益生菌防治直腸癌放射性腹瀉的研究現狀

劉星宇 喬惠萍

放療主要應用于直腸癌可手術患者的術前術后的輔助治療，不可手術的局部晚期患者的綜合治療，及晚期患者的姑息減癥治療。治療過程中約80%患者會引發腹瀉[1]，放射性腹瀉影響患者腸道吸收功能，給患者帶來不同程度的治療痛苦以及心理、經濟負擔，甚至導致被迫暫停或終止治療，嚴重影響了患者治療。下面就腹瀉的發生機制、益生菌的治療機制及效果進行介紹。

1 直腸癌與放射性腹瀉

關于放射性腹瀉發生機制的研究不曾止步過，概括來說是射線導致的正常腸道器官功能受損和腸道內微生態平衡被打破。直腸黏膜對射線有相對較高的敏感度，且位置相對固定。同為消化道的小腸，在腹盆腔內蠕動范圍較大、不固定。由于直腸癌治療所需照射范圍的原因，故常見的發生部位為直腸和小腸[2]。放射性腸炎表現為，受到一定劑量的照射后，照射野內腸道可出現不同程度的腸黏膜充血、水腫、糜爛等病理表現；臨床上表現為腹脹、腹瀉、惡心、食欲減退、大便失禁等癥狀。

1.1 放射性腹瀉的發生機制 射線直接作用于正常腸道細胞核DNA和某些細胞膜蛋白，引發DNA復制障礙及損傷，造成細胞異常脫落、腸壁水腫、腸管擴張積液[3]。腸上皮細胞源于隱窩干細胞的增生和分化[4]，后者一旦受到放射線損傷發生凋亡，即會造成腸上皮細胞數量上不能得到及時補充，功能上受到影響，致機械腸黏膜屏障完整性受損。潘氏細胞受損后，產生釋放α防御素、溶菌酶功能被削弱[5]，監測到外來細菌后不能及時清除，影響腸道菌群平衡，致天然免疫屏障受損。王英杰等[6]研究發現，小鼠在BED 33～46 Gy下發生急性放射性腸炎，肉眼可見腸道彌漫性充血，部分腸段水腫、腸壁張力增大。鏡下病理示小腸絨毛水腫、倒伏，部分絨毛糜爛脫落，絨毛高度與隱窩深度降低。急性放射性腸炎大鼠攝食飲水量減少，消瘦，出現稀便、黏液便；光鏡下觀察可見黏膜層小片狀脫落，固有層腺體輪廓欠完整，結構紊亂[7]。射線間接作用于組織細胞內水分子產生自由基，破壞細胞膜使其喪失功能，可造成細胞異常死亡，腸黏膜通透性增高，病原體黏附增加，局部炎癥發生風險增高[8]。

1.2 放射性腹瀉與腸道菌群的關系 放射線會影響腸道內的共生菌群，可導致腸道菌群的構成比例失調：腸道定植菌比例下降、益生菌種類及數目下降、致病菌比例變化[9]。對比于健康志愿者7周內微生物多樣性的相對恒定，腹盆腔放射治療后腹瀉患者腸道內菌群呈漸進性改變，急劇式下降發生在放療結束時至結束后2周[10]。腸黏膜屏障的平衡被打破后，腸道內的條件致病菌及未被及時清除的致病菌開始大量繁殖，進一步黏附易位，釋放內毒素等引起腸道局部炎癥。具核桿菌是人消化道內條件致病菌的一種，目前的研究認為其與結直腸癌的發生發展有密切的關聯[11]，結直腸癌具核桿菌感染會增加ROS和炎癥細胞因子的產生[12]，加重腸道炎癥。Yong Suk Kim等用伽馬刀給予小鼠8 Gy一次性照射也發現消化道內細菌構成比例失調：小腸內普氏菌、Alistipes菌較對照組減少，大腸內棒狀桿菌、Alistipes菌增多[13]。曹樂等給予小鼠同樣條件照射也驗證了這一點，發現G-桿菌尤以變形桿菌比例增長為著，并測得血內毒素水平升高，認為LPS刺激了IL-1、IL-6、TNF-Q的表達，尤其對IL-1的作用更強；而內毒素入血后被單核巨噬系統表面的TOLL樣受體識別，經一系列反應最終激活炎癥細胞釋放大量炎癥因子引發炎癥[14]。

以上種種皆導致腸黏膜屏障完整性被破壞，大量腸上皮細胞脫落，細菌病毒感染，腸黏膜炎癥滲出大量黏液、膿血超過黏膜吸收能力產生腹瀉癥狀。加之結直腸癌現有研究表明CRC患者腸道內產丁酸菌、益生菌等菌群相對減少，條件致病菌、產毒素和致癌代謝物細菌相對增多[15]，腸道本就薄弱的生物屏障更加不堪一擊。腸屏障的機械屏障、化學屏障、免疫屏障、生物屏障均在一定程度上被打破和削弱，腸道負擔頗重，有賴于人為干預及時建起防御。

2 益生菌的功能

2.1 益生菌對腸道的保護功能 進入腸道內的益生菌通過黏附定植于腸黏膜表面以保護腸黏膜上皮細胞免受各種病原微生物的損傷。乳酸桿菌和雙歧桿菌作為益生菌的主要菌種廣為人知。乳酸桿菌的S-層蛋白、胞外多糖和脂磷壁酸等可與細菌競爭黏附位點，抑制細菌黏附，防止細菌易位[16-17]。雙歧桿菌產生并釋放過氧化氫酶等抗氧化物質清除自由基，并且有益于DNA、細胞膜、蛋白等的修復與再生；腸黏膜的厚度在益生菌的定植下相對增加，其完整性亦被保護免于或減輕輻射損害[18]。腸道內初級膽汁酸與雙歧桿菌、乳酸桿菌等結合，經系列反應生成次級膽汁酸，后者可抑制腸道內細菌的過度增生，保持腸道內細菌的制約平衡，保障生物屏障的穩定性[19]。Kristin M等實驗得出結論：乳酸菌可降低腸沙門氏菌(Salmonella enterica Javiana)毒力，調節宿主的炎癥反應。他們將宿主細胞暴露于嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌中，可降低沙門氏菌誘導的細胞毒性，而熱致死的LAB則沒有影響[20]。

2.2 益生菌的調節功能 益生菌本身分泌物質調節腸道細菌生長。乳酸菌以其分泌乳酸的特性被發現，乳酸可降低腸道內pH值，抑制潛在致病菌與腐敗菌的增殖。益生菌還可以促進腸道細胞分泌物質調控腸道炎癥。益生菌促進腸內防御素的分泌，后者可防止細菌穿透腸壁易位，具有抗炎殺菌作用，誘導上皮細胞釋放白介素，激活中性粒細胞，促進T淋巴細胞的增生以及炎癥的趨化作用，調控腸道微生態失調，改善腹瀉癥狀[21]。曹樂等的研究表明，α-防御素5的小鼠同源物Crp4能夠顯著抑制脂多糖對IL-1β和TNF-α的刺激生成作用，而脂多糖等細菌成分可誘發腸黏膜炎性反應[14]。

2.3 益生菌對腸道免疫的調節功能 益生菌可以調節腸道微生物多樣性進而影響腸道免疫。Kandasamy等研究益生菌對人類RV感染的影響時發現，EcN益生菌定植Gn仔豬較未定植組輪狀病毒的脫落滴度明顯降低，降低了病毒的感染程度，提高了腸道HRV IgA Ab應答，減輕腹瀉癥狀[22]，其課題組還進行了體外實驗證實EcN益生菌可誘導IL-6、IL-10和IgA參與炎癥反應。另有Donghyun Shin等[23]用Lactobacillus plantarum菌株JDFM LP11飼喂斷奶仔豬4周后，宏基因組學分析糞便發現腸道內微生物多樣性和豐富度和厚壁菌門的相對豐度較對照組增高，進一步的Gene Ontology和Immune DB分析確定了補充益生菌制劑下調了免疫相關BPI、RSAD2、SLPI、LUM、OLFM4、DMBT1和C6基因的表達。PICRUSt分析推測微生物群落的功能分析表明，益生菌增加了支鏈氨基酸生物合成和丁酸鹽代謝，可促進腸道發育和腸內健康，腸道上皮層顯微照片提示小腸、結腸絨毛高度及隱窩深度顯著增加，為探索適宜方式以期降低腹瀉發生率提供了明確方向[23]。

炎癥發生時，益生菌可直接激活NF-kB通路Toll樣受體，活化單核巨噬細胞、樹突狀細胞、B、T細胞，發動抗炎反應[24]。根據目前的研究，益生菌可激活抗凋亡通路AKT，活化COX-2途徑抑制炎癥反應，保護腸黏膜屏障[25]。戴聰、桑力軒等用葡聚糖硫酸鈉誘導大鼠急性實驗性結腸炎，發現益生菌VSL#3可引起血清IL-10表達水平升高、IL-2表達水平降低，從而對腸道炎癥起到防治作用[26-27]。

3 益生菌對放射性腹瀉的治療作用

益生菌的應用越來越廣泛，作為腸道菌群的主力軍，首先作為改善腸道微生態制劑應用于臨床，并取得了較好的效果，關于其治療放射性腹瀉的效果仍在研究和臨床中不斷實踐。Michael T等人對60項臨床研究進行分析得出結論：益生菌對放化療引起的腸道炎癥具有預防和治療作用而且無明顯副作用[28]。張保華等納入1 406例放療后患者進行Meta分析，結果顯示：與對照組比較，益生菌未減少腹瀉總發生率，但≥2級腹瀉發生率明顯降低，可明顯減少止瀉藥物使用但未減少水樣便及腹痛發生率，表明益生菌對放療所致腹瀉有預防作用[29]。另外三項薈萃分析亦得出同樣的結論[30-32]。其中一項又對納入11項臨床試驗共1 612人的研究Meta分析結果表示益生菌很少引起不良事件[32]。Mimi Demers等[33]進行的一項隨機雙盲對照試驗，研究益生菌對盆腔放射治療患者腹瀉的影響，實驗組給予益生菌制劑Bifilact膠囊(含嗜酸乳桿菌LAC-361和長雙歧桿菌BB-536)標準劑量13億CFU 2次/d或高劑量100億CFU 3次/d，從放療第1天開始服用至最后一天結束，對照組予相應安慰劑，直腸癌患者仍按常規劑量持續灌注5-FU或口服卡培他濱，得出結論：盆腔腫瘤術后患者攝入標準劑量的益生菌可減少腹瀉發生，尤其是4級腹瀉；攝入2倍于標準劑量的益生菌仍是安全的，但不減少治療過程中2、3、4級腹瀉的發生率，作用時間可能在放療后期或放療結束后的兩周內。

通過改變腸屏障功能，先天免疫和腸道修復機制，腸道微生物群可能在腸黏膜炎的發病機制中發揮重要作用。更好地了解這些影響可能會衍生出新的治療方法和黏膜炎預測標志物的鑒定[34]。目前關于益生菌治療放射性腹瀉的研究普遍得出的結論是益生菌能預防性減少腹瀉的發生率，MASCC/ISOO指南建議，可以應用含有乳酸菌的益生菌來預防惡性腫瘤放化療患者出現腹瀉癥狀[35]。較其他藥物和療法來講，口服益生菌副作用小，較易獲得，這是其一大優勢，也是大多數研究者將目光投向它的原因。目前專注于直腸癌放射性腹瀉的研究數目尚不足，菌種待廣泛，菌株待具體，ESPEN指南指出，沒有足夠抑制的臨床數據來推薦益生菌減少輻射引起的腹瀉[35]。要讓患者得到最大的獲益，有待于更進一步研究。