朱長(zhǎng)真，李元新

清華大學(xué)附屬北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院胃腸外科 清華大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，北京 102218

近年來，惡性腫瘤發(fā)病率顯著提高，全球每年新發(fā)惡性腫瘤1400萬例，預(yù)計(jì)2030年將超過2300萬例[1]。放射治療(以下簡(jiǎn)稱放療)一直是惡性腫瘤綜合治療的重要組成部分，盡管放射技術(shù)取得極大進(jìn)步，但放射對(duì)周圍健康組織的損傷仍是放療主要并發(fā)癥。放射敏感細(xì)胞一般未分化、分裂迅速、代謝活性高[2-3]，這使腸道(腸道干細(xì)胞)成為僅次于骨髓、易受放射損傷的器官。隨著放療患者數(shù)量增加及存活率提高，腸道放射損傷發(fā)生率將顯著增加[4]。

由于診斷標(biāo)準(zhǔn)缺乏共識(shí)且患者對(duì)放射性腸炎(radioactive enteritis，RE)癥狀報(bào)告不足，RE真實(shí)發(fā)病率尚不清楚。據(jù)報(bào)道，腹部放療前幾周，90%患者出現(xiàn)胃腸不適[5-6]，難辨梭狀芽孢桿菌感染率隨之上升[7]。3%～10% 患者出現(xiàn)嚴(yán)重放射性腸損傷[5，8-10]，其中1/3需要手術(shù)治療，死亡率10%～22%[9，11-12]。研究表明，腸道微生態(tài)在RE發(fā)病中起關(guān)鍵作用，環(huán)境對(duì)于腸道微生態(tài)的影響遠(yuǎn)大于個(gè)體遺傳背景[13-14]。了解RE發(fā)病與腸道微生態(tài)的關(guān)系，通過改變環(huán)境進(jìn)而影響腸道微生物群，可能獲得潛在治療效益。

放射改變腸道菌群構(gòu)成及計(jì)數(shù)

成年人腸道內(nèi)定植菌群達(dá)400～500種，約1014個(gè)集落形成單位，遍布整個(gè)消化道，包括需氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌。成人腸道代表微生物群是硬桿菌(38.8%)和擬桿菌(27.8%)，放線菌(8.2%)和變形桿菌(2.1%)比例較小[15-16]。成人腸道菌群構(gòu)成相似并具穩(wěn)定性。放射可使腸道微生物群發(fā)生顯著改變[17-22]，且改變程度存在明顯個(gè)體差異。

Johnson等[23]研究發(fā)現(xiàn)，接受放射2 h后，小鼠需氧菌數(shù)量明顯下降；16 h后，腸桿菌、乳酸桿菌數(shù)量顯著下降。Jahraus等[24]同樣發(fā)現(xiàn)，經(jīng)550Gy全身照射后，小鼠糞便中總細(xì)菌數(shù)、腸鏈球菌、乳酸桿菌、革蘭氏陰性厭氧菌、擬桿菌數(shù)量明顯下降。人體腸道菌群存在同樣變化：Manichanh等[20]發(fā)現(xiàn)，放射可造成人體糞便菌群構(gòu)成及計(jì)數(shù)發(fā)生明顯變化，其改變情況與放射相關(guān)腹瀉存在相關(guān)性。切爾諾貝利核事故導(dǎo)致附近兒童盲腸內(nèi)腸桿菌、腸球菌、乳酸菌和雙歧菌顯著減少[25]。另有研究顯示，放射可導(dǎo)致腸道疣微菌門、擬桿菌門和變形菌門增多，厚壁菌門和放線菌門減少，但其變化程度可能會(huì)因位置而異，如擬桿菌門在大腸內(nèi)增加4%，小腸內(nèi)則增加18%[19]。

盡管上述研究證實(shí)了放射對(duì)腸道微生物群的干擾，但它們?nèi)晕搓U明微生物群與腸道放射損傷的相關(guān)性。

益生菌可預(yù)防RE發(fā)生、緩解RE癥狀

大多數(shù)益生菌屬于乳酸誘導(dǎo)菌(乳酸桿菌、鏈球菌和雙歧桿菌)，是腸道正常菌群[26-27]。益生菌能誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞、腸細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子[28]。目前益生菌用于治療腸道菌群失調(diào)、炎性腸病、RE相關(guān)腹瀉等。動(dòng)物研究表明，益生菌能競(jìng)爭(zhēng)黏附于腸壁而抑制致病菌，對(duì)RE有預(yù)防作用[29]。含乳酸桿菌的益生菌可降低放射小鼠內(nèi)毒素水平及假單胞菌菌血癥發(fā)生率，減輕腸道損傷[29-32]。含鼠李糖乳桿菌的益生菌可降低放射細(xì)胞凋亡率[33]。Ki等[32]研究表明，益生菌對(duì)15Gy以下造成的小腸絨毛縮短有預(yù)防作用。

腹瀉是RE患者較常見的臨床癥狀，可給予抗生素、硫糖鋁、消炎藥(美沙拉嗪)、谷氨酰胺、奧曲肽、蛋白水解酶和高壓氧治療[26，34]，但效果欠佳[35]。研究表明，益生菌在降低RE相關(guān)腹瀉發(fā)生率、緩解腹瀉程度方面效果顯著。2002年，Delia等[36]關(guān)于VSL#3益生菌預(yù)防RE相關(guān)腹瀉的研究指出，與安慰劑組相比，VSL#3組腹瀉發(fā)生率更低，每天排便次數(shù)更少，發(fā)生腹瀉到使用洛哌丁胺控制腹瀉的時(shí)間更長(zhǎng)。2007年，Delia等[26]在一項(xiàng)納入490例術(shù)后盆腔放療患者的臨床隨機(jī)對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌+雙歧桿菌+嗜熱鏈球菌三聯(lián)菌在降低腹瀉發(fā)生率、緩解腹瀉嚴(yán)重程度、腹瀉造成放療中斷病例數(shù)、腸蠕動(dòng)次數(shù)以及洛哌丁胺用藥時(shí)間等方面明顯優(yōu)于對(duì)照組。2008年，Giralt等[35]關(guān)于含酪乳桿菌DN-114 001益生菌飲料是否可降低婦科惡性腫瘤患者RE相關(guān)腹瀉發(fā)生率的研究表明，益生菌飲料對(duì)RE相關(guān)腹瀉發(fā)生率無影響，但可顯著延遲腹瀉形成時(shí)間。2010年，Chitapanarux等[37]也得出類似結(jié)論，益生菌(乳酸菌+雙歧桿菌)可預(yù)防盆腔放療患者RE相關(guān)腹瀉的發(fā)生?；谀壳坝邢薜?、小樣本研究，益生菌在預(yù)防放療相關(guān)腹瀉中推薦應(yīng)用級(jí)別為C[38]。在推薦級(jí)別升級(jí)之前，需要更多隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)評(píng)估益生菌安全性與有效性。

糞便移植對(duì)腸道放射損傷具有一定治療作用。2018年，我國(guó)報(bào)道迄今第1例糞菌移植顯著緩解難治性RE的病例充分說明了腸道菌群在RE治療中的作用[39]。Cui等[40]研究顯示，將對(duì)照小鼠糞便移植到放射暴露小鼠可明顯改善腸道損傷，提高存活率。目前關(guān)于微生物群移植治療放射急性腸損傷的療效研究正在進(jìn)行，在該研究中，放射腸損傷患者將接受3次選擇性微生物群移植，隨后隨訪4周，屆時(shí)將通過各種方式進(jìn)行療效評(píng)估，研究結(jié)果值得期待[41]。

雖然益生菌在RE治療中效果確切，但其畢竟是活菌，仍有造成宿主感染可能。有研究稱，益生菌存在造成全身感染的可能[42]。所以，在給免疫功能低下、腸道出血的患者注射活細(xì)菌時(shí)，應(yīng)極其慎重并事先做好預(yù)防措施。

腸道微生物群可加重腸道放射性損傷

腸道微生物群也可加重放射腸損傷的形成過程。Gerassy-Vainberg等[43]研究證明，人上皮細(xì)胞(HT29細(xì)胞系)與放射性直腸炎小鼠糞便細(xì)菌懸浮液共培養(yǎng)可使白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β含量明顯升高(臨床應(yīng)用IL-1受體拮抗劑Anakina可有效改善放射對(duì)損傷和炎癥的影響)；對(duì)照小鼠糞便細(xì)菌則不能。將放射性直腸炎和對(duì)照小鼠糞便菌懸液分別輸送至正常無菌小鼠體內(nèi)，接受放射性直腸炎小鼠糞便細(xì)菌懸浮液的正常無菌小鼠表現(xiàn)出更嚴(yán)重的腸道損傷，這與右旋糖酐硫酸鈉(dextran sulfate sodium，DSS)誘導(dǎo)無菌小鼠發(fā)生的化學(xué)性直腸炎相似。

Crawford等[44]研究也發(fā)現(xiàn)，與普通小鼠相比，無菌小鼠抗放射能力更強(qiáng)，即在同等放射劑量下，無菌小鼠小腸絨毛間質(zhì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞凋亡率及個(gè)體死亡率均明顯低于普通小鼠。這可能是因?yàn)榉派淦茐牧四c道結(jié)構(gòu)及免疫功能，使腸道致病菌更易侵犯機(jī)體組織，加重腸道損傷。

腸道菌群發(fā)揮保護(hù)作用的信號(hào)通路

目前，已發(fā)現(xiàn)較為重要的信號(hào)通路是Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)。TLR是一種蛋白質(zhì)，由巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及上皮細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞表達(dá)，配體主要為細(xì)菌或其組分，在先天免疫中發(fā)揮重要作用。研究表明，放射前注射TLR5配體CBLB502(鞭毛蛋白)可降低小鼠和靈長(zhǎng)類動(dòng)物腸隱窩細(xì)胞及固有層細(xì)胞凋亡率[45]，即鞭毛蛋白或CBLB502-TLR5途徑。放射前注射TLR9配體胞苷-磷酸-鳥苷(cytidine-phosphate-guanosine，CpG)可通過MyD88信號(hào)依賴通路減輕小鼠放射腸損傷[46]，即CpG-TLR9途徑。此外，激活TLR2和TLR4受體也可抵抗放射損傷，即脂多糖-TLR4途徑[47]和乳酸桿菌-TLR2途徑[33]。細(xì)菌鞭毛蛋白、CpG、脂多糖均為腸道細(xì)菌重要組分，以上述物質(zhì)為主要成分的腸道定殖菌如大腸桿菌、變形桿菌是否具有腸道放射保護(hù)作用，臨床上尚缺乏大樣本隨機(jī)對(duì)照研究證實(shí)。

腸道菌群還可通過激活TLR，調(diào)節(jié)Apex2、Gadd45B和Rad21等DNA損傷修復(fù)相關(guān)基因的表達(dá)，減輕腸道黏膜損傷[48]。TLR通路同樣能加強(qiáng)上皮細(xì)胞緊密連接的完整性，抑制腸道炎癥，維持腸道穩(wěn)態(tài)[49]。細(xì)菌及其產(chǎn)物也可通過AP-1蛋白保護(hù)腸道上皮細(xì)胞免受放射誘導(dǎo)凋亡[50]。腸道菌群還能通過夠激活免疫通路，維持免疫細(xì)胞平衡以及緩解腸道黏膜屏障損害，抵抗放射性腸道損害[51]。

另一方面，TLR3、TLR4激活似乎能加重腸道輻射損傷。輻照前注射TLR3配體poly I：C(病毒中天然存在)可加重胃腸道損傷。TLR3基因敲除后的小鼠表現(xiàn)出腸上皮細(xì)胞凋亡下降和腸隱窩存活率升高的抗放射特性。TLR4拮抗劑C34預(yù)處理可減少放射誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷和死亡[1]。

總之，腸道微生物群與放射性腸損傷的關(guān)系極其復(fù)雜，不是腸道單一細(xì)菌與單一細(xì)胞作用的結(jié)果。此外，TLR配體的研究是通過全身注射TLR激動(dòng)劑和全身照射或局部照射進(jìn)行的，全身照射對(duì)全身免疫系統(tǒng)也有影響。因此，這些化合物在放射性腸損傷中放射防護(hù)作用是繼發(fā)于它們對(duì)全身免疫系統(tǒng)的影響也未可知。

腸道菌群未來發(fā)展趨勢(shì)

放射治療、放射性損傷、腸道菌群之間關(guān)系復(fù)雜。雖然益生菌預(yù)防、治療放射性腸損傷的有效性得到確認(rèn)，但目前對(duì)腸道菌群的了解尚不能對(duì)現(xiàn)有研究結(jié)果、臨床現(xiàn)象做出充分解釋，這可能與腸道微生態(tài)的復(fù)雜性、作用的網(wǎng)絡(luò)化有關(guān)。因此，對(duì)腸道菌群研究，要從單一菌種的研究逐步過渡到對(duì)多菌群、多信號(hào)通路的相互作用研究，并不斷深入，希望在未來，能夠高效、精確地利用腸道菌群預(yù)防和治療腸道放射損傷和其他疾病。