李松霏，李 軍

北京大學(xué)第三醫(yī)院消化科，北京 100083

結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)目前發(fā)病率較高，在惡性腫瘤中，其發(fā)病率第三，死亡率第二，嚴重威脅人們的健康。但CRC分期不同，其預(yù)后差異較大，早期CRC(0、Ⅰ、Ⅱ期)5年生存率達80%，但晚期CRC(Ⅳ期)5年生存率僅為10%[1]。且現(xiàn)在結(jié)直腸早癌，即黏膜內(nèi)癌，可在內(nèi)鏡下完整切除，達到完全治愈效果，既減輕了患者的痛苦，又減輕了經(jīng)濟負擔，因此早期發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。目前CRC早期篩查主要是進行腸鏡檢查。CRC發(fā)病途徑分三種，即腺瘤途徑、炎癥途徑、de novo途徑，結(jié)直腸腺瘤發(fā)展至癌需要10年左右，有足夠時間讓我們篩查發(fā)現(xiàn)和中斷其發(fā)展，但因多數(shù)CRC癌前病變，尤其是結(jié)直腸腺瘤，無特殊不適，且腸鏡檢查存在一定痛苦及風險，故部分患者不易接受，因此更簡單、無創(chuàng)的篩查方法亟需被探索、應(yīng)用。

在大多數(shù)散發(fā)性CRC的病例中，腫瘤的發(fā)生是一個多步驟的過程，涉及到與形態(tài)學(xué)改變平行的基因組改變。此外，越來越多的證據(jù)表明，人類腸道微生物群與CRC的發(fā)生有關(guān)[2]。CRC患者中某些特定腸道菌群變化較大，Sobhani等[3]研究將CRC患者和健康對照者大便移植到無菌小鼠體內(nèi)，對小鼠大便進行16S rRNA基因測序，發(fā)現(xiàn)與顯著組織病理學(xué)改變(如癌前病變)最相關(guān)的細菌種類是硬壁菌和梭狀芽胞桿菌。且在CRC不同階段，腸道微生態(tài)的特點不同[4]，因此檢測特定腸道菌群可能成為篩查CRC的一種新的檢測方法，此外，調(diào)節(jié)腸道微生物可能影響結(jié)直腸腫瘤的進展[5]。本文通過近期相關(guān)研究，對不同階段CRC的腸道微生態(tài)特點作一概述。

1 癌前病變

1.1 腺瘤多數(shù)CRC是通過腺瘤-腺癌途徑發(fā)展而來的。Saito等[6]收集81例患者的腸液(腸鏡檢查過程中收集)，其中47例結(jié)腸腺瘤，24例黏膜內(nèi)癌，10名健康受試者，Shannon指數(shù)顯示，結(jié)腸腺瘤患者與健康受試者之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.019)，線性鑒別分析評分顯示，結(jié)腸腺瘤患者的梭桿菌、細小單胞菌、拓撲異胞菌的相對豐度遠高于健康受試者，其中差異最大的細菌類群是梭桿菌屬。而健康人微生物群的特點是以乳酸桿菌、沙門氏菌、莫拉西科為主。在結(jié)腸腺瘤患者與健康受試者之間相對豐度差異顯著的細菌中，梭桿菌主要在結(jié)腸腺瘤患者中檢測到。此外，莫拉克素科、細小單胞菌、丁酸單胞菌、環(huán)磷菌、Comamonas、乳酸桿菌、沙門氏菌的相對豐度差異也有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；但這些細菌在所有細菌中相對豐度非常小(<1%)。因此，與健康受試者相比，梭桿菌主要與結(jié)腸腺瘤患者相關(guān)。但Yoon等[7]收集腺瘤和正常對照的腸黏膜標本并對其進行菌群分析，研究顯示，各組之間腸黏膜相關(guān)的腸道菌群差異無統(tǒng)計學(xué)意義。且有研究顯示，腺瘤切除術(shù)后腸道微生物結(jié)構(gòu)幾乎無變化，對腸道中主要的細菌，無論是門級還是屬級，均無顯著變化，但術(shù)后副桿菌(具有抗應(yīng)激和抗癌作用)的豐度卻顯著增加(3.8%vs1.5%)[8]。通過上述研究，可推測黏膜相關(guān)菌群與糞便或腸液中的菌群有差異，研究標本不同，所得結(jié)果存在差異。且有證據(jù)表明，黏膜相關(guān)菌群在結(jié)腸癌發(fā)生中可能比糞便微生物群發(fā)揮更大的主導(dǎo)作用[9]。通過黏膜相關(guān)菌群研究，結(jié)腸腺瘤患者黏膜相關(guān)菌群可能無變化，但腺瘤切除后可使有益菌增加。但Yachida等[10]研究顯示，在多發(fā)性腺瘤性息肉(>3個)患者中，變形菌門的菌種數(shù)量明顯升高。因此，可推測大腸腺瘤個數(shù)不同，對腸道菌群影響不同，但對大腸腺瘤的個數(shù)進行分類來分析腸道菌群變化的試驗不多，仍需進一步研究證實。另對于大腸腺瘤不同分期(如管狀腺瘤不同分級)及分型(管狀腺瘤、絨毛狀腺瘤、管狀絨毛狀腺瘤)對腸道菌群是否有影響仍未知，需進一步研究探討。

1.2 炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)

IBD是腸道慢性炎癥性疾病，目前病因不明，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD)兩種類型，IBD患者因腸黏膜受到長期反復(fù)的炎癥刺激，使CRC發(fā)生風險較正常人增加約5倍，在IBD患者中，10%～15%因CRC死亡[11]。研究顯示，在IBD患者中，奈瑟菌科、腸桿菌科、維管菌科、巴氏桿菌科濃度較高，而類桿菌科、赤蘚菌科、梭桿菌科、雙歧桿菌科濃度較低[12]。有研究納入了7例IBD相關(guān)CRC患者、10例散發(fā)性CRC患者、10名健康對照者，收集大便，所有樣品中的絕大多數(shù)細菌屬于厚壁菌門、擬桿菌門、梭桿菌門、變形菌門、放線菌門。在IBD相關(guān)CRC患者中，觀察到硬壁菌和類桿菌呈減少趨勢，而變形菌顯著增加。在散發(fā)性CRC患者中，觀察到類桿菌減少，但梭桿菌大量繁殖。與散發(fā)性CRC相比，IBD相關(guān)CRC的特征是腸桿菌科和鞘氨醇單胞菌屬增加，梭桿菌屬和瘤胃球菌屬減少[13]。綜上所述，IBD相關(guān)CRC與散發(fā)性CRC腸道菌群有明顯差異。但最近的證據(jù)表明，黏膜相關(guān)菌群在結(jié)腸癌發(fā)生中可能比糞便微生物群發(fā)揮更大的主導(dǎo)作用。IBD患者因黏膜炎癥導(dǎo)致腸黏膜屏障功能明顯受損，菌群更易侵入腸黏膜導(dǎo)致黏膜相關(guān)菌群紊亂[14]，考慮這可能是IBD患者發(fā)生CRC風險較高的原因之一。

2 CRC

上海長海醫(yī)院收集130例CRC患者、88例進展期結(jié)腸腺瘤患者、62例結(jié)腸息肉患者、130名健康對照者，篩選出24株CRC相關(guān)細菌，其中14種細菌增加，包括目前研究較多的核梭桿菌、共生梭菌、微小單胞菌、摩根氏菌、瘤胃球菌等，另10種細菌減少，主要包括真桿菌屬[15]，但其未對CRC進行分期。

2.1 早期CRC早期CRC，主要指0、Ⅰ、Ⅱ期。Yachida等[10]對616例接受結(jié)腸鏡檢查的患者，包括健康對照、腺瘤、CRC患者，進行了糞便宏基因組和代謝組學(xué)研究，以評估腸道微生物群和代謝物的分類和功能。發(fā)現(xiàn)微小環(huán)磷菌只在病變早期升高，微小嗜酸菌和齒狀放線菌在多發(fā)性息肉樣腺瘤和/或黏膜內(nèi)癌中顯著增加。代謝組學(xué)分析顯示，分支鏈氨基酸和苯丙氨酸在黏膜內(nèi)癌中顯著升高，而膽汁酸(包括脫氧膽酸)在多發(fā)性息肉樣腺瘤和/或黏膜內(nèi)癌中顯著升高。在S0、SⅠ/Ⅱ、SⅢ/Ⅳ期的標本中，厚壁門、梭桿菌、擬桿菌中的一些種類升高，并隨著惡性程度的增加而增加。梭桿菌的上升至少出現(xiàn)在兩個階段。數(shù)據(jù)表明，在CRC發(fā)生的早期階段，微生物組和代謝組均發(fā)生了變化，這可能具有病因和診斷的重要性。此外，CRC患者中不僅存在有害菌增加，也存在有益菌減少。Yachida等[10]研究顯示，雙歧桿菌屬主要在S0期中消失。Yang等[16]研究顯示，從晚期息肉到早期(0、Ⅰ、Ⅱ期)大腸癌轉(zhuǎn)變過程中，4種丁酸產(chǎn)生菌的豐度顯著降低，包括真細菌、玫瑰囊菌、糞細菌、示波螺旋菌。與晚期息肉相比，0期CRC中示波螺旋菌較少，而與0期CRC相比，Ⅰ期和Ⅱ期CRC中嗜血桿菌減少。

2.2 進展期CRCYang等[16]收集283例大便標本，其中104名正常對照者、117例腺瘤性息肉患者、62例CRC患者，分析正常組、腺瘤組、大腸癌組之間菌群的豐度和Shannon指數(shù)，各組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但研究顯示，從0期到晚期CRC的豐度有增加的趨勢，尤其是CRC患者中梭桿菌、腸球菌、摩根氏菌的相對豐度明顯高于腺瘤患者。Yachida等[10]研究顯示，核梭狀芽胞桿菌在病變早期到晚期均增加，且其相對豐度從黏膜內(nèi)癌持續(xù)升高到更晚期，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

綜上，核梭桿菌和共生梭菌與CRC進展的關(guān)系可能較密切。Xie等[17]收集了212例結(jié)直腸腺瘤患者、109例早期CRC患者、218例進展期CRC患者、242名健康對照者的大便，比較共生梭菌與核梭桿菌在不同病變階段的變化。結(jié)果顯示，與健康對照組相比，共生梭菌比例在各個階段均有升高，在結(jié)直腸腺瘤中升高6.28倍，在早期CRC中升高12.38倍，在進展期CRC中升高21.25倍；核梭桿菌與共生梭菌相比顯示出輕度升高，在早期CRC中升高2.46倍，在進展期CRC中升高10.70倍，而該文獻中，核梭桿菌在結(jié)直腸腺瘤患者中的變化未見報道。有研究顯示，在Ⅰ～Ⅳ期CRC的腫瘤活檢標本中，核梭桿菌僅在第Ⅳ期被發(fā)現(xiàn)[18]，因此可推測，共生梭菌可能比核梭桿菌更具預(yù)測結(jié)直腸病變的潛力，尤其是早期CRC，而核梭桿菌在進展期CRC可能起到預(yù)測作用。

3 CRC術(shù)后

3.1 術(shù)后未復(fù)發(fā)對菌群的影響CRC術(shù)后腸道菌群變化相關(guān)研究較少。Cong等[19]研究共納入10例CRC患者和11名健康對照者，收集CRC患者術(shù)前及術(shù)后約1個月的大便標本，以健康對照者大便標本作為對照，分析腸道菌群變化，結(jié)果顯示：與術(shù)前相比，CRC術(shù)后梭狀芽孢桿菌、梭桿菌、細小單胞菌、消化鏈球菌均明顯降低；與正常人相比，CRC術(shù)后變形桿菌明顯增加，擬桿菌、糞桿菌、玫瑰囊菌、瘤胃球菌、乳桿菌明顯降低。另術(shù)后患者克雷白桿菌較術(shù)前及健康對照者均有所增加，這可能與術(shù)后感染相關(guān)，且該研究亦發(fā)現(xiàn)術(shù)前梭桿菌和術(shù)后克雷白桿菌增加，與病變淋巴浸潤相關(guān)。Yachida等[10]比較28例CRC患者(Ⅰ～Ⅳ期)術(shù)前及術(shù)后1年的腸道菌群變化，顯示D.longicatena、P.micra、P.uenonis、P.anaerobius、P.stomatis這5種菌群的數(shù)量在術(shù)后明顯降低，但CRC術(shù)后患者大便標本與健康人相比，這5種菌群差異無統(tǒng)計學(xué)意義。綜上，CRC術(shù)后梭桿菌等有害菌較術(shù)前明顯降低，但目前納入研究患者較少，且術(shù)后留取大便時間差距較大，故CRC術(shù)后腸道菌群的變化仍需進一步研究。

3.2 術(shù)后復(fù)發(fā)對菌群的影響近期哈爾濱醫(yī)科大學(xué)的一項研究[20]目的是探討腸道菌群能否預(yù)測CRC術(shù)后患者異時性結(jié)腸腺瘤的發(fā)生，結(jié)果顯示，與CRC術(shù)后未發(fā)現(xiàn)異時性腺瘤者相比，CRC術(shù)后發(fā)生異時性腺瘤患者大腸桿菌、志賀氏菌、不動桿菌明顯升高，基于腸道菌群的模型和評分系統(tǒng)能夠很好地預(yù)測外科手術(shù)切除后腫瘤發(fā)生的風險。但目前尚無相關(guān)研究探討CRC術(shù)后復(fù)發(fā)患者腸道菌群的變化，但通過上述研究，可推測腸道微生物群可能成為CRC術(shù)后有無復(fù)發(fā)的潛在預(yù)測生物標志物。

4 小結(jié)

遺傳、吸煙、飲酒、肥胖、飲食習慣等均與CRC的發(fā)生相關(guān)，腸道菌群在CRC的發(fā)生和進展中起著重要作用。腸道微生物群參與維持腸黏膜的穩(wěn)態(tài)及屏障功能，腸道微生物代謝產(chǎn)物對機體的反應(yīng)有重要影響，是慢性感染的來源。微生物群和代謝分子，如短鏈脂肪酸，可能會導(dǎo)致腸道上皮屏障功能紊亂，從而激活促炎介質(zhì)，如細胞因子、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α等，損傷上皮細胞及其連接。一些特殊的細菌能引起炎癥反應(yīng)或產(chǎn)生直接損傷腸細胞的毒素。如類桿菌能產(chǎn)生腸毒素和導(dǎo)致氧化損傷、炎癥、腦屏障損傷的活性氧物種，脆弱芽孢桿菌激活β-連環(huán)蛋白核信號并誘導(dǎo)細胞增殖，核梭桿菌可以通過直接粘附和侵入結(jié)腸上皮細胞而誘發(fā)炎癥性改變[2，21]。

綜上所述，在癌前病變(腺瘤、IBD)患者中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)，并且在發(fā)展為CRC的過程中，這種紊亂變得更加明顯。這種紊亂包括目前研究較多的核梭桿菌、共生梭菌、變形桿菌、厚壁菌、擬桿菌等有害菌數(shù)量的增加，目前研究較多的是核梭桿菌，多項研究[10,16,18]已顯示其在晚期CRC患者中明顯升高，但在CRC癌前病變及早期CRC中是否升高仍存在爭議，研究[17]顯示，共生梭菌在CRC癌前病變及早期有明顯升高，且在CRC晚期有更明顯升高，由此推測共生梭菌可能較核梭桿菌有更好的預(yù)測潛力。此外，亦有雙歧桿菌、示波螺旋菌、嗜血桿菌等有益菌數(shù)量的減少。因此，一些特定菌群數(shù)量的變化可能成為預(yù)測CRC的潛在生物標志物。

目前眾所周知，幽門螺桿菌感染與胃癌密切相關(guān)，根除幽門螺桿菌后可大大降低胃癌發(fā)生率。同理，如果篩選出某種細菌數(shù)量變化與CRC密切相關(guān)，針對該種細菌給予相應(yīng)措施可能有助于降低CRC發(fā)生率。其可能成為預(yù)測和治療CRC較有前景的方法。根據(jù)目前研究結(jié)果推測，核梭桿菌及共生梭菌可能有較大的應(yīng)用前景，但具體何種細菌預(yù)測的靈敏性和特異性較高，仍需進一步研究來篩選。