張 磊，劉 超

糞菌移植與肝癌

張 磊，劉 超

肝癌；腸道菌群；糞菌移植

人體胃腸道棲息著大量的、種類繁多的微生物，其中最主要的是細(xì)菌，我們稱之為腸道菌群。作為人體最復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)之一，腸道菌群對人類健康有著重要的影響。通過與腸粘膜相互作用，腸道菌群參與機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)的新陳代謝和免疫調(diào)節(jié)等過程[1]。不僅如此，腸道菌群和人體疾病的發(fā)生發(fā)展亦有重要的聯(lián)系[2]。腸道菌群失調(diào)不僅打破了所處腸道微環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡，直接導(dǎo)致腸道疾病，而且可以間接影響到遠(yuǎn)隔器官的病理生理變化[3-5]。腸道與肝臟在解剖和功能上存在著緊密聯(lián)系，腸道微生態(tài)失衡與肝臟疾病的發(fā)展密切相關(guān)。越來越多的研究表明腸道與肝臟之間的相互作用參與到包括肝癌在內(nèi)的慢性肝病的發(fā)展過程[6-8]，但其與肝癌的關(guān)系至今尚無定論。

1 腸道菌群與肝臟

1.1 腸粘膜屏障 腸粘膜屏障是指腸道能夠阻止腸內(nèi)有害物質(zhì)穿過腸粘膜進(jìn)入其他組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能的總和[9，10]。正常腸粘膜屏障由完整的彼此緊密連接的腸粘膜上皮、腸道粘液層、潘氏細(xì)胞（Paneth cells）和杯狀細(xì)胞（Goblet cells）、腸粘膜淋巴組織和腸道內(nèi)漿細(xì)胞分泌型免疫球蛋白（IgA）等構(gòu)成[10]。腸道菌群與腸道形成了一個(gè)相互依賴、相互作用的微生態(tài)系統(tǒng)。在通常情況下，腸道內(nèi)微生物群構(gòu)成一個(gè)對抗病原體的重要的保護(hù)屏障。當(dāng)腸道微生態(tài)的穩(wěn)定性遭到破壞后，可導(dǎo)致腸道中潛在病原體的入侵和異位定植。

1.2 腸道穩(wěn)態(tài) 腸道穩(wěn)態(tài)是宿主（人體腸黏膜屏障）、腸道內(nèi)環(huán)境（腸道微生物群）、營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物等相互作用所構(gòu)成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，而這種穩(wěn)態(tài)對維持正常生理功能、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫以及拮抗病原微生物異位定植等方面都發(fā)揮了重要作用。腸道微生物與宿主之間處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，兩者能夠和諧共生，而一旦這樣的平衡被打破，便會(huì)對人體造成損害。

1.3 “腸-肝軸” 腸道與肝臟之間存在解剖和功能方面的緊密聯(lián)系。肝臟在通過門靜脈獲得營養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，也吸收了腸道細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物。腸道菌群的代謝產(chǎn)物通常都會(huì)被肝臟代謝，同時(shí)這些代謝產(chǎn)物還可以影響肝細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞（Kupffer cells）和肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cells，HSCs）等的活性[11，12]。此外，腸道菌群的種類和數(shù)量的變化還可以導(dǎo)致腸道通透性的增加以及腸源性內(nèi)毒素的吸收，這個(gè)過程反過來又可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞變性。腸道菌群是膽汁酸肝腸循環(huán)的關(guān)鍵，它們能將肝臟排入腸道的初級膽汁酸轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭壞懼?，彌補(bǔ)肝細(xì)胞合成膽汁酸能力的不足。研究人員把腸道和肝臟之間的這種相互作用稱為“腸-肝軸（gut-liver axis）”[13]?！澳c - 肝軸”的概念已擴(kuò)展至代謝、免疫、腫瘤等諸多領(lǐng)域[14]。

2 腸道菌群促進(jìn)肝癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

腸道菌群和腸粘膜屏障改變在肝炎、肝硬化和肝癌的發(fā)病中可能發(fā)揮重要作用[15]。腸道菌群可通過多種途徑促進(jìn)肝癌發(fā)展。肝癌的發(fā)生被認(rèn)為是一個(gè)多因素、多途徑和長期作用的結(jié)果，其病理學(xué)基礎(chǔ)是各種致癌因素引起的慢性肝病，包括酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）、非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）、慢性病毒性肝炎和肝硬化等，約1/3肝硬化患者最終會(huì)發(fā)展為肝癌[16]。慢性肝病的晚期往往伴隨有腸粘膜屏障和腸道菌群的改變，部分早期慢性肝病患者亦存在腸道穩(wěn)態(tài)失調(diào)，也就是說腸道菌群的改變參與了慢性肝病的各個(gè)時(shí)期[7，17，18]。

2.1 微生物相關(guān)模式分子（microbiota-associated molecular patterns，MAMPs）-Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR（MAMP TLR）信號通路介導(dǎo) 慢性肝病影響了腸道菌群的組成以及腸粘膜屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整性，進(jìn)一步導(dǎo)致腸道穩(wěn)態(tài)失調(diào)和腸粘膜滲透性增加。目前，針對慢性肝病“腸-肝軸”功能變化的研究主要集中在細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的研究。肝癌患者血漿LPS水平顯著升高[19]，可以間接說明腸粘膜滲透性發(fā)生改變。LPS可通過特異性結(jié)合于TLR，促進(jìn)炎癥反應(yīng)。TLR作為模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）的一種，可以識別MAMPs，由其介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)過程可活化免疫細(xì)胞，上調(diào)炎癥介質(zhì)的表達(dá)[20]，不僅增加肝纖維化的嚴(yán)重程度，而且促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展[21]。相反，阻斷TLR信號通路可抑制這一過程的發(fā)生[8]。Yu[19]研究表明腸源性LPS在炎癥性肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。LPS通過與其受體TLR4結(jié)合，在炎癥細(xì)胞中可引起多種炎癥因子的分泌，促進(jìn)肝細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展。抑制腸道細(xì)菌的異位定植可能會(huì)改善肝硬化患者的肝功能，從而減少腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

TLR能表達(dá)于多種肝臟細(xì)胞類型，包括肝細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞和HSC等[22]。腸粘膜滲透性增加導(dǎo)致的血漿LPS水平升高可通過多種途徑促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展。研究表明，Kupffer細(xì)胞LPS/TLR信號通路的激活可導(dǎo)致TNF/IL-6依賴的肝細(xì)胞代償性增生，同時(shí)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和凋亡的發(fā)生[19]。此外，LPS/TLR的激活可增強(qiáng)肝癌細(xì)胞侵襲能力，促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）。

2.2 腸道穩(wěn)態(tài)失衡 越來越多的研究表明腸道穩(wěn)態(tài)失衡可以促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展[22]。肝癌動(dòng)物存在腸道穩(wěn)態(tài)的失衡，腸桿菌科等有害菌顯著增加，而乳酸菌（lactobacillus）和雙歧桿菌（bifidobacterium）等有益菌卻顯著減少[23，24]。不同慢性肝臟疾病腸道菌群構(gòu)成略有差異[25]，但這僅局限于小范圍內(nèi)的結(jié)果，缺乏大規(guī)模臨床研究進(jìn)一步證實(shí)。除此之外，通過研究發(fā)現(xiàn)上消化道腸道菌群的過度增殖可能增加了血漿LPS水平[26]，可能與小腸和肝臟的解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)。不僅如此，目前已經(jīng)明確肝硬化患者與健康人群口腔和十二指腸常駐菌群存在明顯差異[25，27]。Zhang[28]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)青霉素破壞的腸道穩(wěn)態(tài)促進(jìn)肝癌的發(fā)展，而益生菌的干預(yù)可起到一定的拮抗作用?？傊?，腸道菌群的構(gòu)成和數(shù)量的變化均可以促進(jìn)肝硬化的發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展。

肥胖和高脂飲食被認(rèn)為是肝癌的主要危險(xiǎn)因素之一，而越來越多的證據(jù)表明肥胖與腸道菌群相關(guān)[29]。那么，前者是否通過改變宿主腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能從而影響肝癌的發(fā)生發(fā)展呢？日本學(xué)者Yoshimoto研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食會(huì)改變腸道菌群的組成，導(dǎo)致脫氧膽酸（deoxycholic acid，DCA）的生成增多，加重細(xì)胞DNA的損傷，從而增加化學(xué)致癌物暴露小鼠肝癌的發(fā)生率[30]。

3 以腸道菌群為靶向的肝癌治療

目前，肝癌的治療仍以治療原發(fā)疾病為主，缺乏有效的治療方法來延緩肝癌的進(jìn)展。考慮到腸道菌群在慢性肝病和肝癌發(fā)病中的作用，以腸道菌群為靶向的治療方案，如益生菌（probiotics）、糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）等，給患者帶來了希望。針對腸道菌群的治療不僅降低了肝癌潛在的危險(xiǎn)因素，而且可以降低肝纖維化[31]、門靜脈高壓[32]、自發(fā)性腹膜炎[33]和肝性腦病[34]的發(fā)生率。然而，現(xiàn)有研究均以臨床前研究為主，缺乏證據(jù)級別更高的臨床試驗(yàn)研究。

3.1 糞菌移植 FMT是指將健康人糞便中的功能菌群移植到患者腸道內(nèi)，重建具有正常結(jié)構(gòu)和功能的腸道菌群微生態(tài)的過程[35]。FMT作為重建腸道微生態(tài)的有效方法，已廣泛應(yīng)用于艱難梭狀芽孢桿菌感染（clostridium difficile infection，CDI）引起的偽膜性腸炎（pseudomembranous colitis，PMC）[35，36]。因此，有科學(xué)家提出了靶向腸道微生態(tài)治療可能阻止肝癌進(jìn)展的科學(xué)設(shè)想[37]。Iida[38]發(fā)現(xiàn)腸道菌群可通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境來控制腫瘤的治療效果。肝癌作為一種慢性肝病，使用FMT是非常吸引人的防治策略。FMT在慢性肝病的治療中有效，可能通過恢復(fù)患者的腸道微生態(tài)平衡發(fā)揮作用。FMT同樣有利于延緩肝癌的進(jìn)展[39]，但尚缺乏有效的證據(jù)證明這一假設(shè)[22]。同樣，關(guān)于FMT是否可以引起慢性肝病患者腸道微生態(tài)的持續(xù)性改變?nèi)杂写M(jìn)一步研究。另外，需要特別注意的是，慢性肝病患者往往處于免疫抑制狀態(tài)，因此一旦考慮需要進(jìn)行此類治療時(shí)，篩查包括病毒在內(nèi)的病原體尤其重要。安全性問題仍然是我們首先需要考慮的，如果未來的研究能明確FMT過程中的有效成分，就會(huì)減少因FMT帶來的未知病原體感染，同時(shí)也更能夠讓醫(yī)生和患者接受該療法。如果這個(gè)問題得以解決，將有利于肝癌患者重建腸道微生態(tài)的研究。

3.2 益生菌的應(yīng)用 目前有多種種類的益生菌可以利用，但作用尚未明確[28]。通過調(diào)節(jié)腸道菌群，增加乳酸菌，抑制具有潛在致病能力的革蘭氏陰性菌的數(shù)量及其生長，就有可能改善肝硬化患者的肝臟功能。事實(shí)上，喂食乳酸菌的大鼠可以抵抗酒精性肝損傷[40]。在Child-PughB級或C級的肝硬化患者，利用乳酸菌為主的多種共生菌聯(lián)合療法能夠明顯改善肝功能[41]。

3.3 抗感染治療 各種致肝纖維化因素所引起的肝硬化與腸源性內(nèi)毒素（主要是LPS）密切相關(guān)。因此，研究抗內(nèi)毒素療法在肝癌的發(fā)生發(fā)展過程中的作用具有十分重要的意義。臨床上發(fā)現(xiàn)肝硬化患者血漿LPS水平持續(xù)增高，并在早期即顯著高于正常水平。應(yīng)用抗生素作用于肝癌動(dòng)物，在降低血漿LPS的水平的同時(shí)，可明顯抑制肝癌的發(fā)生發(fā)展[19]。在臨床工作中，盡管抗生素能夠有效降低內(nèi)毒素血癥，但因其嚴(yán)重的副作用如腎臟毒性，以及長期抗生素的治療引起的腸道菌群失調(diào)，其應(yīng)用受到了限制。3.4 TLR信號通路阻斷劑 TLR信號通路的活化可促進(jìn)腫瘤的生長，因此以TLR信號通路作為靶點(diǎn)進(jìn)行腫瘤免疫治療有廣泛的應(yīng)用前景。基于LPS特異性結(jié)合TLR，該類治療藥物可以分為抑制細(xì)菌LPS的藥物和直接作用于TLR本身的藥物。由于長期抑制TLR信號通路可造成機(jī)體的免疫抑制，所以到目前為止，針對TLR信號通路的治療尚未應(yīng)用于臨床患者，其安全性仍需進(jìn)一步評估。

4 結(jié)語

總之，腸道穩(wěn)態(tài)與肝癌的發(fā)生發(fā)展都密切相關(guān)。通過分析腸道菌群的組成分布、生理生化特征、相關(guān)功能、與宿主之間的相互關(guān)系等，可為后續(xù)研究腸道穩(wěn)態(tài)與肝癌的關(guān)系提供重要的理論依據(jù)。在我們考慮應(yīng)用調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的相關(guān)治療前，還需要開展更多的基礎(chǔ)和相關(guān)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究。

[1]Rooks MG，Garrett WS.Gut microbiota，metabolites and host immunity.Nat Rev Immunol，2016，16（6）:341-352.

[2]Schroeder BO，Backhed F.Signals from the gut microbiota to distant organs in physiology and disease.Nat Med，2016，22（10）:1079-1089.

[3]Schwabe RF，Jobin C.The microbiome and cancer.Nat Rev Cancer，2013，13（11）:800-812.

[4]Koeth RA，Wang Z，Levison BS，etal.Intestinalmicrobiota metabolism ofL-carnitine，a nutrientin red meat，promotes atherosclerosis.Nat Med，2013，19（5）:576-585.

[5]Zhu W，GregoryJC，OrgE，etal.Gutmicrobialmetabolite TMAO enhances platelet hyperreactivity and thrombosis risk.Cell，2016，165（1）:111-124.

[6]SchnablB，BrennerDA.Interactionsbetween the intestinal microbiome and liver diseases.Gastroenterology，2014，146（6）:1513-1524.

[7]TaoX，WangN，Qin W.Gutmicrobiotaand hepatocellular carcinoma.Gastrointest Tumors，2015，2（1）:33-40.

[8]Dapito DH，Mencin A，Gwak GY，et al.Promotion of hepatocellular carcinoma by the intestinal microbiota and TLR4.Cancer Cell，2012，21（4）:504-516.

[9]Turner JR.Intestinal mucosal barrier function in health and disease.Nat Rev Immunol，2009，9（11）:799-809.

[10]Peterson LW，Artis D.Intestinalepithelialcells:regulatorsof barrier function and immune homeostasis.Nat Rev Immunol，2014，14（3）:141-153.

[11]Jirillo E，Caccavo D，Magrone T，et al.The role of the liver in the response to LPS:experimentaland clinicalfindings.J Endotoxin Res，2002，8（5）:319-327.

[12]Haque TR，Barritt ASt.Intestinal microbiota in liver disease.Best Pract Res Clin Gastroenterol，2016，30（1）:133-142.

[13]Wiest R，Albillos A，Trauner M，et al.Targeting the gut-liver axis in liver disease.J Hepatol，2017，[ahead of print].

[14]Szabo G.Gut-liver axis in alcoholic liver disease.Gastroenterology，2015，148（1）:30-36.

[15]Mima K，Nakagawa S，Sawayama H，et al.The microbiome and hepatobiliary-pancreatic cancers.Cancer Lett，2017，402:9-15.

[16]El-Serag HB.Hepatocellular carcinoma.N Engl J Med，2011，365（12）:1118-1127.

[17]Fatima N，Akhtar T，Sheikh N.Prebiotics:A novel approach to treat hepatocellular carcinoma.2017，2017:6238106.

[18]Seki E，De Minicis S，Osterreicher CH，et al.TLR4 enhances TGF-beta signaling and hepatic fibrosis.NatMed，2007，13（11）:1324-1332.

[19]Yu LX，Yan HX，Liu Q，et al.Endotoxin accumulation prevents carcinogen-induced apoptosis and promotes liver tumorigenesis in rodents.Hepatology，2010，52（4）:1322-1333.

[20]O'Neill LA，Golenbock D，Bowie AG.The history of Toll-like receptors-redefining innate immunity. Nat Rev Immunol，2013，13（6）:453-460.

[21]Achiwa K，Ishigami M，Ishizu Y，et al.DSS colitis promotes tumorigenesis and fibrogenesis in a choline-deficient high-fat diet-induced NASH mouse model.Biochem Biophys Res Commun，2016，470（1）:15-21.

[22]Yu LX，Schwabe RF.The gut microbiome and liver cancer:mechanisms and clinicaltranslation.NatRev Gastroenterol Hepatol，2017，[ahead of print].

[23]Qin N，YangF，LiA，etal.Alterationsofthehuman gut microbiome in liver cirrhosis.Nature，2014，513（7516）:59-64.

[24]Wei X，Jiang S，Chen Y，et al.Cirrhosis related functionality characteristic of the fecal microbiota as revealed by a metaproteomic approach.BMC Gastroenterol，2016，16（1）:121.

[25]Chen Y，JiF，Guo J，etal.Dysbiosis ofsmallintestinal microbiota in liver cirrhosis and its association with etiology.Sci Rep，2016，6:34055.

[26]Bauer TM，Schwacha H，Steinbruckner B，et al.Small intestinal bacterialovergrowth in human cirrhosis is associated with systemic endotoxemia. Am J Gastroenterol，2002，97 （9）:2364-2370.

[27]Bajaj JS，Betrapally NS，Hylemon PB，et al.Salivary microbiota reflects changes in gutmicrobiota in cirrhosis with hepatic encephalopathy.Hepatology，2015，62（4）:1260-1271.

[28]Zhang HL，Yu LX，Yang W，et al.Profound impact of gut homeostasis on chemically-induced pro-tumorigenic inflammation and hepatocarcinogenesis in rats.J Hepatol，2012，57（4）:803-812.

[29]Hara E.Relationship between obesity，gut microbiome and hepatocellular carcinoma development. Dig Dis，2015，33 （3）:346-350.

[30]Yoshimoto S，Loo TM，Atarashi K，et al.Obesity-induced gut microbial metabolite promotes liver cancer through senescence secretome.Nature，2013，499（7456）:97-101.

[31]Zhu Q，Zou L，Jagavelu K，etal.Intestinaldecontamination inhibits TLR4 dependent fibronectin-mediated cross-talk between stellate cells and endothelial cells in liver fibrosis in mice.J Hepatol，2012，56（4）:893-899.

[32]Steib CJ，Hartmann AC，v Hesler C，et al.Intraperitoneal LPS amplifies portal hypertension in rat liver fibrosis.Lab Invest，2010，90（7）:1024-1032.

[33]Lutz P，Parcina M，Bekeredjian-Ding I，et al.Impact of rifaximin on the frequency and characteristics of spontaneous bacterial peritonitis in patients with liver cirrhosis and ascites.PLoS One，2014，9（4）:e93909.

[34]Bass NM，Mullen KD，Sanyal A，et al.Rifaximin treatment in hepatic encephalopathy. N Engl J Med，2010，362 （12）:1071-1081.

[35]Smits LP，Bouter KE，de Vos WM，et al.Therapeutic potential offecalmicrobiota transplantation.Gastroenterology，2013，145（5）:946-953.

[36]van Nood E，Vrieze A，Nieuwdorp M，et al.Duodenal infusion of donor feces for recurrent Clostridium difficile.N Engl J Med，2013，368（5）:407-415.

[37]Darnaud M，F(xiàn)aivre J，Moniaux N.Targeting gut flora to prevent progression of hepatocellular carcinoma.J Hepatol，2013，58（2）:385-387.

[38]Iida N，Dzutsev A，Stewart CA，et al.Commensal bacteria control cancer response to therapy by modulating the tumor microenvironment.Science，2013，342（6161）:967-970.

[39]Vrieze A，Van Nood E，Holleman F，et al.Transfer of intestinal microbiota from lean donorsincreasesinsulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome.Gastroenterology，2012，143（4）:913-916.e917.

[40]Nanji AA，Khettry U，Sadrzadeh SM.Lactobacillus feeding reduces endotoxemia and severity of experimental alcoholic liver（disease）.Proc Soc Exp Biol Med，1994，205（3）:243-247.

[41]Liu Q，Duan ZP，Ha DK，et al.Synbiotic modulation of gut flora:effect on minimal hepatic encephalopathy in patients with cirrhosis.Hepatology，2004，39（5）:1441-1449.

（收稿：2017-08-01）

（本文編輯：陳從新）

Fecal microbiota transplantation in primary liver cancer

Zhang Lei，Liu Chao.Department of Biliary-Pancreatic Surgery，Sun Yat-sen MemorialHospital，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510120，Guangdong Province，China

Hepatoma；Gut microbiota；Fecal microbiota transplantation

10.3969/j.issn.1672-5069.2017.06.004

510120廣州市中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院膽胰外科

張磊，男，29歲，博士研究生，E-mail:dw8316291@163.com

劉超，E-mail:mdliuchao@hotmail.com