楊宇晨 綜述，蔡智慧△ 審校

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017)

微生物組的組成與疾病(包括癌癥)密切相關(guān)，并從不同方面影響著腫瘤的治療與預(yù)后。微生物群已成為包括肺癌在內(nèi)的不同類型癌癥中的療效和毒性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。因此，全面了解腸微生物屏障及其與肺癌的關(guān)系,能為肺癌的診療提供新的策略。

1 腸道黏膜屏障概述

腸黏膜屏障是排列在腸道內(nèi)的單層細(xì)胞，主要由腸上皮細(xì)胞膜與腸細(xì)胞之間的連接復(fù)合體和細(xì)胞表面的菌膜組成，能防止體外有害物質(zhì)如細(xì)菌和抗原等穿過腸黏膜進(jìn)入人體內(nèi)其他組織。腸黏膜屏障根據(jù)作用機(jī)制可分為4種，包括機(jī)械屏障、免疫屏障、化學(xué)屏障和生物屏障，其中機(jī)械屏障是最重要的一種屏障，主要通過完整的腸道上皮細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞的緊密相連，與菌膜一起有效阻止細(xì)菌和內(nèi)毒素等有害物質(zhì)自由穿過腸黏膜進(jìn)入機(jī)體。

1.1屏障組成成分 腸黏膜屏障組成成分包括腸上皮細(xì)胞、腸黏液、分泌型免疫球蛋白(Ig)、腸道相關(guān)淋巴組織、腸道菌群、膽鹽、激素和胃酸等。其中，上皮細(xì)胞提供物理屏障作用，并與免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞協(xié)同工作，以抵抗病原體[1]。上皮細(xì)胞中的杯狀細(xì)胞可分泌黏蛋白到腸腔中，與IgA等一起組成黏液以潤(rùn)滑腸內(nèi)容物，保護(hù)腸上皮。杯狀細(xì)胞也可作為抗原呈遞細(xì)胞將腔內(nèi)抗原傳遞至CD103樹突狀細(xì)胞，從而促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的發(fā)育。此外，杯狀細(xì)胞衍生的產(chǎn)物，如三葉因子3和抵抗素樣分子β，可通過促進(jìn)上皮修復(fù)和黏蛋白的分泌來進(jìn)一步調(diào)節(jié)腸內(nèi)的物理屏障。小腸內(nèi)的潘氏細(xì)胞是人體的一種防衛(wèi)細(xì)胞，能產(chǎn)生抗菌肽，如α-防御素、溶菌酶C和C型凝集素等，可幫助人體抵御微生物的侵犯[1]。而在免疫方面，腸道相關(guān)淋巴組織分泌的特異性IgA抗體與抗原結(jié)合，可防止抗原抵達(dá)黏膜細(xì)胞。這是細(xì)菌定植和侵入腸道深層先決條件。與化學(xué)屏障相關(guān)的管腔內(nèi)的膽汁、胃酸和胰液能夠降解細(xì)菌和抗原。組成生物屏障的寄生菌通過產(chǎn)生抗微生物物質(zhì)、調(diào)節(jié)管腔內(nèi)容物的酸堿度和與病原體生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物的競(jìng)爭(zhēng)來抑制病原體的定居[2]。當(dāng)微生物群的穩(wěn)定性遭到破壞后，會(huì)導(dǎo)致潛在病原體的定植和入侵。

1.2腸黏膜損傷時(shí)的生化指標(biāo) 診斷腸黏膜損傷時(shí)的常見指標(biāo)包括D-乳酸、二胺氧化酶、細(xì)菌內(nèi)毒素、瓜氨酸、脂多糖和Zonulin蛋白等。當(dāng)發(fā)生腸黏膜屏障受損并引起腸通透性增加時(shí)，細(xì)菌產(chǎn)生的D-乳酸和細(xì)菌內(nèi)毒素會(huì)通過損傷的黏膜從腸道轉(zhuǎn)運(yùn)到血漿，導(dǎo)致血漿D-乳酸和內(nèi)毒素水平增加[3]。血漿瓜氨酸是一種由腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生的非蛋白質(zhì)氨基酸，因其與腸上皮數(shù)量顯著相關(guān)而被認(rèn)為與腸細(xì)胞功能有關(guān)的有效生物標(biāo)志。有研究顯示，在某些需要使用抗生素的接受免疫治療的肺癌患者中，瓜氨酸可有效用于監(jiān)測(cè)肺癌患者的治療效果。在出現(xiàn)炎癥現(xiàn)象和細(xì)胞死亡時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體對(duì)瓜氨酸的異常識(shí)別和抗瓜氨酸抗體的產(chǎn)生[4]。

Zonulin蛋白是一種常被用于評(píng)估腸屏障功能障礙和通透性的血清學(xué)標(biāo)志物。Zonulin蛋白能可逆地分解緊密連接蛋白復(fù)合物，調(diào)節(jié)黏膜通透性，因此被廣泛用于評(píng)估除胃腸道疾病以外的各種腸道滲透性。然而，最近的研究表明，市場(chǎng)上可用的檢測(cè)方法并不能檢測(cè)到珠蛋白(前結(jié)合珠蛋白-2)，而是量化了結(jié)合珠蛋白和補(bǔ)體因子C3的水平。因此，在檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展之前，建議謹(jǐn)慎地將Zonulin蛋白解釋為診斷屏障完整性的標(biāo)志物[2，5]。

2 腸道微生物對(duì)肺癌的影響

腸道微生物可通過代謝、免疫反應(yīng)或炎性反應(yīng)達(dá)到致癌或抑癌作用[6-7]。微生物群具有調(diào)節(jié)微生物生理的能力，有助于建立促炎或抗腫瘤的炎癥環(huán)境。腸道微生物群不僅影響局部黏膜的免疫反應(yīng)和炎性反應(yīng)，而且可通過“腸-肺軸”對(duì)肺部微生物產(chǎn)生影響，而肺癌又似乎與呼吸系統(tǒng)微生物群有關(guān)[7]。肺癌的進(jìn)展與全身免疫反應(yīng)和炎性反應(yīng)有關(guān)，因此肺癌可能與腸道微生物和微生物群的失調(diào)有關(guān)[6-8]。

2.1致癌作用 越來越多研究表明，某些腸道細(xì)菌與致癌作用有關(guān)，如具核梭桿菌、大腸桿菌、脆弱擬桿菌和變形菌，可通過不同的機(jī)制促進(jìn)結(jié)腸直腸癌的發(fā)展[9]。近年來的研究證明，腸道細(xì)菌的改變?cè)谀c外癌癥的發(fā)展中也起著重要作用。一項(xiàng)針對(duì)肺癌患者糞便細(xì)菌群落變化的研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者腸道細(xì)菌群落發(fā)生了改變[7]。通過分析肺癌患者支氣管鏡樣本發(fā)現(xiàn)，在肺癌中有大腸桿菌定植[6]。在另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，肺癌組患者腸道微生物以擬桿菌屬和梭桿菌屬多見，而在健康對(duì)照組中，變形菌門和厚壁菌門最豐富。提示變形桿菌等機(jī)會(huì)性病原菌的增加與癌癥患者的腸道微生物群失衡有關(guān)[7]。有研究揭示了腸道微生物對(duì)致癌作用的可能影響，主要包括調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，調(diào)節(jié)代謝，激活Toll樣受體，產(chǎn)生致癌毒素和誘導(dǎo)慢性炎性反應(yīng)[7]。

微生物不僅可以觸發(fā)免疫回路，可利用或引發(fā)免疫抑制反應(yīng)來避免自身被破壞并導(dǎo)致抗腫瘤免疫受損，還可以誘導(dǎo)Th17細(xì)胞以促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖和血管生成[6]。慢性系統(tǒng)性免疫抑制增加了癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，特別是與病毒相關(guān)的惡性腫瘤。目前，大多數(shù)針對(duì)癌癥的免疫療法都集中于喚醒對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。異常免疫不僅會(huì)導(dǎo)致肺重塑，還會(huì)導(dǎo)致肺癌的易感性和進(jìn)展[8]。腸道微生物可以通過不同的機(jī)制影響肺部免疫功能。一種是通過致病菌自身成分，如脂多糖，其可刺激宿主細(xì)胞細(xì)胞膜表面，使toll樣受體增多，使下游的相應(yīng)信號(hào)通路上調(diào)，從而激活調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)的基因。另一種是細(xì)菌的代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸，其由細(xì)菌發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生，是宿主抗免疫和抗炎活性的重要成分，能降低腸道通透性，并通過抑制組蛋白去乙?；浮⒓谆?、細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生及細(xì)胞分化、增殖和凋亡來改變基因表達(dá)。有研究表明，厚壁菌門產(chǎn)丁酸鹽是這些脂肪酸中最關(guān)鍵的一種[4，7]。腸道微生物失調(diào)時(shí)，腸道通透性會(huì)增大[10]。抗原入血引起的免疫反應(yīng)可在血液循環(huán)中擴(kuò)散，影響遠(yuǎn)處器官和組織。而腫瘤是一種全身性疾病，因此腸屏障功能損傷和微生物缺失是腸道微生物群、免疫系統(tǒng)和癌癥三者產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的可能影響因素。有研究證明，在小鼠生長(zhǎng)過程中，缺乏腸道微生物的小鼠會(huì)出現(xiàn)免疫系統(tǒng)發(fā)育不良現(xiàn)象，并導(dǎo)致肺部病原體清除能力受損[11]。

炎癥途徑可通過參與腫瘤發(fā)展過程中破壞黏膜屏障等多種方式促進(jìn)腫瘤發(fā)展?，F(xiàn)有的研究確定了肺癌患者體內(nèi)特定細(xì)菌和炎癥狀態(tài)之間的相關(guān)性，并加深了人們對(duì)肺癌患者腸道細(xì)菌的理解。有研究證實(shí)，腸道微生物群可以調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞和炎癥單核細(xì)胞壽命，以及中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值和血小板減少發(fā)生率升高與肺癌患者預(yù)后不良相關(guān)[7]。炎癥還能夠?qū)е潞粑娮邮荏w的產(chǎn)生(如硝酸鹽、乙醇胺和四硫氰酸鹽)，為某些細(xì)菌分支帶來生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)及增強(qiáng)慢性炎癥，從而促進(jìn)癌癥的生長(zhǎng)和擴(kuò)散。由核因子-κB和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3介導(dǎo)的慢性炎癥前饋回路促進(jìn)了腫瘤內(nèi)轉(zhuǎn)化細(xì)胞和非腫瘤細(xì)胞的致癌作用[7]。然而，炎癥指標(biāo)和腸道細(xì)菌之間的因果關(guān)系還需要進(jìn)一步論證。

除去常見的免疫與炎癥途徑，微生物也可通過參與調(diào)節(jié)宿主的代謝和產(chǎn)生毒素直接發(fā)揮致癌作用。有研究顯示，細(xì)菌微生物群有助于產(chǎn)生乙醛(一種重要的致癌物質(zhì))。腫瘤相關(guān)微生物群也可能產(chǎn)生有助于或阻止致癌作用的代謝物[6]。微生物代謝物或共代謝物(由宿主和微生物共同產(chǎn)生)會(huì)導(dǎo)致炎癥，并影響組織中增殖和細(xì)胞死亡的平衡?？紤]到微生物群代謝的影響，特別是腫瘤微環(huán)境中產(chǎn)生的微生物代謝物對(duì)癌癥生長(zhǎng)和擴(kuò)散的影響，為腫瘤增加了另一個(gè)治療和診斷角度[7]。細(xì)菌毒素可直接破壞宿主DNA或通過宿主產(chǎn)生的活性氧和氮物種間接破壞DNA，從而誘導(dǎo)DNA損傷反應(yīng)和致癌作用。細(xì)菌毒素如脆弱擬桿菌毒素等，被鑒定為可觸發(fā)雙鏈DNA損傷反應(yīng)的介質(zhì)[6]。

2.2抗腫瘤作用 部分腸道微生物也可通過協(xié)助腫瘤治療發(fā)揮抑癌作用，如乳酸桿菌在Lewis肺癌小鼠模型的腸道中顯示出抗腫瘤作用。糞腸球菌和擬桿菌在腫瘤中富含抗細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(CTLA-4)和抗程序性細(xì)胞死亡蛋白1受體，表明其在癌癥患者的免疫治療中具有潛在的協(xié)同抗腫瘤作用[7]。另一項(xiàng)研究顯示，使用順鉑聯(lián)合抗生素治療的試驗(yàn)組小鼠腫瘤體積大于采用順鉑單一治療的對(duì)照組，提示傳統(tǒng)完整微生物群的存在對(duì)于肺癌的有效化療至關(guān)重要[12]。最近發(fā)現(xiàn)，膳食纖維會(huì)促進(jìn)腸道微生物群對(duì)短鏈脂肪酸的發(fā)酵，而短鏈脂肪酸可發(fā)揮抗炎作用，降低腫瘤的發(fā)生率[6]。腸道細(xì)菌可通過多種方式影響抗癌治療的療效[9]，其增加了現(xiàn)有腫瘤治療方法與細(xì)菌療法相結(jié)合以提高療效和預(yù)后的可能性。

目前，關(guān)于肺癌患者腸道細(xì)菌的確切組成仍知之甚少[7]，關(guān)于腸微生物、肺微生物群及肺癌相關(guān)性的研究仍有限。理解上述3者之間關(guān)系的一個(gè)關(guān)鍵步驟仍然是確定有肺癌和無肺癌患者腸道菌群的異同。目前，對(duì)肺部微生物群和肺癌之間的聯(lián)系機(jī)制的研究仍處于初步階段。最近的研究揭示了腸道微生物和肺微生物組的變異在介導(dǎo)肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用。更好地了解微生物群和肺癌之間的相互作用有利于加快對(duì)肺癌的早期預(yù)防和個(gè)性化治療[6]。然而，我們不能完全排除另一種假設(shè)，即觀察到的微生物多樣性改變可能只是腫瘤進(jìn)展的被動(dòng)反應(yīng)。

3 肺癌治療引起的腸屏障功能障礙的防治

肺癌是目前最多見且病率最高的癌癥。肺癌的常見治療方法(包括免疫治療、放療、化療等)可以損傷腸屏障功能，從而導(dǎo)致多種消化系統(tǒng)不良反應(yīng)，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量。目前常用的治療方法會(huì)降低腸道微生物的多樣性，令機(jī)會(huì)致病菌過度繁殖，引起微生態(tài)失衡，從而容易導(dǎo)致腸黏膜炎性反應(yīng)[12]。如采用環(huán)磷酰胺治療肺癌時(shí)，其通過損傷小鼠腸上皮屏障，增加黏膜通透性，可導(dǎo)致革蘭氏陽性腸細(xì)菌如約翰遜乳桿菌和腸球菌等經(jīng)黏膜轉(zhuǎn)移至腸系膜淋巴結(jié)，出現(xiàn)腹痛、惡心嘔吐等癥狀。除此以外，環(huán)磷酰胺療法也能改變小鼠小腸中的共生寄生菌的組成，影響原本的腸屏障功能[13]。近年來，微生物群已成為包括肺癌在內(nèi)的不同類型癌癥的療效和毒性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[4]。

3.1微生物治療 小鼠腸道微生物群中某些菌株的改變，如脆弱類桿菌和洋蔥伯克霍爾德氏菌等，已被證明可防止抗CTLA-4抗體誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的發(fā)展，并與增強(qiáng)的抗腫瘤效應(yīng)相關(guān)[14]。如擬桿菌屬細(xì)菌可通過刺激T調(diào)節(jié)細(xì)胞分化來限制炎癥，對(duì)免疫治療誘導(dǎo)的結(jié)腸炎有拮抗作用，以及擬桿菌比例的增加可使患者免于易普利單抗誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[15]。近年來出現(xiàn)的一種新型治療方法——糞便微生物菌群移植，是將健康供體糞便中的菌群灌入患者腸道內(nèi)，從而調(diào)節(jié)患者腸道菌群，使其恢復(fù)正常的腸道微生態(tài)系統(tǒng)。該方法可治療因腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致的各種腸道內(nèi)外疾病。有研究顯示，對(duì)于激素、維多株單抗均無效的難治性免疫相關(guān)消化道不良反應(yīng)，采用腸道菌群移植進(jìn)行治療有一定療效[16]。近期研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)癌癥患者的免疫檢查點(diǎn)抑制治療聯(lián)合細(xì)菌治療在抗腫瘤反應(yīng)方面有很大前景[7]。

3.2營(yíng)養(yǎng)治療 面對(duì)腫瘤治療引起的腸黏膜損傷，腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)支持治療具有提供腸黏膜修復(fù)時(shí)需要的氨基酸、蛋白質(zhì)、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可維持正常腸黏膜的生長(zhǎng)，并具有促進(jìn)胃腸道激素釋放的功能。作為一種重要的腸道營(yíng)養(yǎng)氨基酸，谷氨酰胺(Gln)可直接或間接維持腸道屏障完整性和腸道功能，并減少體內(nèi)細(xì)菌移位[17]。補(bǔ)充Gln不僅對(duì)黏膜上皮細(xì)胞有直接作用，還能通過改善宿主黏膜免疫功能和抵抗微生物入侵來促進(jìn)黏膜愈合。一項(xiàng)研究表明，口服Gln補(bǔ)充劑可降低放化療毒性，對(duì)含瘤動(dòng)物有保護(hù)作用，并與其存活率的提高有關(guān)[18]。益生菌通過調(diào)節(jié)宿主黏膜免疫功能和腸道內(nèi)菌群平衡，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收來保持腸道健康。如嗜酸乳桿菌能減輕接受放療和鉑類化療藥治療患者的腸道毒性，預(yù)防消化道不良反應(yīng)[13]。

3.3激素治療 早期應(yīng)用激素是治療免疫相關(guān)不良反應(yīng)的關(guān)鍵。如發(fā)生消化系統(tǒng)重度不良反應(yīng)(≥3度)時(shí)，推薦使用大劑量全身激素治療，并且要延長(zhǎng)激素的使用時(shí)間。如果需要用糖皮質(zhì)激素進(jìn)行長(zhǎng)期免疫抑制來治療嚴(yán)重的不良反應(yīng),患者可使用抗生素以預(yù)防機(jī)會(huì)性感染。在消化系統(tǒng)癥狀控制2～5 d后，可緩慢進(jìn)行激素的減量,最好可以大于6～8周，同時(shí)使用甲氧芐啶和磺胺甲惡唑進(jìn)行預(yù)防治療[19]。劑量減少過快可能導(dǎo)致復(fù)發(fā)或不良反應(yīng)惡化[20]。另一項(xiàng)回顧性分析顯示，在糖皮質(zhì)激素中加入英夫利昔單抗作為初始治療被證明與腫瘤治療誘導(dǎo)的高級(jí)別結(jié)腸炎患者癥狀緩解時(shí)間縮短相關(guān)。該策略有可能通過避免早期炎癥發(fā)展為慢性炎癥狀態(tài)來預(yù)防不良后果[21]。

3.4受損黏膜的修復(fù) 機(jī)體通過腸隱窩中腸道干細(xì)胞的增殖分化來補(bǔ)充上皮細(xì)胞。長(zhǎng)非編碼核糖核酸可調(diào)節(jié)腸干細(xì)胞的增殖、分化和遷移能力[22]，并可通過G蛋白偶聯(lián)受體5來監(jiān)測(cè)其增殖分化[23]。目前常用生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子等調(diào)節(jié)肽來增強(qiáng)腸上皮細(xì)胞的恢復(fù)。許多調(diào)節(jié)肽因子如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子、白細(xì)胞介素和干擾素等，已被確定具有在腸道內(nèi)表達(dá)并調(diào)節(jié)腸黏膜內(nèi)傷口愈合的特性。胰高血糖素樣肽-2(GLP-2)是一種促生長(zhǎng)激素，可通過影響細(xì)胞旁和跨細(xì)胞途徑快速增強(qiáng)黏膜細(xì)胞生長(zhǎng)，提高腸屏障功能。GLP-2對(duì)腸隱窩細(xì)胞具有抗凋亡作用。這可能有助于減輕化療誘導(dǎo)的腸上皮萎縮和腸黏膜炎，維護(hù)腸黏膜屏障的完整性。內(nèi)源性白細(xì)胞介素-33的正常功能是保護(hù)作用，在腸上皮的恢復(fù)期間施用外源性白細(xì)胞介素-33會(huì)顯著加速上皮恢復(fù)和修復(fù)。白細(xì)胞介素-33通過誘導(dǎo)上皮衍生的微小核糖核酸特別是miR-320，能夠促進(jìn)上皮修復(fù)/恢復(fù)和炎癥消退，在腸黏膜愈合中起著至關(guān)重要的作用[24]。此外，白細(xì)胞介素-28可通過激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子1控制結(jié)腸炎小鼠腸上皮細(xì)胞的增殖，加速黏膜愈合[25]。很多非肽因子如磷脂、營(yíng)養(yǎng)素(腺嘌呤核苷酸、多胺、短鏈脂肪酸)、腸道微生物產(chǎn)物、微量元素、藥物和其他因子，具有調(diào)節(jié)參與腸損傷修復(fù)的上皮細(xì)胞的功能。其中，一些非肽因子由受傷或死亡的黏膜細(xì)胞釋放，另一些通過腸腔或血流到達(dá)腸黏膜。

4 小 結(jié)

目前，關(guān)于腫瘤治療導(dǎo)致腸道微生物群失調(diào)的發(fā)生機(jī)制仍未闡明，只能通過經(jīng)驗(yàn)治療與回顧性研究選擇合適的治療策略。未來需要進(jìn)一步探索以明確腫瘤藥物與腸道微生物、腫瘤微生物之間的相互影響，以建立基于發(fā)病機(jī)制的治療方針。了解肺癌患者腸道中微生物如何變化及其如何影響肺癌的發(fā)展和治療，是更新治療方法、減少胃腸道不良反應(yīng)及提高治療有效性的關(guān)鍵。