宋德心，王偉東，高瑞祺，衛(wèi)江鵬，李曉華，王士祺，余鵬飛

（1.中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院胃腸外科，陜西西安710032；2.中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2017級學(xué)員一大隊(duì)一隊(duì)，陜西西安710032）

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）是最常見的消化道惡性腫瘤之一，根據(jù)世界衛(wèi)生組織2020年最新發(fā)布的報告，CRC 發(fā)病率和病死率在全球范圍癌癥中分別居第3 位和第2 位[1]。其中散發(fā)型CRC占比超過75%。在散發(fā)型CRC 中，不健康的生活方式是最重要的危險因素之一，動物脂肪和各種加工肉類的過度攝入、纖維攝入和運(yùn)動量減少都會加重罹患CRC 的風(fēng)險[2]。CRC 患者5年的總生存率為50%，一旦發(fā)生轉(zhuǎn)移其總生存率降至10%[3-4]。因此，CRC 患者的預(yù)防、早診早治至關(guān)重要。近年來，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物在CRC 中的作用引起眾多研究者的關(guān)注。腸道菌群通過影響腸道炎癥[5]和腫瘤相關(guān)信號通路[6]與CRC 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，還可以調(diào)節(jié)局部免疫反應(yīng)，進(jìn)而影響化療[7]和免疫治療[8]效果?，F(xiàn)對腸道菌群在CRC 發(fā)生發(fā)展、診斷治療中的作用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CRC與腸道菌群的關(guān)系

1.1 正常腸道菌群

人體正常腸道中大約有100 萬億個共生細(xì)菌，總重量約1～2 kg，被稱為最大共生體[9]，大約包含300 萬個基因。共生腸道菌群參與維持腸道穩(wěn)態(tài)，在消化吸收、物質(zhì)代謝及抑制病原體侵襲定植、調(diào)控免疫反應(yīng)、保證腸黏膜屏障完整性等方面發(fā)揮重要作用，具有高度多樣性、穩(wěn)定性、抗性和適應(yīng)性[10]。在正常腸道菌群中，厚壁菌門和擬桿菌門占微生物總數(shù)的90%以上，放線菌門和梭桿菌門則不到10%[11]。腸道菌群和宿主之間存在共生關(guān)系，彼此受益。菌群黏附并定植于腸道，參與腸內(nèi)食物加工，營養(yǎng)宿主[12]，同時促進(jìn)腸上皮成熟，維持人體免疫系統(tǒng)的完整性和天然屏障功能。

1.2 腸道菌物紊亂與CRC

腸道菌群按一定比例組合分布，彼此依存又相互制約，維持動態(tài)平衡。當(dāng)致病菌入侵或機(jī)會致病菌異常富集時可引起菌群失衡[13]。腸道菌群失衡，其中益生菌（如雙歧桿菌、乳酸桿菌和類桿菌等）會減少，同時致病菌如產(chǎn)腸毒素的類桿菌、大腸桿菌和艱難梭菌數(shù)量增加。致病菌通過分泌有毒因子損害腸上皮細(xì)胞，觸發(fā)慢性炎癥反應(yīng)并損傷黏膜組織以破壞腸屏障，同時改變腸道微環(huán)境，從而促使CRC 發(fā)生[14-15]。此外，腸道菌群可引起DNA 損傷、癌基因表達(dá)和抑癌基因沉默進(jìn)而驅(qū)動CRC 發(fā)生。如今高通量測序技術(shù)的進(jìn)步和宏基因組學(xué)的發(fā)展為研究CRC 相關(guān)腸道菌群提供了很好的檢測方法。研究結(jié)果顯示，CRC 患者與健康者的腸道菌群結(jié)構(gòu)有較大差異，CRC 患者的糞便菌群中擬桿菌屬、志賀菌屬、糞腸球菌、埃希氏菌屬、雷伯氏菌屬、克鏈球菌屬、消化鏈球菌屬數(shù)量顯著增多；而羅氏菌屬、毛羅菌科等可產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌大量減少[16-17]。丁酸可為腸上皮細(xì)胞提供能量，緩解局部炎癥[18]。除了CRC 患者和健康人群間腸道細(xì)菌豐度存在顯著差異，腫瘤組織與鄰近正常組織之間包括糞桿菌屬、梭桿菌屬、胃瘤球菌屬、阿克曼氏菌屬、鏈球菌屬、紫單胞菌屬、疣微菌科在內(nèi)的7 種菌屬或菌科分布也明顯不同[19]。由于腸道沿線pH 值和其他生理因素的變化，腸管不同區(qū)域細(xì)菌的定植和多樣性同樣可能會有很大差異。研究[20]表明，CRC 患者中乳酸桿菌科和雙歧桿菌科豐度的降低分別與結(jié)腸腫瘤和直腸腫瘤相關(guān)。

腸道菌群是如何誘導(dǎo)CRC 發(fā)生及發(fā)展的，目前人們普遍認(rèn)可有兩種模式，即Alpha-bugs 模型和Driver-passenger 模型。Alpha-bugs 模型認(rèn)為腸道菌群一方面通過分泌毒性蛋白直接誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞癌變；另一方面其自身結(jié)構(gòu)的改變會導(dǎo)致黏膜免疫反應(yīng)發(fā)生異常，無法及時清除癌變的腸上皮細(xì)胞不斷累積引發(fā)CRC[21]。Driver-passenger 模型認(rèn)為，誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞DNA 損傷和觸發(fā)炎癥的pks+大腸桿菌和產(chǎn)腸毒素脆弱擬桿菌等“司機(jī)”菌群”作為CRC 始動因素，率先引發(fā)腸道微環(huán)境的改變，進(jìn)而使得梭桿菌、鏈球菌等在腫瘤環(huán)境中具有生存優(yōu)勢的“乘客”菌群進(jìn)一步促進(jìn)CRC 的產(chǎn)生[22-23]。綜合兩種模式背景進(jìn)行研究，腸道菌群參與CRC 發(fā)病的機(jī)制具體可包括以下幾方面：慢性炎癥反應(yīng)；腸上皮細(xì)胞DNA 損傷；免疫反應(yīng)；腸道菌群代謝產(chǎn)物與細(xì)菌酶[24]。腸道菌群失調(diào)誘導(dǎo)腸壁通透性的增加，促進(jìn)細(xì)菌易位和內(nèi)毒素進(jìn)入腸黏膜，并誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞分泌細(xì)胞因子、趨化因子，形成自由基，進(jìn)而引起慢性炎性反應(yīng)，致使腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）發(fā)生改變[15]，從而激活Wnt、Notch、TGF-β、NF-κB、STAT3、MAPK 和Akt/PKB 等信號通路[25]，同時加劇細(xì)胞損傷和腸黏膜不典型增生，最終誘發(fā)CRC 并加速其進(jìn)展[26]。細(xì)菌及產(chǎn)物還可進(jìn)入腫瘤基質(zhì)，激活腫瘤相關(guān)髓源細(xì)胞和免疫細(xì)胞分泌IL-23 和IL-17，進(jìn)一步驅(qū)動“腫瘤炎癥反應(yīng)”，從而誘導(dǎo)免疫抑制并促進(jìn)STAT3 活化以激活血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）信號通路的傳導(dǎo)，促進(jìn)CRC 進(jìn)展。

在CRC 相關(guān)的致病菌中，具核梭桿菌（fusobacterium nucleatum，F(xiàn)n）、產(chǎn)腸毒素脆弱擬桿菌（enterotoxigenic Bacteroides fragilis，ETBF）和pks+大腸桿菌是目前研究的熱點(diǎn)。

Fn 是起源于口腔內(nèi)的厭氧共生菌，Kostic 等[27]首次報道并證實(shí)Fn 在CRC 患者腸道富集和致癌性。Fn 主要依靠其表面的毒力蛋白發(fā)揮致病作用。FadA 是Fn 的關(guān)鍵毒力因子，可激活E-鈣黏蛋白(E-cadherin)/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)通路，誘導(dǎo)NFκB、癌基因c-Myc 表達(dá)增加，提高CRC 細(xì)胞膜聯(lián)蛋白A1 水平以活化細(xì)胞周期蛋白D1[28]。其中FadA 可黏附侵襲宿主細(xì)胞，誘導(dǎo)促炎反應(yīng)和致癌效應(yīng)；Fap2 則在黏附腫瘤組織的同時抑制免疫反應(yīng)；RadD 參與多種生物膜形成和種間黏附。此外，F(xiàn)adA 還可促進(jìn)組蛋白2AX 生成，促進(jìn)腫瘤生長[29]。FadA 與血管內(nèi)皮E-cadherin 的共定位使得內(nèi)皮通透性增加，增加細(xì)菌移位，引發(fā)全身的感染和膿腫[30]。另一重要的毒力蛋白Fap2，則通過與T 細(xì)胞免疫球蛋白ITIM 結(jié)構(gòu)域（T cell immunoglobulin and ITIM domain，TIGIT）受體結(jié)合，抑制T 細(xì)胞和NK細(xì)胞功能，介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸[31]。除了毒力蛋白，F(xiàn)n 還可分泌甲酰三肽和短鏈脂肪酸至TME，募集腫瘤浸潤的髓源性抑制細(xì)胞（myeloid derived suppressor cell，MDSC），并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向促腫瘤的M2 型轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)TME 的炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的形成[32]。

ETBF 致CRC 的關(guān)鍵因素在于脆弱擬桿菌毒素（bacteroides fragilis toxin，BFT），BFT 通過外膜泡傳遞至宿主細(xì)胞，介導(dǎo)E-cadherin 的降解，增加腸上皮通透性，活化下游β-catenin 使原癌基因c-myc 表達(dá)增加，促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤形成[33]。ETBF 通過BFT 和IL-17 促進(jìn)結(jié)腸上皮細(xì)胞腫瘤的發(fā)生。研究[34]表明，BFT 可觸發(fā)IL-17R、NF-κB、STAT3 參與的促致癌級聯(lián)炎癥反應(yīng)，這一過程可誘導(dǎo)髓系細(xì)胞募集并分化為MDSC，進(jìn)而上調(diào)一氧化氮合酶2（nitric oxide synthase 2，NOS2）和精氨酸酶1（arginase 1，ARG1）水平，生成一氧化氮，并抑制TME 中的T 細(xì)胞增殖。ETBF 可通過組蛋白去甲基化酶 2B（jumonji domain-containing protein 2B，JMJD2B）誘導(dǎo)CRC 的細(xì)胞高干性。研究[35-36]報道，長鏈非編碼RNA-BFAL1 在ETBF 相關(guān)的CRC 中過度表達(dá)。BFAL1 通過競爭性結(jié)合miR-200a-3p 和miR-155-5p 來抵抗微小RNA（microRNAs，miRNAs）抑制作用，從而激活RHEB-mTOR 途徑，影響多種致癌信號，引發(fā)染色體不穩(wěn)定（chromosomal instability，CIN），誘導(dǎo)CRC 產(chǎn)生。

大腸桿菌（Escherichia coli，E.coli）又稱大腸埃希菌，是一種常見定植于健康人群消化道的條件致病菌，屬于革蘭氏陰性厭氧共生菌。依據(jù)系統(tǒng)發(fā)育，E.coli 大致可分為A、B1、B2、D、E 和志賀氏菌5 個主要類群[37]。B2 類群中有34%的部分可攜帶“pks”基因島，一種編碼聚酮合成酶和非核糖體肽合成酶的基因簇，負(fù)責(zé)合成基因毒性聚酮非核糖體肽—大腸桿菌毒素。pks+大腸桿菌可損傷上皮細(xì)胞DNA，生成γ H2AX 灶，導(dǎo)致DNA 不完全修復(fù)進(jìn)而產(chǎn)生CIN 和后期橋[38]，增加罹患CRC風(fēng)險[39]。

除Fn、ETBF 和pks+大腸桿菌外、牛鏈球菌、空腸彎曲桿菌厭氧消化鏈球菌等其他致病菌可通過DNA 損傷、激活CRC 相關(guān)多種致癌信號通路、抑制抗腫瘤免疫、促腫瘤代謝物的產(chǎn)生誘導(dǎo)腸上皮癌變。除了致病菌，有研究[40]證明腸道中存在保護(hù)性細(xì)菌，如丁酸梭菌可調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 信號通路，抑制細(xì)胞增殖和次級膽汁酸生成，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并增加短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）的產(chǎn)生。

2 腸道菌群在CRC診斷與篩查中的價值

目前腸鏡篩查仍是降低CRC 發(fā)病率和病死率行之有效的方法。隨著16SrRNA 測序技術(shù)、宏基因組和代謝組測序技術(shù)的發(fā)展，腸道菌群作為新一代生物標(biāo)志物在CRC 早篩與預(yù)后中的潛力得到進(jìn)一步的探索。Dai 等[41]對來自不同國家的526 個宏基因組樣本進(jìn)行分析，確定了7 種在CRC 中富集的細(xì)菌（具核梭桿菌、脆弱擬桿菌、不解糖卟啉單胞菌、中間普雷沃特菌、微小小單胞菌、食氨基酸熱厭氧弧菌、芬氏別樣桿菌）可作為潛在的診斷標(biāo)志物。具核梭桿菌作為CRC 相關(guān)腸道菌群的核心成員，是當(dāng)前臨床研究熱點(diǎn)之一。研究[42]證明，F(xiàn)n 聯(lián)合糞便免疫化學(xué)試驗(yàn)（fecal immunochemical tests，F(xiàn)IT）檢測CRC 的靈敏度較高（92.3%），受試者工作曲線下的面積（area under the curve，AUC）為0.95。中山大學(xué)的一項(xiàng)研究[43]證實(shí)，利用具核梭桿菌與益生菌種群[柔嫩梭菌群（faecalibacterium prausnitzii，F(xiàn)p）、雙歧桿菌屬（bifidobacteria，Bb）]的比值，可顯著提高CRC 診斷效果，AUC=0.943。Fn/Bb 敏感度為84.6%，特異度為92.3%。Fn/Bb 和Fn/Fp 聯(lián)合檢測I 期CRC 的特異度為60.0%，敏感度為90.0%（AUC=0.804）。結(jié)合整合素α4（integrin α4，ITGA4）的DNA 甲基化、Fn 及厭氧消化鏈球菌（peptostreptococcus anaerobius，Pa）與FIT，相比于單獨(dú)的FIT，可更好地鑒別CRC 患者及進(jìn)展期腺瘤患者。另有研究[44]提示基于糞便共生梭狀芽孢桿菌的新型生物標(biāo)記物可提高早期和晚期CRC 的檢測率，甚至在CRC 早期無創(chuàng)診斷中比報道的Fn、FIT 和癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）等標(biāo)記物更有效。

研究[45]發(fā)現(xiàn)CRC 患者糞便中Fn 與血清12、13-EpOME 水平升高呈正相關(guān)，腫瘤組織中高水平的細(xì)胞色素P450 2J2（cytochrome P450 2J2，CYP2J2）也與III/IV 期CRC 患者的高Fn 水平和更差的總體生存率相關(guān)，這可能是Fn 感染CRC 患者的臨床生物標(biāo)記物和新治療靶點(diǎn)。膜聯(lián)蛋白A1 是Wnt/βcatenin 信號調(diào)節(jié)因子和CRC 的關(guān)鍵生長因子，其表達(dá)水平可通過FadA 激活E-cadherin/β-catenin 通路上調(diào)，現(xiàn)已被證實(shí)是一種新的結(jié)腸癌復(fù)發(fā)生物標(biāo)志物，并與癌癥分期、分級、年齡和性別無關(guān)[46]。在預(yù)后判斷方面，研究發(fā)現(xiàn)Fn 和ETBF 在CRC 預(yù)后較差患者中豐度較高。Fn 可通過增加CRC 細(xì)胞糖酵解促進(jìn)腫瘤生成，提示Fn、ENO1-IT1 和ENO1 三者密切相關(guān)并可預(yù)測患者預(yù)后，同時靶向ENO1 通路在Fn 感染CRC 患者中或可成為一種潛在的治療策略[47]。黏附侵襲性大腸桿菌（adherent-invasive E coli，AIEC）是一類駐留在腸道內(nèi)的侵襲性細(xì)菌，研究[48]發(fā)現(xiàn)AIEC 在III/IV 期CRC 患者腸黏膜上的定植比I 期患者更為普遍，這表明AIEC 有可能參與晚期CRC 的進(jìn)展，并且可能是一個預(yù)后因素。除了關(guān)注CRC 相關(guān)腸道菌群在豐度上的改變，最近一種基于腸道微生物單核苷酸變異（singlenucleotide variant，SNV）標(biāo)記物構(gòu)建的CRC 預(yù)測模型提供了新的研究方向，且該模型在訓(xùn)練和驗(yàn)證隊(duì)列中均表現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確性[49]。

3 腸道菌群在CRC治療中的影響

3.1 腸道菌群對免疫療法的影響

近年來，免疫療法作為一種新的有效治療策略逐漸活躍在大眾視野。目前，經(jīng)典的腫瘤免疫治療包括免疫檢查點(diǎn)阻斷（immune checkpoint blockade，ICB）、治療性單克隆抗體（monoclonal antibodies，MAB）、癌癥疫苗、過繼性T 細(xì)胞轉(zhuǎn)移、小分子抑制劑和免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑[50]。其中，ICB 通過抑制腫瘤免疫逃逸來發(fā)揮抗腫瘤作用。免疫檢查點(diǎn)抑制劑的發(fā)展，如選擇性抗程序性死亡受體1（programmed death 1，PD-1）、抗程序性細(xì)胞死亡配體1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）和/或抗細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4（cytotoxic Tlymphocyte-associated antigen 4，CTLA-4）單克隆抗體治療是癌癥治療方案的一次革命，在消化道腫瘤中，CRC 是免疫治療效果較差的腫瘤之一，其中僅很小部分錯配修復(fù)缺陷（DNA mismatch repair，dMMR）或微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（microsatellite instability-high，MSI-H）的CRC 患者對免疫檢查點(diǎn)抑制劑有較好的療效，對于大多數(shù)錯配修復(fù)正常（proficient-MMR，pMMR）或 微 衛(wèi) 星 穩(wěn) 定（microsatellite-stable，MSS）的患者而言，免疫檢查點(diǎn)抑制劑的療效較差。在癌癥免疫反應(yīng)中，宿主免疫與腸道菌群間存在彼此調(diào)節(jié)、相互作用的交叉反應(yīng)。共生菌和病原菌對全身腫瘤免疫具有復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)作用[51]，同時癌癥也會影響腸道細(xì)菌組成，促進(jìn)免疫抑制[52]。此外，微生物的某些代謝產(chǎn)物可能影響適應(yīng)性免疫和先天免疫，例如厚壁菌門的Fp 可通過代謝產(chǎn)物丁酸鹽抑制組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDACs），抑制多種致癌信號通路和炎癥反應(yīng)，從而抑制CRC 發(fā)展[53]。SCFA 不僅可作為腸上皮細(xì)胞的重要營養(yǎng)素，促進(jìn)其分化和生長，保持腸上皮屏障的完整性，并防止腸道內(nèi)毒素進(jìn)入血液引起代謝性內(nèi)毒素血癥[54-55]，還可通過影響細(xì)胞代謝，增加巨噬細(xì)胞前體細(xì)胞的數(shù)量，強(qiáng)化CD8+T 細(xì)胞功能，維持先天免疫和適應(yīng)性免疫之間的平衡[56]。

研究[57]發(fā)現(xiàn)腸道菌群重建能改善PD-1 的抗腫瘤免疫治療。嗜粘液阿克曼菌可通過IL-12 和增加CCR9+CXCR3+CD4+T 淋巴細(xì)胞向腫瘤微環(huán)境的募集來逆轉(zhuǎn)PD-1 阻斷的作用[58]。具核梭桿菌在改善CRC 免疫治療方面的影響已得到證實(shí)，Gao 等[59]提出CRC 中的“壞”細(xì)菌，或許能在免疫治療中發(fā)揮“好”的作用。該研究發(fā)現(xiàn)Fn 可通過p65 磷酸化上調(diào)環(huán)GMP-AMP 合酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）表達(dá)并激活I(lǐng)FN 基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）信號，進(jìn)而促進(jìn)NF-κB 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞表達(dá)PD-L1，并招募（IFN-γ）+CD8+TIL浸潤，從而提高腫瘤對PD-L1 阻斷治療的敏感度。另有研究[60]提出鼠李糖乳桿菌（lactobacillus rhamnosus GG，LGG）誘導(dǎo)cGAS/STING 依賴性的I 型干擾素可增強(qiáng)對免疫檢查點(diǎn)抑制劑的應(yīng)答，LGG 通過DC 中的cGAS/STING/TBK1/IRF7 軸誘導(dǎo)自身產(chǎn)生IFN-β，觸發(fā)DC 活化，增強(qiáng)抗腫瘤CD8+T細(xì)胞交叉啟動，從而增強(qiáng)抗PD-1 療效。

研究[61]顯示，使用抗生素1 周或更短時間可使腸道菌群在6 個月甚至2年時間內(nèi)發(fā)生持續(xù)性顯著變化（包括多樣性和特定分類群的代表性顯著喪失、抗生素耐藥菌株的激增以及抗生素耐藥基因的上調(diào)），這提示抗生素可能通過腸道菌群影響腫瘤免疫治療療效。通過對172 例接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的腎細(xì)胞癌、黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、胃腸道間質(zhì)瘤、肉瘤等晚期癌癥患者研究[62]發(fā)現(xiàn)，在治療開始后的30 d 內(nèi)使用抗生素，患者的總生存期顯著降低。此外，在接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療之前，也需慎用廣譜抗生素，否則患者的總生存期會更短，應(yīng)答率也更差[63]。有研究[64]對568例黑色素瘤患者的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，相較于未使用過抗生素的患者，在接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑之前使用抗生素其總生存期顯著降低，且更易罹患結(jié)腸炎，這可能與抗生素會改變腸道菌群結(jié)構(gòu)與數(shù)量，從而影響免疫治療效果。但最新研究[65]報道，聚酮類抗生素mithramycin-A（Mit-A）可增強(qiáng)ICB 在CRC 中的療效。mithramycin-A 聯(lián)合αPD-L1 能顯著提高CD8+T 細(xì)胞浸潤程度，并減少免疫抑制性MDSC 和抗炎巨噬細(xì)胞的比例，從而提高αPD-L1有效性，顯著抑制CRC 腫瘤生長。目前，抗生素對CRC 免疫治療是否會產(chǎn)生明確正向或負(fù)向作用尚無統(tǒng)一定論。

一項(xiàng)研究[66]通過對74 例接受PD-1/PD-L1 單抗治療的晚期胃腸道癌癥（包括CRC、胃癌、食管癌等）患者的糞便菌群進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)普氏菌屬/擬桿菌屬的比值升高，對抗PD-1/PD-L1 治療有較好的反應(yīng)，并且特定的亞組反應(yīng)者中普氏菌屬、毛螺菌科及瘤胃菌科的豐度顯著較高，不同反應(yīng)的患者在核苷/核苷酸生物合成、脂質(zhì)生物合成、糖代謝和短鏈脂肪酸發(fā)酵相關(guān)的途徑上具有不同的豐度。能夠產(chǎn)生SCFA 的腸道細(xì)菌，包括真桿菌、乳酸桿菌和鏈球菌，與不同類型胃腸道癌的抗PD-1/PD-L1 反應(yīng)呈正相關(guān)?；诖颂囟?xì)菌分類群構(gòu)建出的模型，可較準(zhǔn)確地對患者分層（AUC=0.78）。綜上，腸道菌群與免疫檢查點(diǎn)阻斷反應(yīng)相關(guān)，提示腸道菌群可能影響PD-1/PD-L1 單抗對CRC患者的療效。

3.2 腸道菌群對放化療效果的影響

晚期CRC 患者最初對化療敏感。然而，幾乎所有患者最終會因耐藥出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，晚期CRC 患者的5年生存率低于10%[67]。因此，闡明CRC 患者化療耐藥的機(jī)制至關(guān)重要。腫瘤化療耐藥是基因調(diào)控和環(huán)境之間相互作用的結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)化療后復(fù)發(fā)的CRC 患者組織中富含F(xiàn)n，并與患者的臨床病理特征相關(guān)，F(xiàn)n 靶向TLR4、MYD88和特異度microRNA（miR-18a*和miR-4802），激活自噬通路并誘導(dǎo)CRC 化療耐藥。Fn 刺激自噬相關(guān)蛋白pULK1、ULK1 和ATG7 的表達(dá)，介導(dǎo)CRC 細(xì)胞對5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）和奧沙利鉑的耐藥[68]，這一研究同時提示Fn 豐度與CRC 復(fù)發(fā)風(fēng)險相關(guān)，術(shù)后檢測Fn 豐度可有效預(yù)測CRC 患者預(yù)后。此外Fn 可通過調(diào)節(jié)膜聯(lián)蛋白A1 水平使CRC產(chǎn)生化療耐藥性[69]。不可否認(rèn)，腸道菌群通過直接或間接作用誘導(dǎo)CRC 化療耐藥性的產(chǎn)生，而也有研究[70]闡述腸道菌群可以緩解CRC 患者化療的不良反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)在接受伊立替康治療的CRC小鼠模型中，益生菌移植可顯著緩解小鼠體質(zhì)量減輕和腹瀉的癥狀，其腸黏膜的損傷程度也大大減輕。有研究[71]對納入的150 例接受5-FU 治療的CRC 患者評估證實(shí)，化療期間給予LGG 干預(yù)可降低患者的病死率，改善腹瀉等胃腸道不適的癥狀，同時能夠顯著降低患者所需的有效化療劑量。除了腸道微生物在化療耐藥方面發(fā)揮著重要作用，其代謝產(chǎn)物的影響也不容忽視。最新研究[72]結(jié)果表明，腸道菌群代謝產(chǎn)物丁酸可通過促進(jìn)IL-12 信號通路，以ID2 依賴的方式在體外和體內(nèi)直接增強(qiáng)CD8+T 細(xì)胞抗腫瘤細(xì)胞毒性效應(yīng)，促進(jìn)奧沙利鉑的抗腫瘤療效。

CRC 的放射治療與各種不良副作用有關(guān)，如胃腸道毒性和其他后遺癥等，嚴(yán)重?fù)p害患者的生活質(zhì)量。因此，揭示放射治療抵抗和相關(guān)副作用的潛在機(jī)制，制定致敏放射治療和減輕輻射相關(guān)損傷的策略非常重要。探索腸道菌群與CRC 放療的關(guān)系為緩解放療副反應(yīng)提供了新途徑。已有研究[73]證明，雙歧菌、嗜酸菌、鏈球菌和干酪乳桿菌等腸道微生物可以緩解放射性腸炎和腹瀉的嚴(yán)重程度。目前關(guān)于腸道菌群影響CRC 患者對放療療效影響的研究文獻(xiàn)報道尚且不多，最新研究[74]發(fā)現(xiàn)，口腔微生物群可影響放射治療CRC 的療效和預(yù)后?？谇恢械腇n 可遷移并定植于腸道，在CRC 患者腸黏膜中大量富集，對放療的療效和預(yù)后造成不良影響，而用甲硝唑治療可對其加以阻斷。

3.3 腸道菌群對CRC靶向治療的影響

目前獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)的5 種經(jīng)典靶向藥物已廣泛應(yīng)用于臨床，包括貝伐珠單抗、阿曲貝西普、西妥昔單抗、帕尼單抗和雷戈拉非尼。這些治療方法主要針對癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的特定生物學(xué)功能改變或?qū)Π┌Y發(fā)展至關(guān)重要的途徑，如血管內(nèi)皮生長因子、促血管生成途徑和表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）。靶向細(xì)菌β-葡萄糖醛酸酶能夠消除伊立替康引起的腹瀉，這對于削弱CRC 化療藥物的副作用有較大幫助[75]。有研究[76]發(fā)現(xiàn)，靶向參與大腸桿菌毒素合成的關(guān)鍵酶ClbP 可在體外阻斷這種毒素的有害作用，并使得體內(nèi)腫瘤數(shù)量顯著減少，提示ClbP 是一個潛在的治療靶點(diǎn)。Fn 感染通過miR-1322/CCL20軸和M2 極化促進(jìn)CRC 轉(zhuǎn)移[77]。鋅指蛋白90（zinc finger protein 90，Zfp90）通過TLR4-PI3K-AKT-NFκB 信號通路，介導(dǎo)CAC 的發(fā)生，Han 等[78]最新研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，普氏菌為主的腸道菌群可能介導(dǎo)CAC 發(fā)展過程中Zfp90 的致癌作用，CAC 小鼠模型中腸道菌群的缺失能夠消除Zfp90 的致癌作用，這一發(fā)現(xiàn)為臨床CRC 預(yù)防和靶向治療提供了新靶點(diǎn)。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，在治療初始發(fā)生的基因突變導(dǎo)致了腫瘤對靶向治療的耐藥。然而，2019年《Science》發(fā)表的一項(xiàng)研究[79]提出，靶向治療可誘導(dǎo)CRC 耐藥突變。該研究發(fā)現(xiàn)，在接受EGFR/BRAF 抑制后，患者腫瘤組織中MLH1 和MSH2 兩種錯配修復(fù)（mismatch repair，MMR）相關(guān)蛋白表達(dá)水平降低；DNA 聚合酶從高保真轉(zhuǎn)換為低保真，從而提高DNA 修復(fù)出錯幾率，進(jìn)而易于突變，并觸發(fā)微衛(wèi)星不穩(wěn)定性，即抗EGFR 的西妥昔單抗靶向治療可誘導(dǎo)CRC 細(xì)胞系MMR 和同源重組（homologous recombination，HR）修復(fù)水平下調(diào)，使腫瘤細(xì)胞獲得耐藥性，或許能為臨床治療提供一種新思路。例如，可評估下調(diào)的HR 蛋白能否使癌細(xì)胞獲得對多聚ADP 核酸糖聚合酶抑制劑的敏感度或者可利用遺傳干擾或藥物來抑制癌細(xì)胞發(fā)生藥物驅(qū)動的適應(yīng)性誘變，以減少治療期間新突變的產(chǎn)生。

3.4 其他

宿主和腸道菌群共同通過新陳代謝相互影響，調(diào)節(jié)膳食成分代謝已成為臨床治療CRC 的一種常見手段。腸道微生物通過編碼的基因代謝大量膳食營養(yǎng)素，包括低聚半乳糖、膽汁酸、低聚果糖等人體不易消化的碳水化合物，并產(chǎn)生短鏈脂肪酸包括丁酸和丙酸。丁酸鹽和丙酸鹽均可發(fā)揮抗炎作用，其中丁酸鹽明確誘導(dǎo)CRC 細(xì)胞凋亡[80]。近年來，糞菌移植技術(shù)在治療難治性梭菌感染上取得的成果證明，益生菌可改善腸道菌群，維持多樣性，幫助致癌物清除，預(yù)防CRC 發(fā)生，抑制腫瘤進(jìn)展。常見的口服乳酸菌和雙歧桿菌活菌制劑等益生菌治療不斷被應(yīng)用于臨床，可顯著降低CRC 術(shù)后感染率，表現(xiàn)出令人滿意的療效[81]。最近，一種新的益生菌羅伊氏乳桿菌被證實(shí)能夠抑制CRC 進(jìn)展[82]。除此之外，通過生物工程抗腫瘤細(xì)菌菌株增強(qiáng)適應(yīng)性和先天免疫的工程細(xì)菌免疫療法[83]，以及通過產(chǎn)生抗癌細(xì)胞因子，而不會產(chǎn)生明顯副作用的細(xì)菌外膜囊泡全身給藥[84]，可能成為新的癌癥免疫治療策略。有研究[85]報道，補(bǔ)充CC4（4 個梭菌目菌株混合物）療效甚至可超過抗PD-1 免疫治療。此外，基于細(xì)菌的CRC 光動力療法[86]；細(xì)菌性癌癥療法[87]等均為臨床CRC 的預(yù)防、治療和預(yù)后改善提供了新思路。

盡管腸道菌群與CRC 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，并在治療方面不斷顯示出新的潛力，但不容忽視的是，利用腸道菌群改善CRC 患者生存質(zhì)量和提高預(yù)后的安全性亟待驗(yàn)證，有研究[88]曾報道2 例免疫功能低下患者在接受同一來源的糞菌移植后感染抗超廣譜β-內(nèi)酰胺類藥物的E.coli，導(dǎo)致嚴(yán)重菌血癥，其中1 例患者死亡。如何做到安全、精準(zhǔn)、高效靶向腸道菌群治療CRC，目前仍需基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)的反復(fù)驗(yàn)證，并亟需制定出嚴(yán)格的篩選排除標(biāo)準(zhǔn)。

4 總結(jié)與展望

腸道菌群在CRC 的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。確定CRC 相關(guān)腸道微生物的組成可為評估CRC 的發(fā)生提供診斷依據(jù)，特別是對腫瘤的早期篩查和預(yù)后判斷。生物標(biāo)志物檢測作為一種非侵入性的檢測手段則體現(xiàn)出更加便捷、安全、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。與潛在有害的腸道微生物相比，一些腸道菌群在免疫治療和放化療中顯示出積極的抗腫瘤作用，特別是對其致病機(jī)制的研究為靶向治療提供了許多有效的潛在靶點(diǎn)。另外，一些看似危害性的菌類卻可在促進(jìn)PD-1/PD-L1 抗腫瘤免疫治療效果上展現(xiàn)有益的一面。此外，健康飲食、避免不必要的廣譜抗生素、使用益生菌和糞便細(xì)菌移植來調(diào)節(jié)腸道菌群，都有可能成為降低CRC 風(fēng)險的方法。目前，腸道菌群作為一種獨(dú)特的生物標(biāo)志物正逐步應(yīng)用于臨床CRC 患者放化療和免疫治療敏感人群的篩查，但值得注意的是，由于技術(shù)和研究方法等客觀因素的影響，早期診斷和預(yù)后判斷標(biāo)志物的篩選在靈敏度和特異度方面仍有較大的局限性，如何篩選合適的菌株，如何克服具核梭桿菌等CRC 相關(guān)致病菌誘導(dǎo)化療耐藥性的難題還需要未來的進(jìn)一步探索。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。