樊逸夫，白曉敏，杜娟#

1解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)中醫(yī)系，上海 200433

2陸軍第九五二醫(yī)院婦產(chǎn)科，青海 816000

人類的腸道內(nèi)存在著大量、種類眾多的微生物群落，包括細(xì)菌、真菌、古生菌以及病毒。一個健康成人腸道內(nèi)的微生物總質(zhì)量可達(dá)1～1.5 kg，包含的細(xì)菌數(shù)量則可達(dá)1×1014個，是人類細(xì)胞總數(shù)的10倍以上[1-4]。腸道內(nèi)如此龐大的微生物群落構(gòu)成了一個極為復(fù)雜的集體，即腸道菌群[5]。腸道菌群與宿主的共存，形成了人體極為重要的微生態(tài)系統(tǒng)，更有學(xué)者稱其為重要的代謝“器官”[6-7]。腸道菌群在與宿主共生與進(jìn)化的過程中，參與許多非常重要的生理活動，包括：①合成人體所需的維生素、氨基酸；②促進(jìn)代謝轉(zhuǎn)化和有益的飲食成分的吸收；③與腸道免疫系統(tǒng)相互影響并促進(jìn)機(jī)體的免疫功能；④轉(zhuǎn)化或排泄有毒物質(zhì)；⑤抵御外來細(xì)菌的侵襲等[8-9]。腸道菌群的失調(diào)與人體的健康密切相關(guān)[10]，近年來，腸道菌群在腫瘤的發(fā)生機(jī)制及治療作用方面的研究是備受關(guān)注的熱點(diǎn)。本文就近幾年腸道菌群對腫瘤影響的研究進(jìn)展歸納總結(jié)如下。

1 膽汁酸與腸道厭氧菌

肝臟以膽固醇為原料合成初級膽汁酸，與甘氨酸或牛磺酸共軛，并經(jīng)過腸肝循環(huán)。雖然經(jīng)肝臟、膽囊與腸道系統(tǒng)的腸肝循環(huán)達(dá)到了約95%的有效率，但仍有5%的膽汁酸會脫離腸肝循環(huán)，經(jīng)腸道厭氧菌如類桿菌屬7α-羥化酶轉(zhuǎn)化為脫氧膽酸（deoxycholic acid，DCA）、石膽酸等次級膽汁酸[3,11]。次級膽汁酸已被證實(shí)與膽結(jié)石、結(jié)腸癌、肝癌的形成有關(guān)，結(jié)腸癌患者體內(nèi)的DCA明顯高于健康人[1,11-14]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，次級膽汁酸可以改變腸上皮細(xì)胞增殖、分化、凋亡的平衡，通過表皮生長因子受體、WNT/β-catenin等相關(guān)信號通路干擾腫瘤抑制，促進(jìn)腫瘤生長[5,9]。在對結(jié)腸癌細(xì)胞系HCT116的研究中發(fā)現(xiàn)，次級膽汁酸可抑制抑癌基因p53的翻譯、表達(dá)[3,15]。在肝癌中，次級膽汁酸被重新吸收后可以對肝臟造成損傷，包括DNA斷裂，進(jìn)而引發(fā)肝細(xì)胞老化，老化的肝細(xì)胞則會分泌促進(jìn)癌變的蛋白質(zhì)[16]。另一方面，有研究發(fā)現(xiàn)肝病患者小腸細(xì)菌過度生長的發(fā)生率較高，并且其發(fā)生率會隨著肝功能不全程度的加重而提高。肝細(xì)胞肝癌患者發(fā)生小腸細(xì)菌過度生長的機(jī)制可能與膽汁酸的缺乏有關(guān)[17]。此外，次級膽汁酸還可作用于基底細(xì)胞和化生上皮，分泌血管內(nèi)皮生長因子，加快腫瘤血管生成，利于腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移。

2 模式識別受體：Tolll樣受體 4

Toll樣受體（Toll like receptor，TLR）是一種模式識別受體，是近年來學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。TLR4信號通路的激活，可以增強(qiáng)抗腫瘤的免疫反應(yīng)。但TLR4還可激活腫瘤細(xì)胞中的核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）通路以產(chǎn)生炎性因子和趨化因子，從而促進(jìn)腫瘤的生成和轉(zhuǎn)移[7,18-19]。已有多個研究結(jié)果表明，TLR4信號通路的激活，與肝炎、肝硬化和肝癌的發(fā)生有著密切聯(lián)系[11,17,20]，該通路激活后，腫瘤細(xì)胞得到了有利于生存的微環(huán)境，逃避了機(jī)體的免疫攻擊，進(jìn)而起到了抑制肝癌細(xì)胞凋亡的效果。但給予一定的益生菌后，抑制現(xiàn)象可被減緩[21]。另一方面，在結(jié)直腸癌的研究中，模式識別受體與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[5]。炎癥小體是由模式識別受體參與組裝的多蛋白復(fù)合物，是機(jī)體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分。Elinav等[22]發(fā)現(xiàn)炎癥小體與腸道菌群的相互作用在腸道炎癥和腫瘤的發(fā)展中具有重要作用。缺失炎癥小體的小鼠表現(xiàn)出血清白細(xì)胞介素-18（interluekin-18，IL-18）水平降低和嚴(yán)重的結(jié)腸炎，同時伴隨普氏菌增多，引起腸道中C-C趨化因子配體5（C-C motif chemokine ligand 5，CCL5）的水平增高，進(jìn)而大量招募淋巴細(xì)胞分泌IL-6，最終引起腸道炎癥和結(jié)腸癌的發(fā)生[22]。

3 腸道菌群在環(huán)磷酰胺抗腫瘤免疫反應(yīng)中的作用

環(huán)磷酰胺（cyclophosphamide，CTX）是美國食品藥品管理局批準(zhǔn)的一種成功抗癌烷化劑。CTX由于其高免疫抑制特性，已被廣泛應(yīng)用于與其他抗腫瘤藥物的聯(lián)合療法[23]，在國內(nèi)，也已成為臨床常用的抗腫瘤藥物。有研究表明，CTX除了其自身具有的細(xì)胞毒性外，還可誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡，進(jìn)而引導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生自適應(yīng)抗腫瘤免疫反應(yīng)[24]；同時還可破壞免疫抑制性T細(xì)胞，協(xié)助輔助性T細(xì)胞1（T-helper 1，Th1）和Th17起到控制腫瘤細(xì)胞增殖的作用[25]。Viaud等[26]通過研究發(fā)現(xiàn)，CTX可以通過改變已建模的荷瘤小鼠小腸的腸道菌群組成，并誘導(dǎo)某些革蘭陽性細(xì)菌遷移至二級淋巴器官。遷移之后，這些革蘭陽性細(xì)菌會刺激致病性Th17（pathogenic Th17，pTh17）與記憶性 Th1免疫反應(yīng)的形成，從而提高CTX殺傷腫瘤的效果。然而，實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，無菌的荷瘤小鼠和已接種殺死革蘭陽性細(xì)菌抗生素的小鼠的pTh17免疫反應(yīng)明顯減弱，且小鼠腫瘤對CTX產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象。該研究還發(fā)現(xiàn)，通過對無菌小鼠或經(jīng)抗生素處理過的小鼠進(jìn)行過繼轉(zhuǎn)移pTh17細(xì)胞，小鼠體內(nèi)的CTX抗腫瘤效果則會被部分修復(fù)。上述研究表明，腸道菌群可以幫助形成抗腫瘤免疫反應(yīng)，增強(qiáng)CTX的抗腫瘤療效。

4 CpG寡核苷酸與腸道細(xì)菌

TLR9是免疫系統(tǒng)檢測微生物DNA內(nèi)非甲基化CpG基序的模式識別受體。一旦出現(xiàn)上述CpG基序，CpG寡核苷酸（oligonucleotide，ODN）即可結(jié)合漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞和B細(xì)胞上的TLR9，誘導(dǎo)腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等促炎性因子的釋放，促進(jìn)腫瘤出血性壞死，提高機(jī)體的免疫應(yīng)答反應(yīng)[24]。有研究表明，對于腫瘤患者，只有CpG-ODN與肽疫苗聯(lián)合應(yīng)用才能達(dá)到預(yù)計的抗腫瘤免疫反應(yīng)效果，而單獨(dú)使用CpG-ODN則無此反應(yīng)。但對于小鼠，則有明顯的不同。小鼠體內(nèi)的TLR9廣泛分布于髓系細(xì)胞，體內(nèi)注射CpGODN，特別是與抗白細(xì)胞介素-10抗體（anti-interleukin-10 antibody,a-IL-10 ab）聯(lián)合應(yīng)用時，可以有效針對移植性腫瘤。其機(jī)制與CpG-ODN刺激釋放促炎性因子，誘導(dǎo)腫瘤出血壞死有關(guān)。值得注意的是，無菌小鼠或是經(jīng)抗生素處理后的小鼠，則無法獲得相應(yīng)的抗腫瘤效應(yīng)。同時可以發(fā)現(xiàn)，對于上述菌群缺乏的小鼠，髓系細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)腫瘤出血壞死的IL-12與TNF的表達(dá)明顯減少。而一旦接種TLR4配體細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），又可恢復(fù)CpG-ODN的抗腫瘤效應(yīng)[27]。通過對聯(lián)合使用CpG-ODN和a-IL-10 ab的動物進(jìn)行菌群分析，可以發(fā)現(xiàn)不同的細(xì)菌種類與藥物的抗腫瘤效應(yīng)呈正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。例如，革蘭陰性菌Alistipes genera的豐度與TNF的產(chǎn)量呈正相關(guān)[28]。

Iida等[29]對荷瘤小鼠進(jìn)行CpG-ODN的抗腫瘤免疫治療，治療前小鼠已接受3種抗生素混合物[萬古霉素、亞胺培南和新霉素（ABX）]的治療，發(fā)現(xiàn)治療效果并不理想。研究結(jié)果表明抗生素作用顯著破壞了小鼠腫瘤細(xì)胞中CpG-ODN誘導(dǎo)型TNF的表達(dá)及白細(xì)胞產(chǎn)生的頻率，且TNF減少、活性氧簇產(chǎn)生不足，細(xì)胞毒性顯著降低，因此導(dǎo)致腫瘤治療效果減弱。為了驗(yàn)證治療效果是否與ABX有關(guān)，該研究隨后分別采用無菌荷瘤小鼠及SPF荷瘤小鼠接受CpG-ODN治療，結(jié)果表明無菌小鼠對于CpG-ODN的治療反應(yīng)明顯不如SPF荷瘤小鼠。而進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)使用外源性的TLR4激動劑（LPS）后，可改善ABX小鼠TNF的釋放情況，并能修復(fù)其腫瘤細(xì)胞中TNF的表達(dá)及白細(xì)胞產(chǎn)生的頻率，但上述現(xiàn)象在TLR4缺失的小鼠中并未發(fā)生。

上述研究結(jié)果表明，腸道菌群與CpG-ODN的抗腫瘤效果相關(guān)，強(qiáng)調(diào)了腸道菌群在腫瘤治療中的重要性。

5 經(jīng)腸道桿菌酵解形成的短鏈脂肪酸

短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFA）是腸道內(nèi)桿菌酵解未消化吸收的碳水化合物形成的代謝產(chǎn)物，包括乙酸、丙酸和丁酸等[30-32]?，F(xiàn)已有研究證明，SCFA具有抗腫瘤活性，且主要源于游離羧基和雙鍵[33]。SCFA的代謝產(chǎn)物丁酸是結(jié)腸和小腸上皮細(xì)胞的主要供能物質(zhì)，且是一種有效的組蛋白去乙酰化酶抑制劑，它被證實(shí)具有抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖的作用[34]。Bultman[35]闡述了由于腫瘤細(xì)胞內(nèi)存在Warburg效應(yīng)，因此腫瘤細(xì)胞會優(yōu)先利用糖類進(jìn)行無氧呼吸。如此丁酸鹽就會進(jìn)入腫瘤細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮其組蛋白去乙?；敢种苿┑淖饔茫瑥亩_(dá)到抗腫瘤作用。Singh等[36]發(fā)現(xiàn)丁酸鹽的抗癌機(jī)制與丁酸鹽受體109A相關(guān)，此受體同時也是煙酸受體，由NIACR1基因編碼。在NIACR1基因敲除小鼠的實(shí)驗(yàn)中，小鼠患炎癥和結(jié)直腸癌的風(fēng)險顯著增加[37]。Mangeney等[38]的研究表明，SCFA能誘導(dǎo)Treg細(xì)胞擴(kuò)張，產(chǎn)生抗炎因子IL-10，從而抑制結(jié)腸炎癥和癌變的發(fā)生。SCFA也會通過受體介導(dǎo)和受體依賴兩種機(jī)制影響宿主基因的表達(dá)模式，促進(jìn)細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡。相關(guān)研究顯示SCFA與其激活的GPR43可降低白血病細(xì)胞的增殖率[39]。

6 腸道細(xì)菌與免疫檢查點(diǎn)阻斷

近年來，免疫檢查點(diǎn)的研究使得臨床抗腫瘤治療取得了新的突破。其中，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4（cytotoxic T-lymphocyte associated antigen 4，CTLA4）、程序性死亡受體-1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱 PD-1）或程序性死亡受體配體-1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）是熱門的研究靶點(diǎn)[40-43]。這些靶點(diǎn)的抑制劑，如CTLA4單克隆抗體（anti-CTLA4 monoclonal antibody，aCTLA4 mAb）與PD-L1單克隆抗體（anti-PD-L1 monoclonal antibody，aPD-L1 mAb）的臨床應(yīng)用可增強(qiáng)機(jī)體對腫瘤的免疫反應(yīng)。已有研究報道，aCTLA4 mAb等抗體在治療晚期黑色素瘤、腎癌和肺癌中表現(xiàn)出顯著的臨床療效[44]。aCTLA-4 mAb可阻斷CTLA4與其配體相互作用，清除腫瘤微環(huán)境中的Treg細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的浸潤而清除腫瘤[23]。PD-1/PD-L1的動物實(shí)驗(yàn)表明PD-1通路參與了腫瘤的免疫逃逸，而aPD-L1 mAb可恢復(fù)抗腫瘤免疫反應(yīng)[45]。綜上所述，免疫檢查點(diǎn)的阻斷確實(shí)有效，然而以往的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要集中于免疫系統(tǒng)的研究，而現(xiàn)今已有更多的學(xué)者開始關(guān)注腸道菌群在其中發(fā)揮的作用。Vétizou等[46]發(fā)現(xiàn)，aCTLA4 mAb對無菌小鼠或經(jīng)抗生素處理后的荷瘤小鼠治療無效，這是因?yàn)閍CTLA4 mAb誘導(dǎo)腸道黏膜損傷，引起細(xì)菌移位及樹突狀細(xì)胞浸潤，樹突狀細(xì)胞的作用是增加aCTLA4 mAb的抗菌作用、抗腫瘤作用。如此說明腸道菌群可通過調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞功能控制aCTLA4 mAb的療效。通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，擬桿菌屬可顯著提高aCTLA4 mAb的療效[24]。而無菌小鼠對aCTLA4 mAb治療反應(yīng)的缺失可通過類桿菌的定植、脆弱擬桿菌多糖誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)或過繼性轉(zhuǎn)移脆弱擬桿菌特異的Th1細(xì)胞而修復(fù)。在另一項(xiàng)研究中，Sivan等[47]發(fā)現(xiàn)JAX小鼠和TAC小鼠中，有不同腸道菌群的同種小鼠皮下黑色素瘤的生長率存在顯著差異，而將兩種小鼠共同培養(yǎng)可消除免疫反應(yīng)的差異，結(jié)果提示腸道菌群的差異可能影響小鼠的抗腫瘤免疫反應(yīng)。通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的雙歧桿菌可增強(qiáng)PD-1/PD-L1抗體的抗腫瘤作用。綜上所述，隨著對腸道菌群在免疫檢查點(diǎn)抑制方面不斷的深入研究，抗腫瘤免疫治療有望得到新的突破。

7 過繼性細(xì)胞免疫治療

過繼性細(xì)胞免疫治療是將腫瘤內(nèi)具有抗腫瘤活性的淋巴細(xì)胞體外擴(kuò)增后輸入患者體內(nèi)直接殺傷或激發(fā)免疫反應(yīng)殺傷腫瘤細(xì)胞[43]。全身照射（total body irradiation，TBI）或大劑量化療可清除體內(nèi)的抑制性淋巴細(xì)胞，激活抗原呈遞細(xì)胞，促進(jìn)腸道菌群移位，升高血漿的LPS水平，從而通過TLR4信號通路增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤活性[24,33]。有研究表明，腸道菌群受到影響、血漿LPS被中和或TLR4遺傳缺陷的小鼠去除LPS后均會顯著降低TBI的腫瘤抑制作用[48]。

8 腸道菌群對鉑類、核苷類似物療效的影響

鉑類化合物是目前臨床常用的抗腫瘤化療藥物，如順鉑、奧沙利鉑等。Iida等[29]發(fā)現(xiàn)ABX可干擾鉑類化合物對小鼠皮下移植瘤的殺傷作用，且無菌小鼠比無特定病原菌小鼠對化療藥物的反應(yīng)更差。該結(jié)果提示腸道菌群對鉑類化合物的療效有著重要的影響。該研究認(rèn)為鉑類化合物的抗腫瘤作用可能是依賴腸道菌群驅(qū)動腫瘤浸潤髓源細(xì)胞釋放活性氧簇，從而誘導(dǎo)DNA損傷殺傷腫瘤細(xì)胞[29]。

核苷類似物是一類可干擾腫瘤細(xì)胞DNA合成的抗代謝藥物，主要用于抗病毒、提高機(jī)體免疫力、恢復(fù)肝功能。有研究報道腸道菌群代謝某些核苷類似物如卡培他濱、氟達(dá)拉濱后使其腫瘤殺傷毒性增強(qiáng)，但是克拉屈濱、吉西他濱等被腸道菌群代謝后活性明顯減低[49]。

9 小結(jié)與展望

綜上所述，腸道菌群不僅可以影響多種腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，而且在腫瘤的防治中起到至關(guān)重要的作用。然而，盡管現(xiàn)代研究對腸道菌群抗腫瘤的機(jī)制有了一定認(rèn)識，但仍有待進(jìn)一步深入研究，且從實(shí)驗(yàn)研究到臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化仍需廣大學(xué)者共同努力。