鄭晴晴，徐艷麗，常 英*，胡 承

（上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院：1消化內(nèi)鏡室，2內(nèi)分泌與代謝科，上海 200233）

結(jié)直腸癌是世界常見的腫瘤之一，流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)資料顯示全球結(jié)直腸癌發(fā)病率男性位于惡性腫瘤第四位，女性位于第三位，每年大約有100萬新發(fā)病例，發(fā)達(dá)國家的死亡率近33%，且有逐年增長趨勢，對人類健康造成極大威脅[1,2]。國外研究報(bào)道早期結(jié)直腸癌5年生存率達(dá)80%～90%，而晚期結(jié)直腸癌5年生存率不到10%，但只有近40%的患者能夠在早期診斷出結(jié)直腸癌，可見早期診斷及預(yù)防結(jié)直腸癌的重要性[3,4]。結(jié)直腸癌的發(fā)生是遺傳、環(huán)境、生活方式等諸多因素的綜合結(jié)果。目前，大量研究表明，腸道菌群失調(diào)（dysbacteriosis）在結(jié)直腸癌發(fā)生中可能起到重要作用，且在早期階段就已發(fā)生，但具體機(jī)制尚不明確[5]。本文就腸道菌群與結(jié)直腸癌發(fā)生的關(guān)系及具體機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 腸道菌群與結(jié)直腸癌

人類腸道內(nèi)大約含有1000種、1014個(gè)細(xì)菌等微生物，是人類真核細(xì)胞的10倍以上[6]。腸道菌群與宿主形成共生關(guān)系，能夠參與完善腸道免疫系統(tǒng)、修復(fù)腸黏膜、增殖和分化上皮細(xì)胞、消化食物、降解毒性物質(zhì)及抵御病原體等，然而腸道菌群失調(diào)則可能會導(dǎo)致結(jié)直腸癌發(fā)生[6?9]。

研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者腸道菌群發(fā)生了明顯變化。Sobhani等[10]采用60例結(jié)直腸癌患者與119例正常人進(jìn)行腸道菌群的病例對照研究，結(jié)果提示結(jié)直腸癌組與正常對照組相比，糞便中擬桿菌屬?普需沃菌（Bacteroides-Prevotella）明顯增加。Chen等[6]采用類似的設(shè)計(jì)，也證實(shí)了上述研究結(jié)果，還發(fā)現(xiàn)黏膜相關(guān)菌群也發(fā)生了明顯變化。他們認(rèn)為糞便內(nèi)細(xì)菌可能通過共代謝或參與宿主代謝引起結(jié)直腸癌發(fā)生，而黏膜相關(guān)細(xì)菌可能通過與宿主直接作用促使其發(fā)生。而Scanlan等[11]對結(jié)直腸癌、結(jié)直腸腺瘤患者及正常人群腸道菌群組成進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸腺瘤組與正常組相比菌群組成亦發(fā)生了明顯變化，但結(jié)直腸腺瘤組與結(jié)直腸癌組相比菌群組成沒有隨著時(shí)間推移發(fā)生明顯變化。

Uronis等[12]進(jìn)一步在動物模型中研究腸道菌群對結(jié)直腸癌發(fā)生的影響，他們將致癌劑氧化偶氮甲烷（AOM）暴露于正常有菌小鼠、IL10?/?的易感有菌小鼠及易感無菌小鼠中，結(jié)果正常有菌小鼠20%發(fā)生了結(jié)直腸腺瘤，易感有菌小鼠62%發(fā)生了結(jié)直腸炎和結(jié)直腸癌，而且腫瘤呈多樣性、分化程度直接與炎癥分布、嚴(yán)重程度有關(guān)，易感無菌小鼠無1例腸道炎癥和腫瘤。該實(shí)驗(yàn)提示腸道菌群在啟動腫瘤的發(fā)生中可能起到了重要作用，且炎癥促進(jìn)了此過程的發(fā)生。Arthur等[13]進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明腸道炎癥能夠特異性地促進(jìn)侵襲性大腸桿菌（pks+E.coli）的增殖，通過改變腸道菌群結(jié)構(gòu)促進(jìn)腸道腫瘤發(fā)生。可見，腸道菌群失調(diào)在導(dǎo)致結(jié)直腸癌的發(fā)生中可能起到了重要作用。

2 腸道菌群失調(diào)引起結(jié)直腸癌發(fā)生的主要機(jī)制

2.1 腸道菌群與腸道遺傳學(xué)

腸道菌群失調(diào)能夠引起腸黏膜上皮細(xì)胞遺傳學(xué)變化。Kellermayer等[14]曾用Toll-樣受體2（TLR2）基因敲除小鼠研究菌群失調(diào)對腸道黏膜細(xì)胞遺傳學(xué)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腸道黏膜細(xì)胞中CpG位點(diǎn)、基因啟動區(qū)及CTCF-結(jié)合位點(diǎn)出現(xiàn)異常甲基化，而且Ifit2、spon2、Fas、Anpep及Lgals2等免疫相關(guān)基因表達(dá)異常。DNA異常甲基化能夠影響細(xì)胞循環(huán)、DNA修復(fù)、細(xì)胞凋亡、血管生成、細(xì)胞黏附及侵襲功能，導(dǎo)致細(xì)胞異常分化[15]。同時(shí)，腸道菌群中擬桿菌屬、梭菌屬、彎曲菌屬等致病菌的大量增加可以引起腸道上皮細(xì)胞增殖和癌基因c-Myc表達(dá)[7,16?17]。

2.2 腸道菌群與腸道炎癥反應(yīng)

腸道菌群失調(diào)能夠誘發(fā)腸道炎癥[13]，而炎癥性腸病能夠明顯增加結(jié)直腸癌發(fā)生率[14,18]。腸道炎癥可刺激中性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞及IL-6，TNF-α，IL-23，IL-17等炎性介質(zhì)釋放導(dǎo)致腸黏膜上皮細(xì)胞基因突變、DNA損傷、DNA異常甲基化、端?？s短、細(xì)胞衰老，同時(shí)增加腸黏膜滲透性，引起腸道微生物產(chǎn)物滲透到黏膜層，加重不正常免疫反應(yīng)[12,19?20]。炎性介質(zhì)IL-17與結(jié)直腸癌發(fā)生關(guān)系密切。腸道菌群失調(diào)可通過TLR-MyD88依賴的信號途徑上調(diào)腸道上皮細(xì)胞IL-17C的分泌，IL-17C則通過自分泌方式誘導(dǎo)Bcl-2和Bcl-xl分泌，促進(jìn)細(xì)胞生存和腫瘤發(fā)生；同時(shí)，菌群失調(diào)亦可通過刺激IL-23和IL-1β分泌，誘導(dǎo)Th17細(xì)胞分泌IL-17A，引起細(xì)胞增殖[20]。IL-17還能與TNF-α協(xié)同刺激結(jié)直腸癌細(xì)胞有氧糖代謝和生長因子分泌促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的生存和增殖[21]。

2.3 腸道菌群與腸道代謝學(xué)

腸道菌群失調(diào)可以導(dǎo)致腸道代謝紊亂打破腸道微環(huán)境穩(wěn)態(tài)。代謝組學(xué)顯示結(jié)直腸癌患者癌組織微環(huán)境中葡萄糖和短鏈脂肪酸減少，特別是丁酸鹽、乳酸、氨基酸、脂質(zhì)及脂肪酸增加[22]。丁酸鹽能夠?qū)е露喾N腫瘤細(xì)胞凋亡，具有抑制結(jié)腸細(xì)胞硝胺和過氧化氫基因毒性的作用[23?24]。丁酸鹽可通過超活化p300介導(dǎo)的細(xì)胞外因子/連環(huán)蛋白信號途徑促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡，丁酸鹽還能夠通過p21WAF1表達(dá)減少組蛋白H3乙?；种平Y(jié)直腸癌發(fā)生[25?26]。此外，結(jié)直腸癌患者腸道中細(xì)菌有毒產(chǎn)物明顯增加[7,27]。細(xì)菌有毒產(chǎn)物能刺激腸道黏膜發(fā)生炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)腸道上皮細(xì)胞增殖及癌基因c-Myc表達(dá)[7]，還能夠?qū)⒛懼徂D(zhuǎn)化為致癌劑，產(chǎn)生硫化氫，活化偶氮還原酶，分泌亞硝基化合物和氧自由基，抑制解毒功能[11]。

3 某些特異細(xì)菌對結(jié)直腸癌的影響

關(guān)于腸道菌群失調(diào)與結(jié)直腸癌發(fā)生關(guān)系的研究中，部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)腸道菌群中某些特異細(xì)菌對結(jié)直腸癌的發(fā)生可能起到了非常重要的作用。關(guān)系較為密切的細(xì)菌分別表述如下。

3.1 梭菌屬

梭菌屬（clostridium）是一種革蘭陰性專性厭氧菌，通常存在于人類口腔中，是牙菌斑的主要成分，能夠參與多種牙周疾病，人類腸道內(nèi)梭菌屬含量較少[28]。多個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)道結(jié)直腸癌患者腸道內(nèi)梭菌屬明顯增加，與結(jié)直腸癌發(fā)生呈正相關(guān)[6?7,3]。梭菌屬具有侵襲性和促進(jìn)炎癥反應(yīng)的特點(diǎn)，能夠引起腸道炎癥[28]。梭菌內(nèi)有水解還原酶，可產(chǎn)生基因毒性物質(zhì)，導(dǎo)致基因突變引起結(jié)直腸癌[11]。同時(shí)，具核梭菌屬與結(jié)直腸癌的淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)[7]。但也有觀點(diǎn)認(rèn)為梭菌屬可以促進(jìn)丁酸鹽產(chǎn)生，為腸道上皮細(xì)胞提供能量，抑制結(jié)直腸癌發(fā)生，所以梭菌屬與結(jié)直腸癌的關(guān)系尚待進(jìn)一步研究[28]。

3.2 牛鏈球菌生物型Ⅰ

牛鏈球菌（streptococcus bovis）是一種革蘭陽性菌，分為牛鏈球菌生物型Ⅰ和牛鏈球菌生物型Ⅱ兩種，存在于約10%的人類腸道內(nèi)[3,4]。自1951年起大量研究指出牛鏈球菌生物型Ⅰ及其感染性心內(nèi)膜炎與結(jié)直腸息肉及結(jié)直腸癌發(fā)生密切相關(guān)[29]，而且牛鏈球菌生物型Ⅰ與結(jié)直腸息肉的關(guān)系比結(jié)直腸癌更明顯[4]。牛鏈球菌生物型Ⅰ能釋放蛋白，刺激炎癥發(fā)生和使COX-2過度表達(dá)，COX-2能夠抑制細(xì)胞凋亡，增加血管生成，在結(jié)直腸癌中COX-2經(jīng)常處于高表達(dá)狀態(tài)[29]。牛鏈球菌生物型Ⅰ還能合成多種蛋白和多聚糖形成膠囊外殼、膠原結(jié)合蛋白和鞭毛，引起菌血癥、心內(nèi)膜炎和結(jié)直腸癌[4]。

3.3 產(chǎn)腸毒素脆弱擬桿菌

脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）是存在于正常人群和動物腸道內(nèi)的一種專性厭氧菌，是內(nèi)源性感染的主要致病菌，而產(chǎn)腸毒素脆弱擬桿菌（enterotoxi-genicB.fragilis，ETBF）與幼兒及動物腹瀉病相關(guān)[17]。研究表明ETBF在結(jié)直腸癌患者中廣泛增加[17]，能夠促進(jìn)腸道炎癥及腸道腫瘤發(fā)生[30]。ETBF分泌一種熱不穩(wěn)定金屬蛋白酶毒素，可激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，刺激腸道上皮細(xì)胞上調(diào)炎性趨化因子IL-8、GRO-α、ENA-78DE等的表達(dá)，導(dǎo)致腸道黏膜發(fā)生炎癥反應(yīng)[31]。同時(shí)，脆弱擬桿菌腸毒素通過誘導(dǎo)c-IAP-2的產(chǎn)生抑制腸道上皮細(xì)胞凋亡，使其有充足的時(shí)間激活黏膜炎癥信號通路及增加細(xì)菌定植概率[32]，這種毒素還可以通過分解黏連蛋白-E的胞外部分使其降解，引起核內(nèi)定位的β-連環(huán)蛋白與T細(xì)胞依賴性轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合，導(dǎo)致c-Myc表達(dá)，促進(jìn)結(jié)直腸癌發(fā)生[17]。

3.4 侵襲性大腸桿菌

大腸桿菌（Escherichia coli）是自幼存在于人體腸道內(nèi)的細(xì)菌，包括A，B1，B2及D四種種系[33]。結(jié)直腸腺瘤或結(jié)直腸癌中伴有B2種系E.coli的大量增殖[22]，正常人卻沒有[33]。E.coliB2種系能夠在黏膜組織中表達(dá)大量的毒力因子，如產(chǎn)循環(huán)調(diào)控蛋白的pks、cnf1及cdt基因，pks能夠合成非核糖體多肽合成酶及聚酮合成酶參與腫瘤發(fā)生的各個(gè)階段，cnf可通過激活Rho-GTP酶和刺激細(xì)胞由G1期轉(zhuǎn)向S期，促進(jìn)細(xì)胞增殖，cdt則可引起真核細(xì)胞DNA鏈斷裂等，這些作用均促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[16,33]。

3.5 人類乳頭狀瘤病毒

人類乳頭狀瘤病毒（human papilloma virus，HPV）是乳頭多瘤空泡病毒科的種屬，是一種嗜上皮性病毒，廣泛分布于人和動物體內(nèi)，具有高度特異性，分型復(fù)雜。曾有9個(gè)病例對照研究一致認(rèn)為，HPV感染與結(jié)直腸腺瘤及結(jié)直腸癌發(fā)生相關(guān)，也有報(bào)道指出，21.9%～97.0%的結(jié)直腸癌患者中發(fā)現(xiàn)有HPV感染，以HPV16和HPV17型最明顯[29,34]。HPV16的癌基因E7能夠上調(diào)p16INK4A的表達(dá)，p16INK4A是一種強(qiáng)大的、持續(xù)性的HPV致癌因素，曾經(jīng)被作為子宮頸癌、口腔高分化鱗癌及肛門直腸上皮內(nèi)癌的篩選指標(biāo)[34]。但有研究表明HPV感染與結(jié)直腸腺瘤、高分化息肉關(guān)系不大[35]。所以，HPV感染與結(jié)直腸癌的關(guān)系仍需進(jìn)一步探索。

4 結(jié)語及展望

綜上所述，腸道菌群失調(diào)可能通過引起腸道上皮細(xì)胞基因改變、腸道炎癥反應(yīng)、腸道微環(huán)境紊亂等機(jī)制參與結(jié)直腸癌發(fā)生，在結(jié)直腸癌的發(fā)生中起到重要作用，是否還存在其他機(jī)制參與尚不明確。在大量研究中部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)某些特異微生物如梭菌屬、牛鏈球菌生物型Ⅰ、產(chǎn)腸毒素脆弱擬桿菌、侵襲性大腸桿菌、HPV等在結(jié)直腸癌發(fā)生中可能起到非常重要的作用。但另一方面，也有學(xué)者認(rèn)為結(jié)直腸癌的發(fā)生與腸道菌群無關(guān)[36]。因此，關(guān)于腸道菌群與結(jié)直腸癌的關(guān)系還需要更大范圍、更大樣本的研究，進(jìn)一步明確腸道菌群與結(jié)直腸癌的相互關(guān)系。

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