謝露，李勇

1貴州中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，貴陽(yáng) 550025

2貴州省人民醫(yī)院腫瘤科，貴陽(yáng) 550001

腸道微生物群包括細(xì)菌、古生菌、病毒和真菌，是寄生在人體腸道的全部微生物。腸道菌群主要由革蘭陰性擬桿菌、革蘭陽(yáng)性厚壁菌和放線菌組成，據(jù)報(bào)道，根據(jù)年齡、性別和宿主特征，人類細(xì)胞與細(xì)菌的比例為1∶1～1∶3[1]。腸道菌群位于腸道上皮屏障表面，含有3×1013個(gè)細(xì)菌，其中大部分與宿主共生[2]。腸道菌群的生理功能是調(diào)節(jié)機(jī)體新陳代謝、炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)[3]，當(dāng)腸道菌群失調(diào)時(shí)，一些細(xì)菌會(huì)迅速增殖并轉(zhuǎn)化為具有致病性的病原菌，如艱難梭菌或耐萬(wàn)古霉素的腸球菌[4]。腸道菌群的調(diào)節(jié)功能主要表現(xiàn)為調(diào)節(jié)屏障功能、維持黏膜免疫力穩(wěn)態(tài)、宿主細(xì)菌共存、防止病原體感染、限制病原微生物過(guò)量繁殖等。此外，腸道菌群還可以調(diào)節(jié)維生素合成和膳食纖維的新陳代謝。因此，腸道微生物、免疫細(xì)胞和黏膜屏障共同作用可維持腸上皮穩(wěn)態(tài)，共同調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)[5]。探討腸道菌群的變化規(guī)律對(duì)評(píng)價(jià)人類健康狀況、深入探討腫瘤發(fā)生機(jī)制、尋找新的治療靶點(diǎn)具有重要意義。

研究顯示，腸道菌群和女性生殖道微生物群間存在著某種相互交流的方式，這種交流方式影響著機(jī)體內(nèi)的生態(tài)平衡，腸道菌群失調(diào)在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[6]。宮頸癌是全球女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，近年來(lái)，隨著人們生活方式的改變，宮頸癌的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅女性生命健康。宮頸癌的發(fā)生機(jī)制很復(fù)雜，除遺傳因素外，社會(huì)環(huán)境因素也在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[7]。宮頸癌免疫療法已成為治療宮頸癌的有效方法，腸道菌群可以協(xié)助宮頸癌的免疫治療并達(dá)到一定的治療效果[8]。本文就腸道菌群與宮頸癌免疫治療的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 腸道菌群

1.1 腸道結(jié)構(gòu)

腸黏膜是由單一的上皮細(xì)胞層組成，上皮細(xì)胞層包括腸上皮細(xì)胞和上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了腸道菌群與免疫系統(tǒng)的相互作用[9]。Paneth細(xì)胞和杯狀細(xì)胞均位于腸上皮細(xì)胞層中，其功能為產(chǎn)生抗菌肽和黏液并覆蓋整個(gè)上皮層。腸固有層是包含Peyer’s斑塊和各種免疫細(xì)胞的結(jié)締組織層，包括抗原呈遞細(xì)胞（antigen-presenting cell，APC）、固有淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞。人體免疫系統(tǒng)最大的組成部分是腸道淋巴組織，在局部和全身免疫應(yīng)答中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[10]。

位于小腸和結(jié)腸的腸系膜引流淋巴結(jié)，稱為腸系膜淋巴結(jié)。在腸系膜淋巴結(jié)內(nèi)，共生菌通過(guò)激活適應(yīng)性免疫反應(yīng)來(lái)誘導(dǎo)幼稚T細(xì)胞分化。而模式識(shí)別受體介導(dǎo)的病原體相關(guān)分子模式（pathogenassociated molecular pattern，PAMP）用于誘導(dǎo) APC和樹突狀細(xì)胞的成熟，樹突狀細(xì)胞成熟后在腸系膜淋巴結(jié)中與幼稚T細(xì)胞匯合，繼續(xù)促使幼稚T細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育為CD4+T細(xì)胞，而CD4+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）和輔助性 T 細(xì)胞 17（helper T cell 17，Th17）均有維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)的作用，活化的T細(xì)胞在腸道穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。值得注意的是，細(xì)菌產(chǎn)生的代謝物短鏈脂肪酸會(huì)維持Treg、Th17細(xì)胞在腸道水平上的平衡，短鏈脂肪酸的功能依賴于其抑制組蛋白脫乙酰酶活性的能力，表明存在表觀遺傳調(diào)節(jié)機(jī)制[11]。Th17細(xì)胞位于腸道固有層并作為CD4+T細(xì)胞的特殊亞群，在防止病原菌感染方面發(fā)揮重要作用。Th17細(xì)胞產(chǎn)生的白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-17可誘發(fā)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生并釋放大量抗菌蛋白，導(dǎo)致Th17細(xì)胞在黏膜免疫中發(fā)揮作用，并可進(jìn)一步引起其他炎癥因子的釋放。在GF小鼠中，盡管Th17細(xì)胞明顯缺失，但它仍可以被一種特定的細(xì)胞菌株亞群誘導(dǎo)成為節(jié)段絲狀菌[2]。

1.2 腸道菌群的致癌機(jī)制

1.2.1 宿主細(xì)胞癌變 目前，臨床已經(jīng)證實(shí)，腸道微生物群會(huì)產(chǎn)生基因毒素、自由基和活性氧（reactive oxygen species，ROS），這些微生物會(huì)破壞宿主的DNA，改變細(xì)胞周期，加快腫瘤細(xì)胞增殖，破壞細(xì)胞死亡的正常生理過(guò)程，最終增加腫瘤的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[12]，如大腸桿菌和腸桿菌科產(chǎn)生的大腸桿菌素會(huì)破壞宿主細(xì)胞的雙鏈DNA，而卟啉單胞菌會(huì)產(chǎn)生破壞宿主細(xì)胞DNA的ROS[13]。細(xì)菌結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物與上皮間質(zhì)細(xì)胞和造血細(xì)胞相互作用產(chǎn)生的毒性促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，如脆性擬桿菌、核型芽孢桿菌和糞腸球菌產(chǎn)生的毒素，可改變細(xì)胞間的黏附作用，從而使靜止的上皮間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為移動(dòng)的間質(zhì)細(xì)胞。值得注意的是，上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是良性腫瘤向惡性腫瘤轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟。在結(jié)直腸癌患者中，細(xì)胞核的富集與炎性結(jié)腸黏膜細(xì)胞的DNA甲基化有關(guān)[14]。

1.2.2 促炎微環(huán)境 腸道微生物群在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，如乳酸桿菌、變形桿菌、艱難梭菌、腸球菌和脆弱擬桿菌均可通過(guò)刺激不同的免疫細(xì)胞發(fā)揮促炎和抗炎作用。腸道微生物激活炎癥反應(yīng)，主要是通過(guò)促進(jìn)促炎細(xì)胞的募集和細(xì)胞因子的釋放，來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而改變能量動(dòng)力學(xué)，最終導(dǎo)致DNA損傷，這些作用促使了腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移。Chung等[15]用產(chǎn)腸毒素脆弱擬桿菌定植APCMin小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脆弱擬桿菌毒素可在結(jié)腸上皮細(xì)胞中誘發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，這種級(jí)聯(lián)反應(yīng)是白細(xì)胞介素-17受體（interleukin-17 receptor，IL-17R）、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞癌變所必需的。IL-17R在結(jié)腸上皮細(xì)胞中的活化作用誘導(dǎo)了CXC趨化因子從近端到遠(yuǎn)端黏膜梯度[16]。因此，脆弱擬桿菌毒素可誘導(dǎo)結(jié)腸上皮細(xì)胞向黏膜Th17細(xì)胞發(fā)出致癌信號(hào)，并選擇性地激活遠(yuǎn)端結(jié)腸上皮細(xì)胞中的NF-κB，共同促進(jìn)遠(yuǎn)端結(jié)腸癌的發(fā)生。此外，腸道細(xì)菌還可以上調(diào)Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）的水平，激活相關(guān)炎癥信號(hào)通路NF-κB，釋放IL-6、IL-12、IL-17、IL-18 和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），從而引發(fā)腫瘤微環(huán)境中的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖、侵襲，最后抑制細(xì)胞的免疫功能[17]。

1.2.3 免疫穩(wěn)定性 在病理?xiàng)l件下，腸道微生物群受到干擾或腸黏膜防御屏障遭到損傷后，腸道微生物相關(guān)基因會(huì)刺激巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞生成促炎因子。隨后，這些細(xì)胞因子可激活免疫細(xì)胞破壞免疫穩(wěn)定性。腸道生態(tài)失調(diào)還會(huì)使淋巴細(xì)胞不自主地釋放細(xì)胞因子，從而導(dǎo)致慢性炎癥和腫瘤易感性，且生態(tài)失調(diào)的T淋巴細(xì)胞也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)慢性炎癥和腫瘤[18]。同時(shí)，抗炎細(xì)胞通過(guò)激活T細(xì)胞免疫受體和細(xì)胞黏附分子抑制受體，干擾自然殺傷細(xì)胞和T細(xì)胞的功能，并誘導(dǎo)β1-連環(huán)蛋白（β1-catenin）調(diào)節(jié)劑膜聯(lián)蛋白A1的表達(dá)，從而創(chuàng)造一個(gè)促進(jìn)腫瘤發(fā)生的免疫抑制環(huán)境，這一過(guò)程可導(dǎo)致結(jié)直腸癌[19]。此外，腸道微生物群的失調(diào)還會(huì)誘發(fā)某些惡性腫瘤，并影響機(jī)體對(duì)腫瘤治療的反應(yīng)，如化療、放療和免疫治療[20]。與野生小鼠相比，實(shí)驗(yàn)室小鼠缺乏特定病原體（specific pathogenfree，SPF），鑒于此，將野生小鼠的腸道微生物群遷移到實(shí)驗(yàn)室小鼠中，結(jié)果能夠形成長(zhǎng)期的免疫調(diào)節(jié)功能，即便歷經(jīng)幾代繁衍，這種功能依然保留。因此，腸道菌群有助于對(duì)抗病毒感染、突變和炎癥誘導(dǎo)的致癌效應(yīng)[21]。

1.2.4 代謝變化 腸道微生物參與了宿主的各種新陳代謝活動(dòng)，而腸道菌群失調(diào)則會(huì)改變脂質(zhì)代謝及相關(guān)的RNA表達(dá)而引發(fā)腫瘤[22]。有研究顯示，某些細(xì)菌代謝物（如短鏈脂肪酸或次級(jí)膽汁酸）和微生物相關(guān)的分子（如脂多糖和肽聚糖）會(huì)影響宿主的營(yíng)養(yǎng)攝取、代謝、腸道屏障和全身炎癥反應(yīng)，如梭狀芽孢桿菌Ⅺ可將初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸，發(fā)揮潛在的DNA損傷和致癌作用[23]。次級(jí)膽汁酸通過(guò)調(diào)控M3R和β-catenin信號(hào)通路來(lái)引發(fā)結(jié)腸癌，從而將正常結(jié)直腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為結(jié)直腸癌細(xì)胞。一些真菌及其菌屬在結(jié)腸中代謝膳食纖維和多糖產(chǎn)生乙酸，使乙酰輔酶A合成酶轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，該過(guò)程可刺激腫瘤細(xì)胞的合成代謝反應(yīng)，使腫瘤細(xì)胞得以生長(zhǎng)，如乳腺癌、卵巢癌和宮頸癌[24]。

同時(shí)，相關(guān)研究指出，腸道微生物群產(chǎn)生的代謝物對(duì)宮頸癌具有保護(hù)作用，已在基于細(xì)胞系的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭醒芯苛擞|發(fā)宮頸癌細(xì)胞系凋亡的主要機(jī)制，還提出了短鏈脂肪酸的保護(hù)作用[25]。短鏈脂肪酸可減少宮頸癌細(xì)胞的增殖，并表明使用益生菌會(huì)增加短鏈脂肪酸水平，在宮頸癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮抗腫瘤作用。

2 腸道菌群與宮頸癌

宮頸癌被認(rèn)為是全球女性惡性腫瘤病死的第四大常見原因[26]。由于缺乏篩查和預(yù)防計(jì)劃，浸潤(rùn)性宮頸癌是女性惡性腫瘤死亡的主要原因[27]。宮頸癌最常見的病因是高危人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染，HPV感染誘發(fā)宮頸癌的機(jī)制涉及E6和E7蛋白的表達(dá)[28]。其中E6蛋白參與各種蛋白質(zhì)的水解與降解過(guò)程并刺激端粒酶活性，防止細(xì)胞復(fù)制性衰老；E7蛋白通過(guò)與抑癌轉(zhuǎn)錄基因結(jié)合使其分解失活并產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄因子，最終導(dǎo)致細(xì)胞周期進(jìn)程失控[29]。

有研究在陰道微環(huán)境中分析了微生物組與HPV感染致癌能力間的相互作用。陰道內(nèi)生態(tài)失調(diào)也與HPV感染的高發(fā)病率和持久性相關(guān)，從而提高了宮頸上皮內(nèi)瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）和侵襲性宮頸癌的風(fēng)險(xiǎn)[30]。一項(xiàng)Meta分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌性陰道病與白色念珠菌、沙眼衣原體感染和HPV感染相關(guān)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌性陰道病與CIN的進(jìn)展有關(guān)[31]。陰道感染通過(guò)改變陰道pH值和黏液降解酶的作用導(dǎo)致上皮細(xì)胞失去完整性，從而增加HPV的致病作用[32]。Kwon等[33]使用霰彈槍測(cè)序技術(shù)對(duì)CINⅡ/Ⅲ級(jí)（n=17）、宮頸癌（n=12）和健康對(duì)照（n=18）的子宮頸宏基因組進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，宮頸癌患者的微生物群富含嗜堿菌、假熱衣原體和沃爾巴克菌，CINⅡ/Ⅲ級(jí)患者富含乳酸菌、葡萄球菌和內(nèi)斜念珠菌，健康對(duì)照者富含交替假單胞菌和冷桿菌。宮頸癌宏基因組顯示細(xì)菌產(chǎn)生的肽聚糖合成增加，并參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)以增強(qiáng)中性粒細(xì)胞活性，這是一種與癥狀性動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展相關(guān)的機(jī)制，這一機(jī)制與宮頸腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[34]。

目前關(guān)于腸道微生物群在宮頸癌中的潛在作用機(jī)制的研究較少。Wang等[35]發(fā)現(xiàn)，宮頸癌組（n=8）與對(duì)照組（n=5）的腸道菌群組成有顯著差異，在宮頸癌患者中，擬桿菌門是豐度最高的類群，而厚壁菌門的豐度相對(duì)較低。另一項(xiàng)研究對(duì)42例宮頸癌患者和46例健康對(duì)照者的糞便菌群進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示，宮頸癌患者中普雷沃菌屬、卟啉單胞菌屬和Dialister菌屬豐度較高，而健康對(duì)照者中擬桿菌屬、另枝菌屬和革蘭陰性擬桿菌屬豐度較高[36]。這兩項(xiàng)研究結(jié)果表明，腸道微生物群可以通過(guò)微生物相關(guān)的分子模型（microorganism associated molecular pattern，MAMP）介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和TLR激活影響宮頸癌的發(fā)生發(fā)展，但仍需臨床進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 腸道菌群與宮頸癌的免疫治療

免疫治療已成為抗腫瘤治療的一種新方法，可通過(guò)免疫系統(tǒng)發(fā)揮抗腫瘤作用。免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）作為一種新型的免疫治療藥物，在晚期惡性腫瘤的治療中效果顯著[37]。腸道菌群在宮頸癌的致癌機(jī)制中發(fā)揮著重要作用，既能調(diào)節(jié)雌激素水平和炎癥反應(yīng)，還能干擾碳水化合物代謝。腸道菌群失調(diào)所產(chǎn)生的毒素和代謝產(chǎn)物，會(huì)誘發(fā)惡性腫瘤進(jìn)展。因此，腸道菌群已成為腫瘤免疫治療的主要手段，其不僅可參與調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)，而且還協(xié)助優(yōu)化ICI的治療。最初，研究人員不確定共生菌群是否影響機(jī)體的自發(fā)免疫反應(yīng)，從而影響ICI的治療活性。為此，有研究從不同實(shí)驗(yàn)室選擇了具有相同基因型的黑色素瘤小鼠（TAC和JAX），并注意到TAC小鼠的黑色素瘤比JAX小鼠嚴(yán)重，在同樣的條件下喂食后，研究人員發(fā)現(xiàn)，TAC小鼠的腫瘤被抑制了；用兩只小鼠的糞便懸浮液喂養(yǎng)小鼠后，證實(shí)JAX小鼠的共生菌群具有抗腫瘤作用；最后，研究人員使用JAX小鼠糞便懸浮液與程序性死亡受體配 體 1（programmed celldeath 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）聯(lián)合治療，結(jié)果顯示，聯(lián)合治療的抗腫瘤效果明顯優(yōu)于ICI單獨(dú)使用，不僅延緩了腫瘤生長(zhǎng)，還增加了腫瘤特異性T細(xì)胞的應(yīng)答[38-39]。該研究明確證實(shí)了腸道菌群的抗腫瘤作用，可優(yōu)化和提高ICI的療效，提示其可作為ICI治療的輔助藥物。

在宮頸癌的治療中，除一線化療藥物聯(lián)合貝伐珠單抗外，其他治療選擇是有限的，二線單藥化療的有效率為15%～20%[40]，患者的中位總生存時(shí)間不足2年。持續(xù)性HPV感染可使宮頸癌在ICI中獲益，但迄今為止，單一ICI的治療結(jié)果并不理想。目前，程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）是宮頸癌免疫治療最有希望的免疫檢查點(diǎn)。Tao等[41]對(duì)12例宮頸癌組織進(jìn)行免疫組化檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，PD-L1可抑制宮頸癌細(xì)胞中T淋巴細(xì)胞的活化，在使用特異性封閉抗體下調(diào)PD-L1的表達(dá)后，T淋巴細(xì)胞的作用被抑制。因此，PD-1是抑制宮頸癌免疫應(yīng)答的關(guān)鍵分子，可介導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞的免疫逃逸。近年來(lái)，有研究探討35例宮頸癌放療患者腸道放療毒性與基線腸道微生物群間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，輻射毒性的增加與腸道微生物群多樣性的減少有關(guān)[42]。此外，雖然基線腸道多樣性不能預(yù)測(cè)治療結(jié)束時(shí)的腸道毒性，但在毒性較低的患者中發(fā)現(xiàn)了與梭狀芽孢桿菌屬相關(guān)的特征。放療可以在宮頸癌免疫治療前調(diào)節(jié)腸道菌群并提供一種替代方法，不僅可以提高宮頸癌患者的治療效果，還可以改善治療相關(guān)的毒性。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，腸道微生物群在腫瘤中的作用，使腸道菌群成為抗腫瘤治療的一個(gè)有希望的策略。既往臨床對(duì)腸道微生物群對(duì)腫瘤和免疫治療的影響進(jìn)行總結(jié)，但對(duì)其潛在機(jī)制仍不太了解。此外，關(guān)于如何調(diào)節(jié)腸道菌群以提高腫瘤免疫治療效果，仍有一些挑戰(zhàn)。目前尚不明確腸道微生物的哪種特殊成分最能提高抗腫瘤免疫反應(yīng)，哪種方法可以改善腸道菌群，必須在臨床試驗(yàn)中加以詳細(xì)檢測(cè)。只有全面了解這些相互作用，才能更好地調(diào)節(jié)腸道微生物群，以增強(qiáng)宿主的抗腫瘤免疫反應(yīng)，并可能改善免疫監(jiān)測(cè)。此外，未來(lái)的研究也需要闡明腸道菌群對(duì)宮頸癌免疫治療的直接和間接作用機(jī)制，從而建立一種基于靶向治療（特定飲食、益生菌）的腸道菌群調(diào)節(jié)的治療新方法。