益生菌防治口腔和胃腸道放化療黏膜炎的研究進展

張琳， 唐雅文， 王建濤， 王艷

1.口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床研究中心 四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院兒童口腔科，四川 成都（610041）；2.生物治療國家重點實驗室 四川大學(xué)華西醫(yī)院肺癌中心 四川大學(xué)華西醫(yī)院放療中心，四川 成都（610041）

黏膜炎發(fā)生在35%～75%接受造血干細(xì)胞移植的患者以及幾乎所有接受放化療的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的患者中，是放化療最常見的副反應(yīng)［1］。口腔黏膜炎（oral mucositis，OM）的癥狀在放化療第5天到10 天后開始顯現(xiàn)，并可從紅斑、開裂、發(fā)炎進展到疼痛、出血、潰瘍；胃腸道黏膜炎（gastrointesti-nal mucositis，GM）多表現(xiàn)為腹瀉、惡心、嘔吐等癥狀，以腹瀉最為突出和嚴(yán)重［2］。黏膜炎可嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量及抗腫瘤治療效果，尚無被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)治療方法［1］，是亟待解決的臨床問題。隨著微生物因素在黏膜炎發(fā)病機制中逐漸被關(guān)注，應(yīng)用益生菌防治口腔和胃腸道放化療黏膜炎成為研究熱點。

1 放化療黏膜炎的發(fā)病機制及微生物的作用

黏膜炎的發(fā)病機制尚未完全闡明，涉及多種促炎因子的相互作用。Sonis［3］提出的口腔黏膜炎五階段模型指出，放化療可直接破壞增殖活躍的黏膜上皮細(xì)胞的DNA 或通過核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）等途徑激活腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor，TNF-α）、白細(xì)胞介素6（in-terleukin6，IL-6）、白細(xì)胞介素1β（interleukin1β，IL-1β）等的表達，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和組織炎癥；以上促炎因子的相互作用放大炎癥反應(yīng)，黏膜出現(xiàn)潰瘍，微生物因黏膜上皮屏障完整性受損侵入黏膜下層，激活巨噬細(xì)胞并釋放促炎因子，加重先前存在的黏膜病變。Alexander 等［4］提出腸道菌群通過參與移位、免疫調(diào)節(jié)、藥物代謝、酶促降解和多樣性降低來調(diào)節(jié)化療功效和腸黏膜毒性。

正常情況下，常駐微生物與機體保持動態(tài)平衡，構(gòu)成的生物屏障能通過競爭生態(tài)位等防御機制，防止外來病原體的定植以維護機體健康。抗腫瘤治療中唾液腺功能受損、免疫抑制及化療藥物本身的抗菌活性可影響正常微生物，促進病原體生長及黏膜損傷。Hong 等［5］縱向?qū)φ昭芯匡@示，化療引發(fā)OM 并破壞口腔微生物組，OM 的嚴(yán)重程度與口腔微生物群失調(diào)的程度相關(guān)；在三維多層口腔黏膜模型中，隨OM 加重而富集的潛在致病菌具核梭桿菌表現(xiàn)出促炎和促凋亡的能力，在OM 期間減少的潛在共生菌唾液鏈球菌則幾乎沒有促炎和促凋亡能力。同時，放療期間口腔微生物組成發(fā)生改變，革蘭陰性菌特別是牙周病病原菌的相對豐度增加被證明會加劇鼻咽癌患者OM 的嚴(yán)重程度［6-8］。這些革蘭陰性菌可通過內(nèi)毒素、菌毛等細(xì)菌成分激活宿主模式識別受體促進黏膜炎癥的加劇和促炎因子的產(chǎn)生，導(dǎo)致OM 惡化［9］。在OM 愈合階段，體外共培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)傷口愈合能力與微生物組成相關(guān)［10］。此外，輻射還可通過誘導(dǎo)生物膜形成、提高致病菌毒力等方式改變常駐口腔微生物的功能行為，成為OM 發(fā)生發(fā)展的危險因素［11］。

在胃腸道，5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）可使小鼠腸道菌群發(fā)生顯著變化，并伴有黏膜屏障破壞和炎癥信號通路激活，健康小鼠的糞便移植可減輕結(jié)腸黏膜炎，而5-FU 處理小鼠的糞便移植則可誘導(dǎo)明顯的結(jié)腸黏膜炎癥狀，表明腸道菌群變化參與5-FU 誘導(dǎo)的腸黏膜炎的病理過程［12］。Gerassy-Vainberg 等［13］證明輻射可改變小鼠腸道微生物組成，受輻射小鼠的糞便微生物群與結(jié)腸上皮細(xì)胞共培養(yǎng)6～7 h 后，上皮細(xì)胞TNF-α、IL-1β 表達增加；接種受輻射小鼠糞便微生物群的Swiss Webster 無菌小鼠放療后結(jié)腸IL-1β 水平升高，并表現(xiàn)出更嚴(yán)重的放射損傷病理特征。

基于以上論述，可推測放化療誘發(fā)了早期黏膜炎癥反應(yīng)與微生物群改變，微生物群與機體間的動態(tài)平衡被打破，向病理性演變，逐漸對黏膜上皮造成“毒力負(fù)荷”，進一步放大了放化療本身對炎癥反應(yīng)狀態(tài)的誘導(dǎo)，促進黏膜炎的發(fā)展。

2 益生菌防治口腔和胃腸道放化療黏膜炎的原理

益生菌是指通過攝取適當(dāng)?shù)牧浚瑢κ秤谜叩纳眢w健康能發(fā)揮有效作用的經(jīng)嚴(yán)格選擇的活菌［14］。益生菌可通過產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、與病原體競爭上皮黏附和營養(yǎng)、參與宿主的免疫調(diào)節(jié)、抑制細(xì)菌毒素的產(chǎn)生發(fā)揮有益作用［14］。口腔內(nèi)已被發(fā)現(xiàn)存在多種益生菌，如乳桿菌屬、雙歧桿菌屬等可通過共聚集作用形成屏障、黏附上皮細(xì)胞并競爭營養(yǎng)物質(zhì)抑制致病菌定植及生長、產(chǎn)生過氧化氫和抑菌素等抗菌物質(zhì)、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等方式參與口腔健康維護，并在防治齲病、牙周病等口腔疾病中發(fā)揮重要作用［15］。

鑒于益生菌在腸道菌群調(diào)節(jié)中的有益作用，可作為減少放化療誘導(dǎo)的腸黏膜炎的有效治療選擇。其機制包括：①恢復(fù)腸道菌群；②保持緊密連接完整性以保護上皮屏障；③誘導(dǎo)黏蛋白和IgA 產(chǎn)生；④抑制病原體的定植和生長；⑤產(chǎn)生具有抗炎特性的短鏈脂肪酸等代謝產(chǎn)物；⑥通過代謝產(chǎn)物如γ-氨基丁酸與腸-腦軸相互作用；⑦調(diào)節(jié)宿主的固有和（或）特異性免疫反應(yīng)；⑧誘導(dǎo)自噬減輕氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的腸損傷等［16］。

2.1 益生菌防治放化療口腔黏膜炎

Gerhard 等［17］通過動物實驗發(fā)現(xiàn)5-FU 化療前30 d 補充枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌、糞腸球菌、嗜酸乳桿菌益生菌組合可減輕OM 嚴(yán)重程度，且促進了口腔黏膜的恢復(fù)。Gupta 等［18］利用動物實驗證明提前1 周口服羅伊氏乳桿菌DSM 17938和ATCC PTA 5289 可減輕黏膜氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，益生菌可通過核因子E2 相關(guān)因子2（nuclear factor E2-related factor-2，Nrf-2）信號通路激活細(xì)胞抗氧化防御系統(tǒng)和抑制NF-κB 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，保護口腔黏膜免受5-FU 誘導(dǎo)的損傷，且未導(dǎo)致系統(tǒng)性的細(xì)菌移位，有良好的安全性。

Sharma 等［19］納入200 名受試者進行隨機雙盲安慰劑對照研究，在為期7 周的放療同時順鉑化療期間及完成后1 周內(nèi)，每日接受含短乳桿菌CD2（Lactobacillus brevis CD2，LB CD2）含片可降低受試者3、4 級OM 發(fā)病率，且與較低的OM 總體發(fā)生率以及較高的抗癌治療完成率相關(guān)。Sharma 等［20］將LB CD2 含片應(yīng)用于高劑量化療后行造血干細(xì)胞移植的患者，也發(fā)現(xiàn)了類似的積極效果，可能機制為LB CD2 產(chǎn)生精氨酸脫氨酶減少口腔中可利用的精氨酸含量，抑制精氨酸依賴的炎癥相關(guān)微生物的生長；精氨酸含量降低導(dǎo)致精氨酸酶的作用減弱，使促炎因子一氧化氮產(chǎn)生減少而起到緩解OM 的作用。而De Sanctis 等［21］進行的多中心隨機研究則未能證明LB CD2 的功效，與使用碳酸氫鈉漱口水相比，益生菌不能改善接受調(diào)強放療和（或）化療患者OM 的嚴(yán)重性，原因可能是：①調(diào)強放療提高了患者的口腔黏膜耐受性，減少了LB CD2 潛在的有益影響；②納入的受試者少，僅有75 名；③對照組使用碳酸氫鈉漱口水而非安慰劑。Limaye等［22］開展的隨機安慰劑對照試驗顯示，含重組乳酸乳球菌的漱口液AG013 可通過釋放黏膜保護因子，降低5-FU 誘導(dǎo)的2 級以上OM 發(fā)病率，并顯示出良好的安全性和耐受性。Jiang 等［23］開展的隨機雙盲安慰劑對照試驗發(fā)現(xiàn)，調(diào)強放療同時順鉑化療期間食用長雙歧桿菌、乳桿菌和糞腸球菌益生菌組合制劑的鼻咽癌患者OM 發(fā)病率和嚴(yán)重程度降低，機體CD3+T 細(xì)胞、CD4+T 細(xì)胞、血紅蛋白、淋巴細(xì)胞比例得到恢復(fù)，免疫力的增強有利于抗腫瘤治療和黏膜炎防治；補充益生菌組合制劑還可促進恢復(fù)受試者腸道微生物多樣性，從而提高放化療的療效并降低其黏膜毒性。

2.2 益生菌防治放化療胃腸道黏膜炎

Oh 等［24］證明嗜酸乳桿菌A4 通過刺激黏蛋白基因的表達，降低髓過氧化物酶活性并抑制促炎因子（如IL-1β）的表達，降低5-FU 引起的GM 的嚴(yán)重程度。小鼠每日食用兩歧雙歧桿菌G9-1 可減輕5-FU 誘導(dǎo)升高的腸道髓過氧化物酶活性及TNF-α和IL-1β 的表達，調(diào)節(jié)腸道菌群組成，緩解GM［25］。干酪乳桿菌鼠李糖亞種可抑制化療誘導(dǎo)的腸黏膜細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)化療誘導(dǎo)的腸道菌群組成并可降低化療后腸道促炎因子（TNF-α、IL-6）的表達，減輕大腸癌小鼠化療誘導(dǎo)的腸黏膜炎［26］。在重癥聯(lián)合免疫缺陷/非肥胖糖尿病小鼠化療誘導(dǎo)的GM 模型中，干酪乳桿菌鼠李糖亞種或兩歧雙歧桿菌口服給藥可降低血清TNF-α、IL-1β 等促炎因子水平，且不導(dǎo)致菌血癥［27］。嬰兒雙歧桿菌不僅可降低結(jié)直腸癌大鼠化療誘導(dǎo)的血清IL-6，IL-1β 和TNF-α水平，還可通過調(diào)節(jié)T 細(xì)胞免疫反應(yīng)減輕GM 嚴(yán)重程度［28］。然而，并非所有的研究都表明益生菌對緩解GM 有效。Maioli 等［29］指出釀酒酵母不能改善5-FU 引起的黏膜炎，這提示益生菌的效果會因動物模型、菌株、劑量和治療計劃而有差異。

益生菌組合也在動物實驗中顯示出減少由5-FU 誘導(dǎo)的GM 的有效性。胃內(nèi)給服益生菌混合物（短雙歧桿菌DM8310，嗜酸乳桿菌DM8302，干酪乳桿菌DM8121 和熱鏈球菌DM8309）可降低5-FU化療大鼠的腸道促炎因子（TNF-α，IL-4，IL-6）水平和中性粒細(xì)胞浸潤，改善腸通透性，這些有益作用與腸道微生物穩(wěn)態(tài)重建和Toll 樣受體2 信號通路改變有關(guān)［30］。另一項使用益生菌混合物（嗜酸乳桿菌，副干酪乳桿菌，鼠李糖乳桿菌和乳酸雙歧桿菌）的研究表明，口服益生菌組合能增加小腸絨毛/隱窩比率，并降低丙二醛、髓過氧化物酶、TNF-α 和IL-6在所有小腸段中的水平，對GM防治起到有益作用［31］。Gerhard等［17］證明5-FU誘導(dǎo)黏膜炎前30 d，小鼠口服枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌、糞腸球菌、嗜酸乳酸桿菌的益生菌組合可促進GM 恢復(fù)并保護腸絨毛結(jié)構(gòu)。

在最新的跨國癌癥支持治療協(xié)會和國際口腔腫瘤學(xué)協(xié)會指南中，已建議使用含有乳桿菌屬的益生菌預(yù)防接受放化療的盆腔惡性腫瘤患者的腹瀉［32］。在150 例接受5-FU 化療的大腸癌患者的隨機研究中，與瓜爾膠相比，口服膠囊補充鼠李糖乳桿菌GG 可以減少嚴(yán)重腹瀉和腹部不適的發(fā)作，減少化療劑量需要，并顯示出良好的安全性［33］。其機制包括促進腸黏膜上皮細(xì)胞的增殖，增加保護性黏蛋白的分泌，使致病菌與腸壁的黏附減少，抑制細(xì)菌向組織內(nèi)的轉(zhuǎn)移以及刺激對病原體的局部和全身免疫反應(yīng)。Motoori 等［34］發(fā)現(xiàn)食管癌患者在新輔助化療期間服用含短雙歧桿菌、干酪乳桿菌的合生元后，嚴(yán)重腹瀉發(fā)生率較對照組有所改善，但大多數(shù)臨床參數(shù)在兩組間無差異。薈萃分析僅證明了益生菌對單獨放療引起的腹瀉防治有功效，但對化療或靶向治療引起的腹瀉則無益處［35］。未來的研究應(yīng)集中在將胃腸道毒性與某些微生物表型配對，以實現(xiàn)針對性控制腸道微生物群組，更好地設(shè)計個性化的益生菌策略。

3 總結(jié)與展望

益生菌由于對菌群平衡和宿主炎癥反應(yīng)的有益特性受到越來越多的關(guān)注。但需注意的是，益生菌施用于癌癥治療、造血干細(xì)胞移植等免疫受損的患者可能涉及安全問題。當(dāng)前，造血干細(xì)胞移植患者服用乳桿菌已展現(xiàn)出較好的安全性［36］。但由于當(dāng)下證據(jù)有限，仍有必要開展更多研究以評估益生菌在臨床應(yīng)用的安全性。此外，口腔與胃腸道的pH 及局部微環(huán)境的差異使選用益生菌的種類及給藥方式存在不同。鑒于現(xiàn)有研究之間因抗腫瘤治療方案、細(xì)菌種類和施用方法等不同而存在的較大異質(zhì)性，需要更高質(zhì)量的動物實驗和臨床試驗以證實益生菌防治黏膜炎的作用和機制，并探索最佳治療方案。

【Author contributions】 Zhang L wrote the article. Tang YW，Wang JT，Wang Y revised the article. All authors read and approved the final manuscripts submitted.