淺談腸道菌落群調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)增強(qiáng)腫瘤治療效果

夏冰清　朱晶宇　阮巍山　高燕萍　葉建明　張秋生

【摘要】 腸道菌落是否正常與人體健康有密切的聯(lián)系， 正常健康的菌落有利于人體消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等的平衡， 一旦腸道菌落出現(xiàn)異常， 就可能導(dǎo)致糖尿病、心腦血管疾病、腫瘤等多種疾病的發(fā)生。最新一項(xiàng)研究表明， 在抗腫瘤的藥物治療中， 腸道菌落也起到了非常重要的作用， 腸道菌落群能夠通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)， 達(dá)到增強(qiáng)腫瘤治療效果的目的。

【關(guān)鍵詞】 腸道菌落群；免疫反應(yīng)；腫瘤治療

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.23.116

腸道菌落的種類豐富， 且是已知生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)胞密度較高的一類。多種多樣的腸道菌落群使自身物質(zhì)及信息的交換成為可能， 同時(shí)， 它也能參與人體的代謝與化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。此外， 腸道菌落可通過改善腫瘤微環(huán)境、促進(jìn)相關(guān)免疫反應(yīng)等方式， 令抗癌藥物的療效在最大程度上得以發(fā)揮。

1 腸道菌落群的免疫功能

腸道菌落群可對(duì)宿主細(xì)胞的免疫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)， 特別是在腸道的黏膜免疫中發(fā)揮重要的作用。不同于健康小鼠， 無菌小鼠（GF小鼠）的派伊爾淋巴集結(jié)較小、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞減少、免疫球蛋白A（IgA）分泌受損、抗菌肽釋放減少， 但這些免疫缺陷均可通過腸道菌落群的作用及時(shí)得到糾正。分段絲狀菌有利于激活腸黏膜固有層樹突細(xì)胞， 從而促進(jìn)Th17細(xì)胞的發(fā)育；梭狀芽孢桿菌和脆弱擬桿菌有利于加速Treg細(xì)胞的分化；細(xì)菌代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸（SCFAs）對(duì)Treg細(xì)胞的數(shù)量和功能具有一定的調(diào)節(jié)作用， 還可促使腸上皮細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-18（IL-18）， 影響?zhàn)つっ庖摺Ｒ虼耍?腸道菌落群可通過調(diào)節(jié)炎癥和抗腫瘤免疫反應(yīng)， 改善腫瘤治療的過程。

2 增強(qiáng)小分子類藥物的腫瘤治療效果

2. 1 鉑類化合物 鉑類藥物是一種最常見的抗腫瘤藥物， 早期研發(fā)的鉑類藥物具有較強(qiáng)的毒性和耐藥性， 隨著科技的不斷發(fā)展， 越來越多毒副作用減弱的鉑類抗腫瘤藥物被研發(fā)出來， 目前已有5種鉑類藥物成功上市， 其中應(yīng)用最廣泛的為卡鉑和奧沙利鉑。同時(shí)洛鉑、奈達(dá)鉑、庚鉑在亞洲部分地區(qū)成功上市。

有關(guān)學(xué)者曾以無菌小鼠進(jìn)行過相關(guān)試驗(yàn)， 結(jié)果顯示， 腸道菌落群的有無對(duì)鉑類化合物的抗腫瘤效果存在較大影響， 在缺少腸道菌落群的情況下， 其療效表現(xiàn)較差[1]。以往基因表達(dá)分析研究表明， 鉑類化合物發(fā)揮抗腫瘤作用時(shí)， 與腫瘤壞死因子之間無明顯聯(lián)系， 主要是經(jīng)一定作用生成活性氧簇（ROS）， 從而對(duì)組織細(xì)胞的DNA造成損傷， 致其凋亡[2]。而在經(jīng)ABX處理的小鼠或是GF小鼠細(xì)胞中， 由于缺少腸道菌落群而令ROS的生長(zhǎng)成數(shù)量明顯減少， 進(jìn)而降低其細(xì)胞毒性， 使鉑類化合物的抗腫瘤效果大幅減弱。

2. 2 環(huán)磷酰胺 作為一種在對(duì)抗腫瘤方面效果較為顯著的藥物， 環(huán)磷酰胺的相關(guān)研究頗受關(guān)注。它屬于烷基化藥物， 目前在抗腫瘤臨床中很受重視。環(huán)磷酰胺類藥物可有效殺死免疫原性腫瘤細(xì)胞， 同時(shí)免疫抑制性T細(xì)胞造成一定程度的破壞。另外， 此類藥物可通過對(duì)Th1和Th17細(xì)胞的輔助作用， 使腫瘤細(xì)胞的惡性增殖得到良好控制。有報(bào)道表示， 在治療腸道類相關(guān)疾病的過程中， 若使用鏈霉素或氨芐西林等廣譜抗生素， 可令脾細(xì)胞對(duì)白細(xì)胞介素-17（IL-17）以及γ干擾素（IFN-γ）的環(huán)磷酰胺刺激性分泌得到抑制[3]。而當(dāng)使用特異性抗生素， 如萬古霉素或革蘭陽(yáng)性菌等予以治療時(shí)， 亦可令環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)型Th17細(xì)胞的轉(zhuǎn)化有所減少。此外， 一些研究所得也說明， 腸道微生物對(duì)于由環(huán)磷酰胺所引發(fā)的宿主免疫反應(yīng)存在較好的調(diào)節(jié)作用， 由此可使環(huán)磷酰胺在抗腫瘤方面的療效得以提升[4， 5]。

2. 3 CpG寡核苷酸 機(jī)體的免疫系統(tǒng)主要經(jīng)高度保守的受體對(duì)病原體予以識(shí)別， 進(jìn)而使其固有免疫或獲得性免疫應(yīng)答過程激活， 發(fā)揮免疫效用。就目前而言， 受體研究中最為透徹的一類包含由10個(gè)分子家族組成的Toll樣受體（TLR）。其中作為TLR9受體激動(dòng)劑的CpG寡核苷酸（CpG-ODN）對(duì)漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（pDC）具有直接誘導(dǎo)作用， 可加速其活化與成熟， 對(duì)Th1型細(xì)胞因子的分泌過程具有良好的促進(jìn)作用， 同時(shí)還可促使抗原提呈細(xì)胞（APC）快速成熟與活化， 由此激活免疫系統(tǒng)， 發(fā)揮相應(yīng)作用。此類研究表示， 對(duì)于細(xì)菌產(chǎn)物， 如脂多糖（LPS）等在經(jīng)由TLR4活化后， 可對(duì)腫瘤相關(guān)的骨髓細(xì)胞的CpG-ODN免疫應(yīng)答反應(yīng)產(chǎn)生間接甚至直接的誘導(dǎo)作用， 而腸道菌落群的缺乏可對(duì)CpG-ODN抗腫瘤反應(yīng)產(chǎn)生較大影響， 致其療效大打折扣。

3 腸道菌落群增強(qiáng)檢測(cè)點(diǎn)抑制劑及抗體類藥物的腫瘤治療效果

3. 1 增強(qiáng)檢測(cè)點(diǎn)抑制劑的治療效果 作為T淋巴細(xì)胞的一類負(fù)調(diào)節(jié)器， 細(xì)胞毒性T細(xì)胞相關(guān)蛋白-4（CTLA-4）對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)存在很大影響， 可在一定程度上削弱藥物的抗癌能力， 目前很多專家都嘗試以此作為癌癥免疫治療靶點(diǎn)， 進(jìn)行該方面的研究。免疫檢查點(diǎn)抑制劑Ipilimumab在2011年獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)并上市， 主要應(yīng)用于晚期黑色素瘤的臨床治療。主要通過和CTLA-4相結(jié)合， 使得CTLA-4及其配體CD80/CD86間的相互作用受到阻滯， 進(jìn)而加快T細(xì)胞活化與增殖。不過， 部分臨床研究表示， 經(jīng)此法治療的黑色素瘤患者中， 生命得以延長(zhǎng)的僅有20%， 對(duì)此經(jīng)16SrRNA高通量基因測(cè)序分析， 結(jié)果顯示腸道菌落群數(shù)量受CTLA-4抗體藥物的影響較為顯著， 其中CTLA-4封鎖使得存在于小鼠糞便中的擬桿菌屬與伯克氏菌屬自數(shù)量上大幅減少[1， 2]。同時(shí)經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測(cè)系統(tǒng)（QPCR）對(duì)小腸黏膜與糞便中存在的擬桿菌屬予以分析研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在使用CTLA-4抗體藥物的過程中， 擬桿菌屬的相對(duì)豐度降低， 而存在于小腸黏膜中的多形擬桿菌與單行擬桿菌等特殊種屬的相對(duì)豐度反而有所增加。因此在相關(guān)后續(xù)研究中， 有學(xué)者將多形擬桿菌及脆弱擬桿菌等特定生物種群， 定植于經(jīng)由ACS處理的小鼠或GF小鼠的腸道之中， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 腸道菌落群的再生可使抗CTLA-4抗體藥物的療效得以恢復(fù)[6]。另外， 以口服的方式對(duì)使用CTLA-4抗體藥物治療的GF小鼠給予脆弱擬桿菌， 在提升其淋巴腫瘤細(xì)胞中的Th1免疫應(yīng)答方面具有積極作用， 同時(shí)可加速樹突細(xì)胞的成熟與分化。以上研究顯示， 在CTLA-4檢測(cè)點(diǎn)抑制劑抗腫瘤免疫刺激方面， 擬桿菌屬具有良好的調(diào)節(jié)作用， 可發(fā)揮重要的作用。endprint

3. 2 腸道菌落增強(qiáng)抗體類藥物的腫瘤治療效果 在腫瘤治療方面， 腫瘤逃逸是該類研究中所面臨的一項(xiàng)較大難題。相關(guān)報(bào)道表示， 程序性死亡因子配體-1（PD-L1）和腫瘤的免疫逃逸機(jī)制有很大聯(lián)系[3]。癌細(xì)胞可于自身表面形成PD-L1， 并與T細(xì)胞表面的細(xì)胞膜蛋白受體PD-1相結(jié)合， 而PD-L1/PD-1信號(hào)通路一旦激活， 就會(huì)形成一種免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境， 進(jìn)而使得腫瘤細(xì)胞能夠逃脫機(jī)體免疫系統(tǒng)的監(jiān)視， 無法對(duì)其產(chǎn)生殺傷力， 故有利于腫瘤細(xì)胞的形成及生長(zhǎng)。因而在治療中使用PD-L1/PD-1抗體類藥物方可對(duì)相應(yīng)信號(hào)通路予以阻斷， 使得利于腫瘤生長(zhǎng)的免疫微環(huán)境得到有效改善， 并促使內(nèi)源性的抗腫瘤免疫效應(yīng)不斷增強(qiáng)。另外， 在自身特異性T細(xì)胞應(yīng)答與腫瘤內(nèi)CD8+ T細(xì)胞累積方面， JAX小鼠均顯著高于TAC小鼠， 由此可見， 二者在抗腫瘤免疫反應(yīng)方面存在的差異與相關(guān)免疫系統(tǒng)的介導(dǎo)具有較大聯(lián)系。大量研究測(cè)試表明， 雙歧桿菌和漫游的樹突狀細(xì)胞間可以發(fā)生相互作用， 而此類作用對(duì)于相關(guān)免疫反應(yīng)的發(fā)生具有積極的促進(jìn)作用， 進(jìn)而可以令腫瘤殺傷性T細(xì)胞被有效激活[7-10]。由此看來， PD-L1/PD-1抗體在表現(xiàn)出的抗腫瘤效應(yīng)方面具有個(gè)體差異， 該原因可能在于不同個(gè)體之間在腸道微生物組成方面存在差異， 而雙歧桿菌對(duì)抗腫瘤免疫反應(yīng)具有良好的促進(jìn)作用， 同時(shí)還可令PD-1/PD-L1抗體發(fā)揮的抗腫瘤作用得以增強(qiáng)。

4 小結(jié)

作為機(jī)體組成的一部分， 腸道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)重要且復(fù)雜， 對(duì)人體健康起著十分關(guān)鍵的作用。近年來， 越來越多的專家學(xué)者將研究重心轉(zhuǎn)移到腸道微生物與免疫系統(tǒng)之間的聯(lián)系， 很多報(bào)道顯示， 機(jī)體腸道中的菌群在抗腫瘤免疫反應(yīng)方面具有重要作用[11， 12]， 而通過對(duì)二者之間的聯(lián)系予以研究， 并據(jù)此對(duì)腸道菌落群進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)， 進(jìn)而對(duì)免疫療法進(jìn)行不斷改善， 已發(fā)展成為腫瘤治療中的一種新型方法。希望未來有更多相關(guān)方面的研究， 使腫瘤治療更加有效， 真正造福腫瘤患者。

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[收稿日期：2017-04-21]endprint