齊天宇,李 濤 綜述,吳開杰 審校

(西安交通大學第一附屬醫(yī)院泌尿外科,陜西西安 710061)

膀胱癌在全球范圍內(nèi)發(fā)病率位于所有惡性腫瘤中第10位,2020年全球新增膀胱癌病例數(shù)超過57萬,而男性患者所占比例在3/4以上。膀胱癌多為尿路上皮癌,分為非肌層浸潤性(non-muscle invasive bladder cancer,NMIBC)和肌層浸潤性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer,MIBC),前者的比例高達75%[1]。腫瘤的發(fā)病因素眾多,據(jù)估計,超過20%的惡性腫瘤可能與微生物有關(guān)[2]。人體與各類微生物共存,包括常駐菌群和臨時菌群,微生物的各種代謝物也會影響人體,其中有害代謝物的循環(huán)可能會導致遠離特定微生物所在位置的癌癥發(fā)生或進展[3]。目前大多數(shù)研究集中在腸道菌群和結(jié)直腸癌之間的關(guān)系和致癌作用。由于泌尿道也已經(jīng)證實了菌群的存在,而且在近幾年的研究中(表1),健康人群和泌尿系疾病患者中菌群有著顯著差異[4],那么對于膀胱癌而言,它的發(fā)生發(fā)展可能與泌尿系菌群也有著密切聯(lián)系。

1 膀胱癌與微生物組

1.1 膀胱癌的發(fā)生與微生物的關(guān)聯(lián)膀胱癌的發(fā)病與許多因素有關(guān),如吸煙、接觸放射性物質(zhì)、代謝因素等。吸煙和職業(yè)暴露的廢物經(jīng)腎臟過濾后暫時儲存在膀胱,在那里它們可能影響尿路微生物群和內(nèi)環(huán)境平衡[10]。一項回顧性研究中共納入15例膀胱癌患者和11例健康對照的男性樣本,發(fā)現(xiàn)吸煙者尿路中擬桿菌科、丹毒絲菌目、毛螺菌科、擬桿菌屬等細菌的豐度遠高于非吸煙者[11]。而且與非吸煙者相比,膀胱癌吸煙者的α多樣性升高,主成分分析顯示吸煙者與不吸煙者之間有顯著性差異,證明吸煙對尿路微生物組成有影響。

除了吸煙,人們還發(fā)現(xiàn)慢性血吸蟲膀胱感染與膀胱鱗狀細胞癌之間有關(guān)聯(lián)[12]。研究發(fā)現(xiàn),健康者、有血吸蟲感染但未產(chǎn)生病理改變者以及患有血吸蟲病且已有病理改變的患者尿液樣本中存在的微生物群不同[13]。在血吸蟲誘導的膀胱癌患者中發(fā)現(xiàn)的微生物包括梭桿菌屬、鞘脂桿菌屬、擬桿菌屬和腸球菌,而這些微生物已知是炎癥和免疫過程的介質(zhì),提示它們的存在可能影響血吸蟲病的進展從而進一步影響膀胱癌的發(fā)生。

表1 膀胱癌患者的微生物相關(guān)研究

另外,最近的研究證據(jù)表明,微生物多樣性和群落穩(wěn)定性的下降促進了癌癥的發(fā)生和發(fā)展[14],膀胱內(nèi)微生物群是否促進相關(guān)誘因?qū)е录毎驉盒阅[瘤轉(zhuǎn)化的確切機制仍需進一步研究。而共生細菌很容易結(jié)合幾種被認為與膀胱癌有關(guān)的化合物,如鎘、其他重金屬和殺蟲劑[15]。那么如果去除這些細菌就意味著去除了對于膀胱的一些保護,人們患癌癥的風險是否會升高[16]?

另一個病例系列研究發(fā)現(xiàn)人類膀胱癌組織中存在生物膜的形成[17]。10例常規(guī)經(jīng)尿道膀胱腫瘤切除術(shù)(transurethral resection of bladder tumer,TURBT)患者的組織樣本用熒光原位雜交檢測病理組織是否存在細菌聚集。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有2例pT2尿路上皮性膀胱癌的尿路上皮上有大量的細菌聚集?？梢姲螂孜⑸镌诎螂装┌l(fā)生中發(fā)揮的具體作用亟待研究。

1.2 不同分期膀胱癌患者的尿液微生態(tài)可能存在差異一項針對膀胱癌與尿液微生態(tài)相關(guān)性的研究納入了43例患者和10例健康對照,16S rRNA結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),NMIBC和MIBC患者的尿液菌群在菌群豐富度上沒有統(tǒng)計學差異,而在菌屬豐度上有差異,其中MIBC患者尿液中嗜血桿菌和韋榮球菌屬的含量顯著高于NMIBC患者,而NMIBC患者尿液中貪銅菌屬的含量顯著高于NMIBC患者[18]。目前針對不同分期膀胱癌的菌群研究較少,有待后續(xù)研究。

1.3 膀胱癌的免疫治療與微生物組的關(guān)系

1.3.1BCG灌注治療 對高級別NMIBC而言,電切術(shù)后的灌注治療尤為重要,卡介苗(bacillus calmette-guerin,BCG)即我們熟知的結(jié)核分枝桿菌,在膀胱癌的治療上已應(yīng)用幾十年,但人們對它的機制仍未完全研究透徹。研究表明BCG的療效很大一部分是由于促進了膀胱上皮細胞的CD4+T細胞富集,增強抗腫瘤免疫反應(yīng),然而,卡介苗灌注后一部分患者會出現(xiàn)副作用如膀胱炎、肉芽腫性前列腺炎、附睪炎、附睪睪丸炎等,還可出現(xiàn)腎膿腫、輸尿管梗阻等較少見的副作用。這些副作用的嚴重程度與多種因素有關(guān),如患者膀胱自身條件、灌注期間更換菌株、卡介苗劑量大小、與其他灌注藥物聯(lián)用、使用抗生素等[19-23]。

同時,約20%～40%的患者對BCG治療無反應(yīng),多達20%的患者進展為MIBC。有研究者推測,尿液微生物組可能通過競爭性結(jié)合細胞成分來調(diào)節(jié)BCG治療的反應(yīng),膀胱微生物組可能通過破壞或使膀胱腔內(nèi)BCG失活[24];或者通過連接纖維連接蛋白調(diào)節(jié)尿路上皮對BCG活性的敏感性來影響對BCG治療的反應(yīng)[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)一種乳酸桿菌結(jié)合纖維連接蛋白的能力較強[26],這似乎提醒我們可以研究能夠替代BCG的菌株。

值得注意的是灌注后不久抗生素的使用可以顯著減少局部不良事件,并減少誘導過程中的退出率;而另一項臨床研究觀察了兩個隊列276名膀胱癌患者在進行BCG治療過程中或治療前長期使用抗生素及短期使用抗生素后的5年無復發(fā)生存率及無進展生存率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)長期使用造成了不利影響。

抗生素對全身菌群微生態(tài)的影響早已被證明,在BCG灌注過程中菌群的變化、在表現(xiàn)出不同副作用患者人群中的差異以及使用抗生素對于腫瘤病程進展的影響還需要更進一步闡明。

1.3.2全身免疫治療 膀胱內(nèi)的微生物組也可能對晚期和轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌有影響[27]。近年來,隨著許多新藥物利用程序性死亡受體1/程序性死亡-配體1(programmed cell death protein 1/Ligand,PD-1/PD-L1),免疫療法在晚期惡性腫瘤治療中的應(yīng)用有所增加。而最近有研究表明了人類腸道微生物群和抗PD-1治療療效之間的關(guān)系。這些研究與微生物組成和臨床反應(yīng)有關(guān)。如轉(zhuǎn)移性黑色素瘤治療的反應(yīng)性可能與長雙歧桿菌、空氣桿菌和糞腸球菌的存在有關(guān)。在一項研究中,研究者探究了在一次或多次PD-1/PD-L1治療后,抗生素的使用對晚期非小細胞肺癌(n=140)、腎細胞癌(n=67)或尿路上皮癌(n=42)患者的影響[28]。在所有249名患者中,69名(28%)患者在第一次給藥前后2個月內(nèi)服用抗生素。與所有患者比較發(fā)現(xiàn),使用抗生素患者的無進展生存期和總生存期顯著縮短。這使我們猜測,抗生素使用導致的菌群失調(diào)可能使PD-1/PD-L1治療的療效降低。

最近的研究提供證據(jù)表明腸道微生物群可以影響抗腫瘤免疫、腸道菌群組成甚至可以預(yù)測免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)治療的療效。在一項研究中,研究者使用了一個動物模型用于識別特異性的ICIs促進菌,并闡明這些微生物如何增強ICIs治療療效的潛在分子機制,并在膀胱癌等其他模型中得到了驗證[29]。實驗通過將微生物代謝產(chǎn)生的肌苷+CpG聯(lián)合給藥給注射了MB49膀胱癌細胞的無菌小鼠,結(jié)果能夠顯著提高膀胱癌小鼠抗細胞毒T淋巴細胞相關(guān)抗原4殺滅腫瘤細胞的能力并增加干擾素-γ+CD4+和干擾素-γ+CD8+T細胞在腫瘤中浸潤的比例。這樣的研究可以說明腸道菌群對于膀胱癌及其他上皮癌癥的治療可以起到良好的促進作用,但這僅僅還只是在動物實驗層面,我們需要的是更多在人群中的驗證,以期腸道菌群在臨床治療中起到輔助甚至關(guān)鍵的作用。

2 微生物在膀胱癌診療中的應(yīng)用展望

2.1 可能的生物標志物近些年來,比之組織活檢,人們也在不斷關(guān)注液體活檢,原因是在NMIBC和MIBC患者尿液中不同的微生物譜或許可以成為新的腫瘤標志物[18]。改變的微生物群可能有助于作為疾病的早期診斷指標[4]。腸道和最近描述的泌尿微生物組可能很快被用作疾病發(fā)生的可靠預(yù)測和預(yù)后指標。比如在研究泌尿系血吸蟲病和膀胱癌之間關(guān)系時幾個類群區(qū)分了血吸蟲病引起的膀胱病理和健康人群感染,其中的重要類群可以被推測為感染的標記,而一些潛在有益的類群可以作為未感染的標記[13]。一項研究比較了31名男性膀胱癌患者和18名健康對照者基于16S測序的中游排尿結(jié)果。膀胱癌與某些屬(不動桿菌屬、厭氧菌屬和鞘脂桿菌屬)的富集和其他屬(沙雷氏菌屬、變形菌屬和玫瑰單胞菌屬)的減少有關(guān)。此外,草螺菌屬、卟啉桿菌和擬桿菌屬富集在復發(fā)和進展高風險的患者組中,這些屬可能成為風險分層的潛在生物標志物[5]。

2.2 活性菌藥物我們已經(jīng)知道抗生素削弱腸道菌群的作用并使ICIs的效果變差,而糞便微生物群移植(faecal microbiota transplantation,FMT)或益生菌補充可能幫助恢復腸道細菌平衡[30]。FMT可以直接改變受者腸道微生物群,使其組成正?；@得治療效益[31]。有研究表明,膀胱癌術(shù)后患者的隨機對照試驗中表柔比星聯(lián)合Casei Shirota組的3年無復發(fā)生存率明顯高于單純表柔比星組(74.6%vs.59.9%,P=0.0234)[32]。目前糞便微生物移植在艱難梭菌感染、炎癥性腸病和腸易激綜合征的臨床研究取得了樂觀的結(jié)果[33]。同時,菌群與人體各系統(tǒng)疾病間的聯(lián)系愈加密切,提示我們糞便菌群移植可能利用于胃腸道之外的疾病。在一項研究中,研究者發(fā)現(xiàn)FMT在改善轉(zhuǎn)移性腎細胞癌患者酪氨酸激酶抑制劑依賴性腹瀉方面有明確和統(tǒng)計支持的益處。目前膀胱癌與腸道菌群之間的聯(lián)系研究尚少,但已有少量研究提示腸道菌群在患者和健康人群中存在差異,尋找特異性的菌群進行移植可能會有一定作用,這一方法還可能加強免疫治療的反應(yīng)性同時抑制相關(guān)副作用,這一設(shè)想需要臨床試驗來證實。

3 小 結(jié)

各種研究表明,腸道和泌尿道微生物組在膀胱癌中起著多種作用。但這些相互作用是復雜的,并沒有完全被證實,臨床前和臨床數(shù)據(jù)表明,微生物的多樣性、總體數(shù)量或某一菌屬的改變均可能對膀胱癌造成影響,這也就使研究更加復雜,在研究中區(qū)分在疾病進程中有益或有相對不良作用的菌群可能是我們需要攻克的問題之一。另外,我們對于泌尿系微生物很少進行縱向研究的方式,這需要了解泌尿微生物群的發(fā)展及其從出生到死亡對健康和疾病的影響,早期微生物群的變化也可能會在以后的生活中產(chǎn)生影響[16]。

現(xiàn)有研究可能也存在明顯的設(shè)計缺陷,比如納入研究人群的數(shù)量偏少,需要進一步的大樣本研究;再者,既往的尿液微生物研究受到技術(shù)與方法的限制,例如,對女性進行的尿微生物組研究表明排尿樣本往往不能代表膀胱樣本的微生物組,在中段排尿中檢測到的微生物DNA與經(jīng)尿道導尿管獲得的尿液中檢測到的明顯不同。未來關(guān)于膀胱微生物群在膀胱尿路上皮癌中發(fā)揮作用的研究應(yīng)考慮采用導尿獲得的樣本來使研究結(jié)果更具價值。

隨著技術(shù)的進步,人們對菌群的認識更加深刻,研究的角度更加豐富,菌群的更多功能有待于更深入的研究來發(fā)現(xiàn)并將它們應(yīng)用于疾病的診療之中。