，MBL）結(jié)合真菌壁聚糖以激活補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)[1]，而瘤外區(qū)室中的MBL 或C3缺失或腫瘤細(xì)胞中的C3a 受體消融對(duì)胰腺發(fā)展為惡性腫瘤具有反向保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)表明，致病真菌通過(guò)MBL 激活驅(qū)動(dòng)補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)來(lái)促進(jìn)胰腺導(dǎo)管腺癌的發(fā)生發(fā)展，而由抗生素介導(dǎo)的真菌消融，促進(jìn)了惡性腫瘤對(duì)化療的敏感性。

3.2 腸道遠(yuǎn)端化療后的抗腫瘤免疫反應(yīng)

研究報(bào)道，萬(wàn)古霉素作用于腸道的革蘭陽(yáng)性菌，可促進(jìn)放療誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)和腫瘤生長(zhǎng)抑制[9]。這種協(xié)同作用依賴于TAA 向細(xì)胞溶解性CD8+T 細(xì)胞的交叉呈遞和γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）的作用，IFN-γ在激活細(xì)胞免疫反應(yīng)并隨后刺激抗腫瘤免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，也可以抑制腫瘤組織中的新生血管生成，誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞凋亡和/或刺激促炎M1 型巨噬細(xì)胞的活性以抑制腫瘤進(jìn)展，用低劑量IFN-γ治療的腫瘤獲得轉(zhuǎn)移性，而用高劑量IFN-γ治療的腫瘤發(fā)生腫瘤消退。究其原因，由耗竭萬(wàn)古霉素的腸道細(xì)菌產(chǎn)生的代謝物——丁酸導(dǎo)致，萬(wàn)古霉素通過(guò)遠(yuǎn)隔效應(yīng)增強(qiáng)化療介導(dǎo)的局部和全身抗腫瘤反應(yīng)。簡(jiǎn)而言之，通過(guò)消除萬(wàn)古霉素敏感菌可增強(qiáng)惡性腫瘤對(duì)放療的反應(yīng)[9]。

3.3 黑色素瘤

Dectin-1 是一種C 型凝集素[21-22]，能識(shí)別來(lái)自真菌病原體（包括念珠菌）的1，3-b-葡聚糖，參與抗真菌免疫應(yīng)答的啟動(dòng)。Shiao 等[20]通過(guò)建立黑色素瘤小鼠模型發(fā)現(xiàn)，共生真菌通過(guò)抑制抗腫瘤T 細(xì)胞，促進(jìn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞抵抗機(jī)體免疫反應(yīng)，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞通過(guò)Dectin-1 介導(dǎo)的機(jī)制感知宿主體內(nèi)真菌[22-23]?；蛐?組織表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，Dectin-1Y238X 多態(tài)性在Dectin-1中創(chuàng)建了一個(gè)過(guò)早停止密碼子[21,24]，Dectin-1 的遺傳減量與抗真菌對(duì)放療的作用呈負(fù)相關(guān)，這表明共生真菌靶向放療的療效增強(qiáng)依賴于Dectin-1 對(duì)真菌的感知機(jī)制，真菌微生物組調(diào)節(jié)細(xì)胞毒性治療后的免疫反應(yīng)，這種影響不同于細(xì)菌微生物組的影響，細(xì)菌的減少會(huì)導(dǎo)致共生真菌種群的擴(kuò)大，真菌和細(xì)菌共同形成了輻射誘導(dǎo)的治療性抗腫瘤免疫。

研究報(bào)道，使用抗真菌抗生素氟康唑或5-氟胞嘧啶聯(lián)合化療治療黑色素瘤，與單純采用抗真菌抗生素治療相比，采用抗真菌抗生素聯(lián)合化療治療可明顯減緩腫瘤生長(zhǎng)，延長(zhǎng)無(wú)特定病原體（specific pathogen free，SPF）環(huán)境小鼠的生存時(shí)間，并提高了存活率[20]?？拐婢股氐募尤雽?dǎo)致程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）+CD8+T 細(xì)胞、PD-1+CD4+T 細(xì)胞以及CD206+F4/80+抑制性巨噬細(xì)胞急劇減少[25]；化療聯(lián)合抗真菌抗生素治療使CD8+細(xì)胞頻率和數(shù)量顯著增加；這與真菌枯竭時(shí)更強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性T 細(xì)胞反應(yīng)一致[20]。

研究證明，真菌菌群的消融可以通過(guò)改變放療后的腫瘤內(nèi)免疫抑制水平，以Dectin-1 依賴的方式影響遠(yuǎn)處放療誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫應(yīng)答[20,26]。真菌可以幫助形成炎癥反應(yīng)，主要通過(guò)識(shí)別受體（包括C型凝集素受體，如Dectin-1、甘露糖結(jié)合受體和Nod樣受體）對(duì)真菌特異性產(chǎn)物的感知，促進(jìn)機(jī)體的輔助性T 細(xì)胞2（helper T cell 2，Th2）免疫反應(yīng)[27]。共生真菌對(duì)Dectin-1 敏感會(huì)降低化療的療效，有研究利用Dectin-1缺陷的小鼠，發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有Dectin-1 介導(dǎo)的情況下，在放療中添加抗真菌抗生素的效果會(huì)消失，Dectin-1 缺乏增強(qiáng)了對(duì)化療的反應(yīng)，類似于抗真菌抗生素給藥。單獨(dú)缺乏Dectin-1 與單獨(dú)給抗真菌抗生素類似，對(duì)腫瘤生長(zhǎng)沒(méi)有影響[28]。

4 小結(jié)與展望

研究結(jié)果表明，真菌可負(fù)性調(diào)控放療后的抗腫瘤免疫反應(yīng)，抗生素介導(dǎo)的真菌消融或分離真菌可增強(qiáng)放療后腫瘤對(duì)輻射的反應(yīng)性，而抗生素導(dǎo)致的細(xì)菌耗竭會(huì)降低化療后腫瘤對(duì)輻射的反應(yīng)性，這些與共生真菌過(guò)度生長(zhǎng)有關(guān)，而細(xì)菌可在放療后促進(jìn)機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)[29]。細(xì)菌可以積極影響腫瘤的放療免疫反應(yīng)，涉及增強(qiáng)抗腫瘤治療的療效和預(yù)防炎癥過(guò)程，包括放療不良反應(yīng)。在放化療有反應(yīng)者和無(wú)反應(yīng)者中發(fā)現(xiàn)了腸道菌群的多樣性[30]。

微生物群對(duì)免疫穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，并為細(xì)菌和真菌病原體提供競(jìng)爭(zhēng)性屏障?，F(xiàn)今各種研究百花齊放，很多研究還不明確，究其原因，微生物的種類繁多，細(xì)菌、真菌、病毒等有不同的分型，某種特定細(xì)菌、真菌對(duì)某種腫瘤細(xì)胞的放療反應(yīng)是具有積極還是消極的調(diào)節(jié)作用有待進(jìn)一步研究。并且，具有影響作用的是細(xì)菌或者真菌自身的某一結(jié)構(gòu)還是其產(chǎn)生的分泌物，或是因?yàn)橄嗷ス采鸬哪?？怎樣獲得相應(yīng)疾病所對(duì)應(yīng)的細(xì)菌或者真菌并用來(lái)調(diào)節(jié)放療后反應(yīng)？很多腫瘤內(nèi)查到有馬拉色菌、Dectin-1 系相關(guān)物質(zhì)，是否可以通過(guò)這些發(fā)現(xiàn)來(lái)尋找新的藥物作用靶點(diǎn)？需要探索的微生物種類以及它們自身或代謝產(chǎn)物與人類健康的關(guān)系還有很多未知領(lǐng)域，有待進(jìn)一步探究。