胃肠道菌群与肿瘤化疗药物相关的研究进展.docx

    胃肠道菌群与肿瘤化疗药物相关的研究进展    田成　袁岸龙[摘要] 微生物群由共生细菌和其他宿主上皮屏障中存在的微生物组成微生物群从局部维持稳态到系统地调节机体代谢、造血、炎症、免疫等生理功能都有着重要作用微生物群还参与上皮屏障和无菌组织中癌症的发生、发展和传播胃肠道微生物不仅参与了癌症的发生，而且参与了癌症预防和化疗的效果现就胃肠道微生态与肿瘤及其药物化疗的相关研究作一综述[关键词] 微生物群;胃癌;结肠癌;化疗;效果[] R573.6          [] A          [] 1673-7210（2019）06（a）-0037-05Research progress of gastrointestinal flora and tumor chemotherapy drugsTIAN Cheng1   YUAN Anlong21.School of Medicine， Wuhan University of Science and Technology， Hubei Province， Wuhan   430065， China; 2.Department of Gastroenterology， Xiaogan Hospital Affiliated to Wuhan University of Science and Technology， Hubei Province， Xiaogan   432000， China[Abstract] The microbiome consists of symbiotic bacteria and other microorganisms present in host epithelial barriers. Microflora plays an important role in maintaining local homeostasis and systematically regulating physiological functions such as metabolism， hematopoiesis， inflammation and immunity. Microbiota are also involved in the occurrence， development and spread of cancer in epithelial barriers and sterile tissues. Gastrointestinal microbes are involved not only in cancer， but also in cancer prevention and chemotherapy. This article reviews the relationship between gastrointestinal microecology and tumor and chemotherapy.[Key words] Microbiota; Stomach neoplasms; Colonic neoplasms; Chemotherapy; Effects人體定居着约1013个微生物，它们的数目接近人体全部细胞数，被称为“被遗忘的器官”[1]。

肠道菌群、免疫细胞和黏膜屏障之间的不断交流维持着肠上皮的稳态平衡，结构完整且机能良好的肠上皮维系着身体的健康微生物群从局部维持稳态到系统地调节机体代谢、造血、炎症、免疫等生理功能均有着重要作用[2-3]有研究[4-5]已证实药物与肠道微生物之间可相互影响，药物可改变肠道微环境、微生物的代谢及影响肠道菌群的生长，而肠道微生物群也影响着药物的效果反应本综述就胃肠微生物群对胃肠肿瘤及化疗相关反应及可能机制研究进展作出概述1 肠道菌群与结直肠癌结肠直肠癌（CRC）是排名第三的最常被诊断的恶性肿瘤，也是癌症相关死亡率的第三大原因[6]结直肠癌通常是由多种癌变基因突变从而使健康上皮细胞向腺瘤和癌变的发展，随着宏基因组学技术的进步，发现肠道微生物群的稳态失调可以促进慢性炎症和致癌代谢物的产生，进一步可导致肿瘤发生[7]研究[8]证实，结肠癌人群与健康人群肠道微生物构成存在差异，表现出明显菌群稳态失衡证明了核梭杆菌（Fn）、大肠埃希菌（E.coli）和脆弱类杆菌（Bacteroides fragilis）在CRC的发生发展中有着重要作用1.1 核梭杆菌与结直肠癌Flanagan等[9]研究显示Fn不仅与高级不典型增生、结肠癌有关，还与患者预后相关。

同样有研究[10]表明Fn的丰富度与结肠癌的生存率相关，并且在恶性（CRC56%）中的检出率更高，Yang等[11]通过用Fn感染CRC细胞，发现其增加了肿瘤的增殖速率、侵袭活性以及在小鼠中诱导异种移植肿瘤的可能性这种细菌促进癌变的机制之一是通过与毒力因子FadA黏附素结合来激活E-钙黏蛋白/β-连环蛋白信号，从而增加致癌基因和炎症基因的表达[11]此外Gur等[12]研究发现Fn的Fap2蛋白的受体与人类T-细胞免疫球蛋白和ITIM结构域的结合促进肿瘤逃避自然杀伤（NK）细胞相关的细胞毒性，引起肿瘤细胞的免疫逃避机制Yu等[13]发现Fn靶向TLR4和MYD88先天免疫信号和特定microRNAs，经此激活自噬途径，改变结直肠癌化疗反应，同时证实Fn能整合Toll-like受体、microRNAs和自噬分子网络，从临床、生物学和机理学等方面控制结直肠癌耐药1.2 大肠埃希菌与结直肠癌除了Fn以外，大肠埃希菌也被认为在结直肠肿瘤发生的过程中起重要作用大肠埃希菌是肠道共生菌，通过E.coli的毒力因子可将其分为4大类，即A、B1、B2和D型，其中B2和D则认为致病菌株，其具有黏附/侵入并产生毒素的特性[14]。

大肠埃希菌菌株B2型可产生cyclomodulins毒素，能够产生DNA损伤以及干扰宿主细胞细胞周期此外，致病性大肠埃希菌菌株还可以感染肿瘤浸润巨噬细胞、抵抗NK细胞以及产生活性氧（ROS）诱导COX-2表达和炎症，其中ROS可破坏结肠细胞DNA并使得染色体不稳定，这可能导致结直肠肿瘤的发生[14-15]Arthur等[16]通过PCR和基因测序发现大肠埃希菌的致病性与基因编码聚酮合酶（pks）岛的变化相关pks阳性大肠埃希菌所培养的动物上皮细胞表现出短暂的DNA损伤应答，其DNA损伤修复和基因突变频率增加尽管确切的病理机制尚不清楚，Cougnoux[17]通过异种移植模型发现，产生基因毒性物质Colibactin的大肠埃希菌增强了异种移植的肿瘤生长，这研究表明编码基因毒素（如colibactin）的pks岛可增强肿瘤生长1.3 脆弱类杆菌与结直肠癌与大肠埃希菌相似，脆弱拟杆菌毒素同样通过促进炎症来促进癌发生[14]产肠毒素类脆弱类杆菌（ETBF）是重要的毒素生产细菌，可能通过调节黏膜免疫反应和诱导上皮细胞改变来促进结直肠癌变[18]ETBF可通过产生脆弱类杆菌毒素，其已被证明可以触发细胞增殖并在体外激活c-Myc的表达，以及加速精胺氧化酶催化作用，由此产生ROS和DNA损伤，增加炎症和肿瘤发生[19]。

此外BFT可激活Wnt/bcatenin通路以及NF-κB通路，从而导致了大量的白细胞介素-17（IL-17）的产生，而IL-17就会和它的受体IL-17R结合，此过程进一步激活了NF-κB通路NF-κB通路、STAT3，进而促使CXCL1等产生;CXCL1等产生之后就会招募大量的骨髓来源的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）细胞，其可在肿瘤中起免疫抑制，促进肿瘤发生、侵袭转移和血管生成等作用[20-21]1.4 肠道菌群其代谢产物与结直肠癌肠道菌群其代谢产物与结直肠肿瘤的发生发展有关，如硫酸盐、胆汁酸、氧化物等，這些代谢物具有结合特定肠细胞表面受体的趋势，并随后影响细胞内信号转导硫酸盐还原菌产生的硫化氢对肠上皮细胞有毒性，并且对结肠细胞有着显着的DNA损伤Huang等[22]发现肠道中的细菌产生次级胆汁酸，与宿主初级胆汁酸比较，其结合并活化宿主核受体的程度更高，次级胆汁酸具有遗传毒性，可抑制p53抑癌基因的表达而促进结肠肿瘤发生大肠埃希菌脆弱类杆菌等细菌可产生活性氧物质，并且通过诱导氧化性DNA损伤增加结肠癌发生风险[23]2 胃内菌群胃癌的发展是一个多因素的过程，其中遗传和环境因素，如年龄、性别、饮食、饮酒和吸烟都可能发挥作用。

传统上认为人类胃内环境因胃酸和其他抗微生物因素的存在并不适合微生物的生长繁殖随着胃内幽门螺杆菌（H. pylori，Hp）和其他螺杆菌属的发现，以及随后的高通量测序等技术发展，证实胃内也像肠道一样，存在特殊的微生态环境胃内微生物大约107个，Bik等[24]是首先证实胃内菌群多样性，主要为厚壁菌门、变形菌门和放线菌门，并表明Hp的存在并不影响胃部的分布，同样，马来西亚的一项研究[25]显示Hp不影响胃癌患者的胃内微生物群的多样性然而Maldonado-Contreras等[26]研究得到相反的结果，发现Hp对于微生物多样性的影响有着重要作用，在Hp阳性和阴性受试者中检测到相似的菌门，主要是变形杆菌、厚壁菌、放线菌，但在Hp阳性患者中发现变形菌门丰度的相对增加以及放线菌、拟杆菌和厚壁菌的丰度减少关于Hp对胃肠道内微生态的影响目前仍存在争议，结果不一致的原因是可能是不同的微生物分析测序方法、样本量、Hp检测结果的假阳性或假阳性、以及一些环境因素（如饮食、生活方式）等可能的因素导致研究结果的差异Hp一直是胃内研究最多的细菌，但最新的研究[27]表明Hp并不意味着胃中唯一占优势的物种，而且这些非螺杆菌属物种在胃病中的作用成为新的热点课题。

2.1 Hp与胃癌Hp被认为是Ⅰ类致癌因素，可刺激免疫应答和炎症，调节许多信号传导途径并诱导胃酸缺乏，上皮萎缩和发育不良目前研究[28]认为癌蛋白细胞毒素相关基因A（CagA）和空泡毒素A（VacA）是Hp的关键致病因子这些蛋白质可以激活致癌信号转导途径，例如通过有丝分裂的Ras-细胞外信号调节激酶（ERK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）途径以改变细胞增殖、细胞周期和细胞死亡此外，Hp诱导胃上皮细胞产生ROS，激活这些细胞内的炎症信号通路，ROS产生增加可导致DNA链断裂，引起基因组不稳定和进而导致癌变Hp感染还可引起E-钙黏蛋白CpG岛和肿瘤抑制基因[包括编码三叶因子2（TFF2）和叉头框转录调节因子（FOXD3）]的甲基化，导致显著增加胃腺癌的风险[29]Hp是目前发现的胃微生态菌群中与胃癌发生密切相关的病原体，Hp毒力因子一直被认为是胃癌发生的重要因素之一2.2 胃内其他微生物与胃癌Eun等[30]证实胃癌、肠上皮化生和慢性胃炎患者的胃微生物群中存在差异，并提示胃共生菌群可能在Hp的致癌性中起一定作用Lofgren等[31]在胃癌的转基因胰岛素-胃泌素（INS-GAS）小鼠模型中，发现用复合微生物群定殖的不含Hp的小鼠比无菌小鼠更快地发展成胃癌，而抗生素延缓微生物群定殖小鼠的胃癌形成进展，研究表明共生细菌可导致胃癌发生。

Wang等[32]研究发现在胃癌和慢性胃炎之间的微生物群有着相似数量的细菌种类，而通过主坐标分析（PCoA，一种探测和可视化数据的相似性或不相似性的方法）发现胃癌与慢性胃炎为相反的分散模式，表明胃癌中存在多样化的微生物群落[32]在这项研究中，发现胃癌菌群中富含5种细菌属，即乳酸杆菌、未培养的丝毛菌科、埃希菌-志贺菌、硝化螺旋菌和肺炎克雷伯菌[32]有学者[33]认为胃内细菌可以通过产生硝酸盐/亚硝酸盐及其代谢物参与致癌作用，硝酸盐/亚硝酸盐代谢中形成的N-亚硝基化合物是重要的致癌物质，胃内细菌如芽胞。