腸道菌群在結直腸癌中的研究進展

陳方賜 周淋魄 孔文成 單毓強

[摘要]?腸道菌群與結直腸癌的發生、發展關系密切，是結直腸癌的潛在治療靶點，以腸道微生物為主要靶點的治療策略被越來越多的學者所關注。本文對腸道菌群在結直腸癌中的作用機制、臨床應用及安全性進行綜述，旨在為結直腸癌的臨床治療提供理論依據。

[關鍵詞]?腸道菌群；結直腸癌；療效；安全性

[中圖分類號]?R735??????[文獻標識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.15.028

結直腸癌是常見癌癥之一，近年來發病率逐年升高，且呈年輕化趨勢。結直腸癌的治療方法主要包括外科手術、化學治療和放射治療；但這些治療方法常引起不良反應和并發癥，且對中晚期結直腸癌的治療效果有限。腸道菌群是結直腸癌治療的新興研究領域，越來越多的證據表明腸道微生物的失調對結直腸癌的發生、發展起調控作用[1-3]。腸道菌群的調節可逆轉腸道微生物的失調狀態，是預防和治療結直腸癌的新策略[4]。本文對基于腸道菌群調控的結直腸癌治療最新研究進展進行綜述，闡述腸道菌群在結直腸癌中的作用機制、臨床應用及安全性，探討腸道菌群調控在結直腸癌治療中的臨床應用前景。

1??腸道菌群與結直腸癌的關系

結腸區域是一個巨大的微生物群落宿主[5]。健康狀態下，腸道微生物有助于消化復雜的食物成分，增強免疫系統功能，保護腸道免受有害細菌和疾病的侵襲[6]?，F已證實，腸道菌群的失調狀態與結直腸癌的發生發展關系密切；腸道菌群的變化既能促進腫瘤的發生發展，也能抑制腫瘤的發生發展，主要與菌群類別有關。

目前已知的可促進結直腸癌發生發展的菌群主要有具核梭形桿菌（fusobacterium?nucleatum，Fn）、鏈球菌、脆弱擬桿菌等。Yang等[7]研究證實，Fn通過上調微RNA-21的表達，促進結直腸癌的細胞增殖，并增強其侵襲能力。Rubinstein等[8]研究發現，Fn可產生具核梭形桿菌黏附蛋白A（fusobacterium?nucleatum?adhesin?A，FadA），FadA具有較強的侵襲性，可刺激上皮細胞生長，促進炎癥和腫瘤的發展；同時FadA也可調節與結直腸癌發展相關的β-連環素等信號通路。厭氧消化鏈球菌在腸道富集，誘導促炎免疫微環境或與上皮細胞相互作用，促進結直腸癌的發展[9]。脆弱擬桿菌分泌脆弱擬桿菌毒素等毒力因子，通過激活果蠅無翅/整合素/β-連環素及核因子-κB信號通路，促進上皮細胞的增殖，誘導產生炎癥介質，導致黏膜炎癥甚至結直腸癌[10]。另有研究發現，脆弱擬桿菌通過調節腫瘤免疫微環境誘導腫瘤的增殖，也可誘導活性氧的增加和DNA損傷，從而促進結直腸癌的發生[11-13]。研究發現，結直腸癌患者和健康人群的腸道菌群豐度差異明顯，其中產丁酸鹽細菌的減少及機會病原體的增加可能是結直腸癌患者腸道菌群失調的主要原因[3]。腸道菌群的富集與耗竭引起的生態環境紊亂可導致一系列功能和代謝變化，參與結直腸癌發生、發展的病理變化過程[2]。

結直腸癌的發生、發展過程伴隨腸道菌群的改變，監測腸道菌群狀態的改變對結直腸癌的早期預警具有重要意義，同時腸道菌群也可作為腫瘤治療效果和患者預后的預測工具。Heshiki等[14]利用健康人群、腫瘤患者治療有效組及治療無效組治療前后的糞便標本，探討腸道微生物與治療結局之間的關系，結果發現與治療無效組腫瘤患者相比，治療有效組腫瘤患者的腸道微生物多樣性更高，腸道菌群的構成存在顯著差異，特定菌群與治療結局呈正相關。腸道微生物群的特點能較好地預測腫瘤的生長情況和腫瘤的治療效果。因此，探討腸道菌群和結直腸癌的關系有助于腫瘤治療新策略的開發，腸道菌群調控是結直腸癌防治的潛在策略。

2??腸道菌群在結直腸癌中的作用機制

2.1??益生菌

益生菌是一類對人體有益的微生物，廣泛用于失調腸道菌群的調節，可誘導宿主體內的生理和代謝變化，被認為是一種安全的腫瘤治療方式，其中最主要的兩種益生菌為乳酸菌和雙歧桿菌[15-16]。益生菌主要通過以下幾種方式發揮抗腫瘤功效：①抵抗潛在病原體。益生菌可通過競爭營養或與病原菌聚集的方式，阻斷病原菌與腸上皮細胞結合；除直接作用外，益生菌還可通過釋放抗菌肽或降低腸內pH值抑制病原菌生長[17-18]。研究表明，益生菌可減少潛在病原菌感染，對結直腸發揮保護作用，減少結直腸癌的發生[19-20]。②改善腸道屏障功能。腸道屏障功能由上皮細胞及連接上皮細胞的緊密連接蛋白構成，腸道屏障受損與結直腸癌的發展相關[21]；緊密連接蛋白的減少可誘導上皮間質轉化，促進腫瘤的發生和轉移[22]。研究表明，益生菌可通過上調緊密連接蛋白的表達、刺激黏蛋白產生，改善腸道屏障功能[23]。③免疫調節作用。益生菌可抑制結直腸炎癥，主要通過激活樹突細胞、減少輔助性T細胞表達、增加調節性T細胞表達、促進巨噬細胞表型由M1型轉化為M2型等途徑實現[24]；益生菌可增加自然殺傷細胞的細胞毒性潛力和巨噬細胞的吞噬作用能力，起到抵抗病原體的作用[25-26]。

2.2??益生元

益生元可選擇性刺激腸道內特定細菌的生長和（或）活性，改善宿主健康，其作用主要與微生物群代謝相關[27]。研究發現，益生元可選擇性刺激益生菌的生長和富集，減少病原菌定植，減輕腸道炎癥[28]。在由微生物群產生的益生元發酵產物中，短鏈脂肪酸主要由乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽組成，其可通過維持腸道pH值、抑制病原體生長、促進腫瘤細胞凋亡抑制結直腸癌的發展[29]。腸細胞模型研究發現，丁酸鹽通過調節緊密連接蛋白的組裝增強腸道屏障[30]。Gourbeyre等[27]研究發現，益生元可被腸道直接吸收，發揮抗炎和免疫調節作用，對腸道起到保護作用。

2.3??抗生素

既往研究證實，腸道菌群失調與結直腸癌的發展密切相關，抗生素可有效根除有害細菌，逆轉菌群失調狀態，是腫瘤預防和治療的有效方法[31-32]。結直腸癌小鼠模型研究發現，抗生素導致腸道微生物群消耗誘發抗腫瘤免疫應答，表現為分泌干擾素的T細胞數量顯著增加、分泌白細胞介素（interleukin，IL）-17A和IL-10的T細胞數量相應減少，發揮抑制腫瘤生長的作用[33]。

2.4??糞便移植

糞便微生物群移植是將糞便微生物群從健康、無疾病的供體移植到患者體內，恢復患者體內微生物平衡或增強其有益生物體，是治療結直腸癌的新興生物治療方法[34]。與其他治療方法相比，糞便微生物群移植具有獨特優勢，可提高微生物多樣性，且不破壞腸道微生物的自然平衡狀態[35]。研究表明將糞便微生物群從野生小鼠移植到實驗小鼠，宿主在炎癥、誘變劑、病毒刺激下的適應能力和生存能力得以增強，對結直腸腫瘤的抵抗能力也得以增強[36]。

3??腸道菌群在結直腸癌中的臨床應用及安全性

3.1??臨床應用

3.1.1??預防結直腸癌??腫瘤預防是腫瘤學中最早嘗試整合腸道菌群調控的研究領域，調節并維持腸道菌群平衡狀態可有效預防結直腸癌的發生。作為腫瘤化學預防劑，益生菌、益生元和合生元可去除食源性誘變劑和致癌物，發揮預防結直腸癌的作用。動物研究表明，益生菌可有效降低致癌物的遺傳毒性和誘變活性，減少結直腸損傷，預防結直腸癌的發生[37]。多項研究表明，益生菌可預防癌前病變，降低結直腸癌發生率，縮小腫瘤體積，降低腫瘤細胞數量[38-40]。Rafter等[41]對結腸腺瘤性息肉及結直腸癌切除術后患者的血液和糞便標本進行檢測，發現與安慰劑組相比，由益生菌和益生元合成的合生元制劑可導致患者腸道菌群發生顯著變化，雙歧桿菌和乳酸桿菌增加，產氣莢膜梭狀芽胞桿菌減少，結直腸細胞的增殖和壞死顯著降低，切除術患者的上皮屏障功能得到改善。另一臨床研究發現，益生菌可降低中高度異型性腫瘤的發生率[42]。

綜上，腸道菌群調節的抗腫瘤作用可歸因于：①使誘變劑或致癌物失活；②降低腸道pH值；③免疫調節作用；④調節腸道微生物群；⑤調節細胞凋亡和分化；⑥抑制酪氨酸激酶信號通路[43]。

3.1.2??減輕與治療相關的不良反應??結直腸癌的常規治療包括外科手術、化學治療和放射治療，上述療法會導致腸道黏膜屏障受損、腸道菌群紊亂，造成腸黏膜炎、腹瀉、體質量下降等不良反應[44]。通過調節腸道菌群、改善腸道屏障功能，可減少不良反應的發生。Mi等[45]研究發現，雙歧桿菌可有效緩解化學治療誘發的腸黏膜炎。兩項隨機對照臨床研究表明，結直腸癌患者經外科手術、化學治療并輔以益生菌制劑，腸道菌群得到有效調節，免疫水平提高，并發癥發生率降低[46-47]?；瘜W治療后期可出現免疫抑制、骨髓抑制、機會感染等不良反應，影響治療進程，不利于患者預后。動物研究顯示，乳酸桿菌能增加小鼠骨髓中未成熟的骨髓祖細胞，從而在環磷酰胺給藥后早期恢復骨髓細胞；乳酸桿菌還能夠誘導血液中的嗜中性粒細胞早期恢復，促進吞噬細胞募集到感染部位，增加對機會病原體白色念珠菌的抵抗力，提示乳酸桿菌或可被用作減輕腫瘤患者化療誘導的免疫抑制或骨髓抑制[48]。

3.1.3??增強常規治療抗腫瘤功效??腸道菌群調節可增強常規治療的抗腫瘤功效越來越多地受到學者關注。環磷酰胺是重要的臨床抗腫瘤藥物，其治療效果部分歸因于其具有的刺激抗腫瘤免疫反應的能力。動物實驗證明，環磷酰胺可改變腸道微生物群組成，誘導特定種類革蘭陽性菌易位到次級淋巴器官中，刺激“致病性”Th17細胞特定亞群的產生及記憶Th1細胞的免疫反應，進而發揮抗腫瘤作用；當使用廣譜抗生素抑制腸道微生物后，環磷酰胺的抗腫瘤作用隨之減弱[49]。靶向程序性死亡蛋白-1（programmed?death-1，PD-1）/程序性死亡受體配體1軸的免疫檢查點抑制劑（immune?checkpoint?inhibitor，ICI）在臨床抗腫瘤治療中的應用越來越廣泛，ICI的耐藥性可能與抗生素使用引起的腸道微生物構成異常有關。Routy等[50]將對ICI有持續反應的腫瘤患者的糞便微生物群移植到無菌或抗生素治療小鼠中，發現該干預措施可改善PD-1阻斷劑的抗腫瘤作用，證明腸道有益菌群可通過免疫調節方式，增強免疫治療的抗腫瘤效果。現有證據表明，調節腸道菌群不僅可作為輔助治療手段增強常規治療的抗腫瘤效果，還可通過調節腫瘤微環境、增強抗炎能力、提高腸道屏障功能、促進腫瘤細胞凋亡等多種途徑，抑制腫瘤的生長和轉移[4，18，26]。

3.2??安全性

3.2.1??細菌易位和全身性侵襲??細菌易位是指腸道活細菌越過腸黏膜屏障，進入人體循環系統及腸外器官，導致全身性或局部感染。益生菌對健康受試者具有良好的耐受性，但其安全性在有基礎疾病患者中仍有爭議。結直腸癌患者腸道屏障及免疫功能受損，益生菌易位的概率增大，進而造成局部或全身性感染[51-52]。

3.2.2??腸道菌群紊亂??抗生素在減少病原菌的同時也可進一步誘導腸道微生物失調的發生?？股貙采那宄欠沁x擇性的，具有抗腫瘤效應的細菌也被清除，從而使抗腫瘤免疫減弱?？股貙δc道菌群和腫瘤微環境的改變也影響腫瘤免疫治療的效果。研究表明抗生素與抗PD-1免疫治療同時使用，可減弱抗PD-1療效，患者總體生存率下降[53]。

3.2.3??病原菌與致病基因的傳播??糞便微生物群移植過程存在未識別病原菌傳播風險。目前已知糞便微生物群移植后可引發菌血癥、巨細胞病毒感染等[54-55]。有文獻報道2例免疫功能低下患者發生大腸桿菌菌血癥，他們均從同一供體接受糞便微生物群移植[56]。糞便微生物群移植還存在傳播致病基因的潛在風險。移植過程中供體某些與疾病相關的菌群特征可“傳播”至受體，引起受體腸道菌群的改變，誘導受體慢性疾病的發生。研究發現1例復發性艱難梭菌感染患者在接受健康但超重捐贈者糞便微生物群后，體質量快速增加[57]。腸道菌群與多種免疫性疾病相關，包括風濕性關節炎、代謝綜合征等[58]。因此，加強糞便微生物群移植劑篩查至關重要。

綜上，腸道微生物群調節是預防和治療腫瘤的潛在治療策略，未來需加強對該治療策略機制和臨床應用的研究，加深對該治療策略的理解，促進臨床轉化，探討腸道菌群調節在結直腸癌治療中的潛力，使患者獲益。

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