田 夢(mèng)，武國(guó)兵，楊 錦，歐陽(yáng)晶，常 虹，劉 敏，鄭 亞，陳兆峰

1蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000 蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 2消化內(nèi)科 3甘肅省胃腸病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000

胃癌作為世界范圍內(nèi)一種發(fā)病率及死亡率均較高的癌癥[1]，其發(fā)病受眾多因素影響，如不良飲食習(xí)慣、吸煙/飲酒、家族遺傳等[2]。隨著幽門螺桿菌(Helicobacterpylori，HP)的發(fā)現(xiàn)及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展[3]，人們對(duì)胃內(nèi)菌屬的認(rèn)知水平逐漸提高，胃內(nèi)微生物群已被證明與胃癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[4]，其中腸型胃癌與HP感染關(guān)系密切。此類胃癌的發(fā)生發(fā)展遵循Correa級(jí)聯(lián)的多步驟過(guò)程，即從正常胃黏膜、淺表性胃炎、萎縮性胃炎、腸上皮化生、異型增生至胃癌的發(fā)展過(guò)程。但在HP陽(yáng)性人群中，僅1%～2%的感染者罹患胃癌[5]，且HP豐度在Correa模型中呈下降趨勢(shì)[6]，故HP與胃癌的關(guān)系仍有待進(jìn)一步探討。此外，胃內(nèi)非HP菌群在數(shù)量及種類方面也會(huì)隨病程進(jìn)展而發(fā)生變化，如新的菌屬定植及原有菌群的增多或減少，可能通過(guò)誘導(dǎo)慢性炎癥、氧化應(yīng)激、宿主免疫反應(yīng)失調(diào)或?qū)⑽葛つぶ械牡衔镛D(zhuǎn)化為N-亞硝基化合物等多種途徑發(fā)揮致癌作用[6-8]。因此，HP與胃內(nèi)非HP微生物群落的變化可能促進(jìn)了胃癌的發(fā)生發(fā)展。

1 人類健康胃部的微生物組成

胃內(nèi)微生態(tài)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，特別是下一代測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，顯著拓寬了人們對(duì)胃內(nèi)微生態(tài)研究的視野。一項(xiàng)對(duì)于消化道不同位置活躍菌群的研究發(fā)現(xiàn)，胃液中存在特定的瞬時(shí)微生物群落，與口腔和十二指腸部位的微生物群落密切相關(guān)，而與胃黏膜活檢組織中的微生物群落存在較大差異[3]。人類健康胃黏膜中的微生物群落包含豐富的門和屬，例如擬桿菌門、厚壁菌門、梭桿菌門、變形菌門、螺旋菌門、軟壁菌門和普雷沃特氏菌屬、鏈球菌屬、奈瑟氏菌屬、嗜血桿菌屬等[9]，可能在維持胃黏膜的正常生理結(jié)構(gòu)及功能方面發(fā)揮重要作用。

2 HP對(duì)胃微生物區(qū)系的影響

HP是目前人們最為熟知的一種胃內(nèi)細(xì)菌。雖然胃內(nèi)存在惡劣的低酸環(huán)境，但HP可依靠其分泌脲酶的能力和獨(dú)特的螺旋結(jié)構(gòu)定植于胃黏膜層，其引起的炎癥和損傷可持續(xù)破壞胃上皮結(jié)構(gòu)和功能，而在長(zhǎng)期的體外培養(yǎng)及抗生素治療中，HP甚至?xí)冃螢榍驙钜岳谄涠ㄖ?，這也是目前根除HP所面臨的主要挑戰(zhàn)[10]。 HP可分泌多種毒力因子和酶，特定毒力因子的表達(dá)促進(jìn)了細(xì)菌與宿主的相互作用，例如細(xì)胞毒素相關(guān)抗原A、空泡化細(xì)胞毒素和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶等，這些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷并調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)，誘導(dǎo)免疫耐受，激活核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)途徑，引起NF-κB信號(hào)通路傳導(dǎo)異常和持續(xù)激活，最終導(dǎo)致DNA損傷、細(xì)胞極化和增殖異常[11]。此外，HP還可觸發(fā)細(xì)胞的自噬作用，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路并改變促炎介質(zhì)的調(diào)節(jié)功能[12]。上述炎癥相關(guān)因素可刺激癌基因(如KRAS突變)并抑制抑癌基因(如P53突變)[13]。HP感染還可誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)宿主對(duì)HP感染的免疫應(yīng)答，胃癌中CD4+T細(xì)胞的豐度高于腫瘤周圍組織和正常組織，而CD8+T細(xì)胞則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)[14]。這些HP所具備的獨(dú)特生物學(xué)優(yōu)勢(shì)可使胃內(nèi)其他微生物種屬和數(shù)量發(fā)生改變，從而誘導(dǎo)炎癥相關(guān)癌癥。胃內(nèi)微生物群落對(duì)于宿主的免疫功能至關(guān)重要，同時(shí)，免疫微環(huán)境也會(huì)影響微生物群落的結(jié)構(gòu)。

目前研究表明，HP在HP陽(yáng)性人群胃內(nèi)微生態(tài)中占據(jù)主導(dǎo)地位，占比高達(dá)40%～95%[3，6]。HP陽(yáng)性人群微生物區(qū)系的多樣性顯著低于HP陰性人群[3]，二者胃微生物區(qū)系存在明顯分離，優(yōu)勢(shì)菌種的相對(duì)豐度存在顯著差異[15]，表明HP具備抑制胃內(nèi)其他微生物生存和繁殖的能力。值得注意的是，HP感染可能為部分微生物創(chuàng)造適宜的生存條件。Miftahussurur等[16]研究表明，與HP陰性人群相比，HP陽(yáng)性人群中變形菌門、螺旋菌門和梭桿菌門的相對(duì)豐度增加，而放線菌門、擬桿菌門和厚壁菌門的相對(duì)豐度下降，這些改變被證明與白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6和IL-8的增加密切相關(guān)[17]，表明HP感染引起的胃內(nèi)微生態(tài)組成變化與炎癥反應(yīng)及免疫調(diào)節(jié)有關(guān)。在HP陽(yáng)性人群中，有促炎作用的普雷沃氏菌也顯著富集[18]。應(yīng)用質(zhì)子泵抑制劑(proton pump inhibitor，PPI)聯(lián)合抗生素對(duì)HP陽(yáng)性人群進(jìn)行根除治療的結(jié)果表明，根除治療成功的人群具有與健康受試者相似的胃內(nèi)微生物區(qū)系[19]；長(zhǎng)期隨訪數(shù)據(jù)也表明，在根除HP 1年后，細(xì)菌多樣性增加，不同分類菌屬的豐度顯著上升，胃內(nèi)微環(huán)境趨于穩(wěn)定[20]。以上研究提示，HP感染會(huì)導(dǎo)致胃內(nèi)微生物穩(wěn)態(tài)失衡，早期根除HP對(duì)于疾病預(yù)防與管理至關(guān)重要。

HP感染對(duì)胃內(nèi)微生物區(qū)系產(chǎn)生的影響是顯著的，但并非均是競(jìng)爭(zhēng)抑制，對(duì)部分菌屬也可能起到協(xié)同促進(jìn)作用，此外，胃內(nèi)非HP微生物區(qū)系也可能影響HP的生存。因此，究竟是HP感染促進(jìn)了致病微生物的繁殖，還是胃內(nèi)非HP微生物對(duì)HP的定植具有促進(jìn)作用目前尚不清楚，HP與胃內(nèi)其他微生物區(qū)系的關(guān)系有待進(jìn)一步研究探索。

3 胃內(nèi)微生態(tài)在胃癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制

3.1 胃內(nèi)微生態(tài)與萎縮性胃炎

萎縮性胃炎的發(fā)生主要是由于HP的長(zhǎng)期持續(xù)感染導(dǎo)致胃黏膜發(fā)生慢性炎癥反應(yīng)，泌酸細(xì)胞被破壞從而胃內(nèi)PH值升高，導(dǎo)致胃內(nèi)微生物穩(wěn)態(tài)進(jìn)一步失調(diào)，HP水平較前有所下降及非HP菌群定植[21]。在此階段，HP和慢性炎癥同時(shí)作用促進(jìn)活性氮氧化合物的生成，致使DNA損傷，誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞凋亡和自噬，從而導(dǎo)致胃內(nèi)微環(huán)境進(jìn)一步惡化。Parsons等[22]發(fā)現(xiàn)，在HP誘導(dǎo)的萎縮性胃炎中，除HP過(guò)度富集外，彎曲菌屬、普雷沃氏菌屬、嗜血桿菌屬和韋榮球菌屬的豐度也明顯升高，這些菌屬導(dǎo)致琥珀酸脫氫酶表達(dá)減少、葡萄糖6-磷酸脫氫酶和D-乳酸脫氫酶表達(dá)增多，這使得胃黏膜細(xì)胞氧化還原水平失衡及相關(guān)代謝物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)紊亂，從而促進(jìn)萎縮性胃炎發(fā)展；延胡索酸還原酶在萎縮性胃炎患者胃黏膜中表達(dá)也增加[22]，該酶在HP的定植中可能發(fā)揮重要作用。研究表明，萎縮性胃炎患者胃酸分泌減少，導(dǎo)致胃內(nèi)一些與亞硝化作用相關(guān)的細(xì)菌豐度增加[23]，這可能與HP感染所致的胃內(nèi)微環(huán)境改變有關(guān)。此外，萎縮性胃炎患者胃黏膜中還存在乳酸菌等產(chǎn)酸菌的過(guò)度聚集，以及口腔和下消化道等部位常駐菌群(如鏈球菌屬、奈瑟菌屬和克雷伯桿菌屬)的“異位”[24-25]，奈瑟菌屬已被證實(shí)能產(chǎn)生大量乙醇脫氫酶[26]，從而干擾人體內(nèi)的乙醇代謝，對(duì)胃黏膜造成持續(xù)損害。

萎縮性胃炎患者胃內(nèi)與致炎及亞硝化作用相關(guān)的菌群豐度增加，表明隨著萎縮性胃炎的發(fā)生，除HP外，更多的微生物致力于萎縮性胃炎發(fā)展及后續(xù)癌前病變的發(fā)生，但由于其代謝和所分泌毒力因子的多樣性，具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究加以驗(yàn)證。

3.2 胃內(nèi)微生態(tài)與腸上皮化生及異型增生

根據(jù)Correa級(jí)聯(lián)反應(yīng)，若不及時(shí)正確治療，萎縮性胃炎會(huì)進(jìn)展為腸上皮化生甚至異型增生，但HP的豐度在逐步降低[27]，這與傳統(tǒng)觀念中HP的致病作用不同，萎縮性胃炎發(fā)生可能導(dǎo)致其他菌群過(guò)度增殖，對(duì)HP產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，導(dǎo)致HP消退。因此，HP在重度萎縮性胃炎及后續(xù)癌前病變發(fā)展過(guò)程中的作用可能很小。此外，隨著腸上皮化生及異型增生發(fā)生，胃內(nèi)微生物多樣性進(jìn)一步降低[28]。腸上皮化生組和異型增生組與對(duì)照組相比存在顯著的微生物失調(diào)，孿生球菌和鏈球菌的豐度在萎縮性胃炎發(fā)展至腸上皮化生及異型增生中呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)[29]，在Correa級(jí)聯(lián)反應(yīng)中持續(xù)增高，其可能在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用。鏈球菌是一種定植于消化道的條件致病菌[30]，腸上皮化生及異型增生發(fā)生可能形成了有利于鏈球菌繁殖的微環(huán)境，使其能夠發(fā)揮誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等作用。有研究表明，糞便中鏈球菌監(jiān)測(cè)可作為早期胃癌非侵入性篩查手段，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度[31]，因此，對(duì)糞便微生物成分進(jìn)行分析可能有助于準(zhǔn)確判斷胃黏膜所處的病變階段以及早期癌癥監(jiān)測(cè)。此外，Zhang等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，從腸上皮化生及異型增生到胃癌的發(fā)展過(guò)程中，某些致病微生物并不遵循絕對(duì)的遞增或遞減規(guī)律，如Romboutsia、Fusicatenibacter、Prevotellaceae-Ga6A1-group等細(xì)菌，在異型增生組顯著富集，卻在胃癌組豐度顯著降低，這表明同種菌屬可能僅在某個(gè)特定的疾病階段發(fā)揮作用。不同胃癌癌前病變階段可能為不同的菌群提供適宜的生存條件，如較高的pH值環(huán)境，較低水平的胃蛋白酶等。

在Correa級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，胃內(nèi)微生態(tài)存在動(dòng)態(tài)演變，即HP豐度降低及致病微生物顯著富集，但每個(gè)癌前病變階段對(duì)應(yīng)的主要致病菌屬尚不清楚，有待進(jìn)一步探索。解決此類問(wèn)題或許可為早期胃癌的監(jiān)測(cè)提供更多準(zhǔn)確信息。

3.3 胃內(nèi)微生態(tài)與胃癌

胃癌在全球有著較高的發(fā)病率和死亡率[1]，成功根除HP可顯著降低胃癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[32]，然而僅約1%～2%的HP陽(yáng)性患者罹患胃癌[5]。一項(xiàng)大型隊(duì)列研究結(jié)果表明，從慢性非萎縮性胃炎到低級(jí)別上皮樣瘤變，HP的感染率隨著病理級(jí)別的上升而升高，而胃癌階段HP的感染率則是降低的[33]，表明HP已不是胃癌階段主要的危險(xiǎn)因素，胃內(nèi)非HP微生物可能在胃癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮更重要的作用。

相較于胃癌癌前病變，胃癌患者胃內(nèi)微生物多樣性進(jìn)一步降低，部分致病菌屬進(jìn)一步富集，因此胃癌患者具有更嚴(yán)重的微生物區(qū)系失調(diào)[4]。奈瑟菌在萎縮性胃炎患者中豐度增加，而在胃癌患者中豐度大幅降低[25]，這表明在胃癌階段，胃內(nèi)環(huán)境可能不適于奈瑟菌定植。也有研究表明，與對(duì)照組相比，胃癌患者胃黏膜微生物顯著失調(diào)(21個(gè)細(xì)菌類群高度富集，10個(gè)細(xì)菌類群顯著減少)，微生物網(wǎng)絡(luò)分析表明，它們之間的相互作用強(qiáng)度隨著疾病進(jìn)展而增強(qiáng)[34]。胃癌患者胃內(nèi)微生物的多樣性和豐度均明顯降低，其可被視為一種疾病特征[4]，可能在維持胃黏膜的慢性炎癥方面發(fā)揮重要作用，從而促進(jìn)胃癌的發(fā)展。

胃內(nèi)微生物環(huán)境中不同的營(yíng)養(yǎng)組分會(huì)導(dǎo)致胃微生物區(qū)系的多樣性和組成發(fā)生變化。腫瘤周圍和腫瘤微生物環(huán)境中的細(xì)菌豐度降低[35]，可能與腫瘤周圍環(huán)境改變有關(guān)，例如特定的腺組織缺失、胃酸分泌減少、胃內(nèi)pH值升高等可幫助建立一個(gè)適合腫瘤生長(zhǎng)的微環(huán)境，通過(guò)炎癥通路的持續(xù)激活、促進(jìn)亞硝酸鹽的產(chǎn)生和致癌N-亞硝基化合物的積累促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)化[36]。與萎縮性胃炎相比，胃癌微生物區(qū)系顯著增加了硝酸還原酶和亞硝酸鹽還原酶的表達(dá)，胃內(nèi)低酸環(huán)境有利于與亞硝化作用有關(guān)的細(xì)菌定植[6]。該結(jié)論在其他研究中得到了印證：胃癌患者行胃大部切除前硝酸還原酶、亞硝酸鹽還原酶等與亞硝化作用有關(guān)的酶含量豐富，而在術(shù)后明顯減少[7]。因此，胃癌微生物群具有產(chǎn)生致癌N-亞硝基化合物的潛力，且隨著疾病進(jìn)展，與該致病作用有關(guān)的微生物豐度將不斷增高，這或許為監(jiān)測(cè)胃癌嚴(yán)重程度提供了新的思路。此外，胃癌微生物區(qū)系中還富含梭狀菌屬和嗜酸乳桿菌屬[37]。目前臨床使用乳酸菌作為益生菌在根除HP感染及改善抗生素不良反應(yīng)中取得了顯著成果[38]，但值得注意的是，高密度的乳酸菌不僅可產(chǎn)生大量乳酸還可誘導(dǎo)糖酵解以增加能量供應(yīng)，這可能會(huì)增強(qiáng)炎癥反應(yīng)并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。關(guān)于乳酸菌的生物學(xué)研究還表明，其在促進(jìn)血管生成、腫瘤轉(zhuǎn)移，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等方面發(fā)揮重要作用[39]。Huang等[40]也證實(shí)胃癌患者癌組織中嗜酸桿菌及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞數(shù)目顯著增加，這表明腫瘤微環(huán)境中胃微生物區(qū)系與免疫系統(tǒng)相互作用失衡可能促進(jìn)胃癌的發(fā)生。此外，在胃癌發(fā)展過(guò)程中，核苷酸、氨基酸以及無(wú)機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝等活動(dòng)在腫瘤微生物區(qū)系中過(guò)度活躍[35]，這可能與腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、異常信號(hào)分子表達(dá)以及腫瘤細(xì)胞生存所需微環(huán)境的構(gòu)建密切相關(guān)。

在胃癌的發(fā)展過(guò)程中，鏈球菌、乳桿菌及與亞硝化作用有關(guān)的細(xì)菌呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，HP在胃癌發(fā)展前期改變了胃內(nèi)微環(huán)境，為非HP微生物發(fā)揮致病作用提供了條件，同時(shí)在腫瘤微環(huán)境中優(yōu)先支持某些具有致癌作用且與癌細(xì)胞生長(zhǎng)及擴(kuò)散相關(guān)的微生物的定植。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，HP感染是胃癌發(fā)生發(fā)展中的始發(fā)因素，之后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，鏈球菌、乳桿菌等非HP微生物逐漸發(fā)揮作用，因此根除HP預(yù)防胃癌的關(guān)鍵時(shí)期為萎縮性胃炎早期。對(duì)胃內(nèi)相關(guān)微生物區(qū)系改變的分析有助于確定疾病發(fā)生的階段及嚴(yán)重程度，并可幫助找到與胃癌有關(guān)的新的標(biāo)志物，這對(duì)于制訂預(yù)防、診斷和治療胃癌新策略具有重要意義。由于胃內(nèi)微生物群的多樣性及其檢測(cè)的復(fù)雜性，尚需針對(duì)特定人群開(kāi)展大樣本研究以深入了解微生物區(qū)系在胃腫瘤發(fā)展中的演變過(guò)程及相關(guān)機(jī)制。

作者貢獻(xiàn)：田夢(mèng)、武國(guó)兵、楊錦、歐陽(yáng)晶、常虹負(fù)責(zé)文獻(xiàn)檢索和論文撰寫；劉敏、鄭亞、陳兆峰負(fù)責(zé)論文修訂。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突