李建輝，聶 耶，毛珍珍，張?zhí)斐?，雷鑫焌，王彥芳，宋文杰

1.西安醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710021； 2.空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院肝膽外科

原發(fā)性肝癌是最常見的惡性腫瘤之一，其中85%～90%是肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)，在癌癥相關(guān)死亡原因排第2位，在2018年全球HCC新增約84.1萬例，與之相關(guān)的死亡約78.2萬例，中國分別占約46.6萬例和42.2萬例[1-2]。腸道微生物群的穩(wěn)態(tài)對人類的健康起關(guān)鍵作用，腸道微生物及其衍生物通過向宿主新陳代謝發(fā)出信號，連接宿主的免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)[3]，參與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展。肝臟通過門脈系統(tǒng)與腸道相連，肝臟不僅接受腸道富含營養(yǎng)的血液，而且還是腸道微生物群的第一個靶點[4]。有關(guān)研究[5]表明，肝臟可通過Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)(TLR4發(fā)揮了核心作用)識別病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)誘發(fā)肝臟產(chǎn)生炎性病變及纖維化，進(jìn)而形成肝硬化，最終導(dǎo)致HCC發(fā)生。其中，腸道微生物群扮演著十分重要的角色。因此，通過改變或調(diào)整肝-腸循環(huán)軸，可以影響肝癌的發(fā)生、發(fā)展。

1 腸道微生物群與腸-肝軸

1.1 腸道微生物群腸道微環(huán)境中，約2 000種微生物，它們被稱為腸道微生物群。除了古生菌、真菌、病毒外，腸道微生物群主要由5種菌門組成，即厚壁菌門(79.4%)(瘤胃球菌、梭狀芽胞桿菌、真細(xì)菌)，擬桿菌門(16.9%)(卟啉單胞菌、普氏菌)，放線菌門(2.5%)(雙歧桿菌),變形菌門(1%)，Verrumicrobia(0.1%)[6]。腸道微生物群在健康和疾病中扮演著不同的角色，可以在“共生”、“寄生”、“病原體”之間切換[7]。正常穩(wěn)態(tài)的腸道微生物群有助于機(jī)體健康，確保新陳代謝，維持正常的肝臟功能。現(xiàn)已證明很多疾病的發(fā)生與腸道微生物群穩(wěn)態(tài)失衡有關(guān)，如心血管疾病、炎癥性疾病、糖尿病等[8]。研究證實，腸黏膜完整性是維持腸道微生物群穩(wěn)態(tài)的重要因素，而腸黏膜完整性取決于腸上皮內(nèi)表面的保護(hù)層，腸上皮細(xì)胞之間的連接蛋白和腸道內(nèi)的免疫細(xì)胞的正常功能。

1.2 腸-肝軸“腸-肝軸”的概念由Marshall在1998年提出，即：腸道遭受打擊后，腸屏障功能受損，腸道內(nèi)細(xì)菌、內(nèi)毒素大量進(jìn)入門靜脈系統(tǒng)，肝內(nèi)的Kupffer細(xì)胞等被內(nèi)毒素激活，釋放一系列炎性因子，引起肝臟損傷；同時，損傷肝臟的Kupffer細(xì)胞吞噬能力下降，免疫蛋白合成減少，血流動力學(xué)發(fā)生改變，造成腸道功能受損。因此，腸-肝軸是胃腸道和肝臟之間通過解剖和功能雙向相互作用的途徑。

肝臟通過門靜脈接收來自腸道約75%的血液，經(jīng)胃腸道消化吸收的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)門脈系統(tǒng)進(jìn)入肝臟，肝臟分泌的膽汁通過腸肝循環(huán)進(jìn)行代謝，膽汁酸的生理變化有助于改善腸道屏障功能，對腸-肝軸起正向調(diào)節(jié)作用[3]。腸道內(nèi)皮細(xì)胞損傷引起腸壁通透性增加，導(dǎo)致腸內(nèi)菌群經(jīng)門靜脈移位至肝臟，引起菌群代謝失調(diào)，產(chǎn)生內(nèi)毒素(脂多糖)、細(xì)菌代謝物(肽聚糖)、細(xì)菌DNA等毒副產(chǎn)物，統(tǒng)稱為PAMPs[7]。肝臟是革蘭氏陰性菌主要成分內(nèi)毒素的第一個過濾器，內(nèi)毒素已被證明是全身炎癥的主要驅(qū)動力，同時脂多糖能夠通過與TLR4結(jié)合，引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，釋放細(xì)胞炎性因子，引起肝細(xì)胞的損傷[7]。肝臟慢性損傷導(dǎo)致清除脂多糖、細(xì)菌、代謝毒物能力下降，膽汁和膽汁酸分泌減少。

研究證明[5]，TLR4通過多種機(jī)制在肝癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用，包括增加Tregs和肝臟濾泡輔助樣細(xì)胞的數(shù)量，增加促炎和惡性相關(guān)分子的產(chǎn)生。在慢性感染性和非感染性炎癥疾病中，脂多糖通過激活TLR4引起肝臟的損傷和炎癥的發(fā)生，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的生長。門靜脈可能是微生物群及毒副產(chǎn)物進(jìn)入肝臟的通道，從而導(dǎo)致脂多糖激活肝癌細(xì)胞中的TLR4[9]。TLR4和腸道微生物群不是HCC啟動所必需的，而是通過介導(dǎo)促進(jìn)增殖及肝分裂原表觀調(diào)節(jié)素的表達(dá)和防止細(xì)胞凋亡而促進(jìn)HCC[10]。近年來，國內(nèi)外大量研究證實，TLR4/LPS參與HCC的發(fā)生，如Liu等[9]發(fā)現(xiàn)，TLR4+細(xì)胞在體外具有較高的遷移和侵襲潛能，而TLR4在具有大血管侵犯的HCC組織中有較高的表達(dá)。通過16S rRNA測序?qū)CC患者腸道微生物群進(jìn)行鑒定，腸道微生物參與了HCC的進(jìn)展，其有望成為HCC早期診斷的潛在無創(chuàng)工具[11]。這些結(jié)果表明，腸道微生物群-脂多糖-TLR4-肝軸是一個潛在診斷及治療HCC的分子靶點。

2 腸-肝軸在HCC發(fā)展中的作用

大多數(shù)HCC患者是肝臟長期慢性損傷、炎癥、纖維化、肝硬化進(jìn)展的結(jié)果。腸道微生物群與HCC的關(guān)系復(fù)雜，微生物群引起HCC的發(fā)生、發(fā)展主要是通過炎癥途徑驅(qū)動，這些途徑是由腸道細(xì)菌、免疫系統(tǒng)、肝臟之間的串?dāng)_啟動，其過程主要涉及了肝臟中巨噬細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞、PAMPs之間的相互作用[3]。用無菌、腸道滅菌、脂多糖處理的小鼠進(jìn)行功能實驗，結(jié)果表明，DEN-CCL4在腸道滅菌和無菌小鼠中誘導(dǎo)的HCC發(fā)展被減弱；緩慢輸注低劑量的脂多糖可促進(jìn)小鼠HCC的發(fā)展，而抑制TLR4信號則可抑制小鼠HCC的形成[12]。炎性刺激誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子同時又可抵消免疫監(jiān)視，促進(jìn)腫瘤生長與轉(zhuǎn)移[13]。目前腸道微生物菌群失調(diào)引起HCC的發(fā)生、發(fā)展主要通過TLR4-MyD88-NF-κB通路和膽汁酸代謝兩條途徑。

由于TLR4參與PAMPs/損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular patterns，DAMPs)識別的模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)可通過外源性途徑激活HCC相關(guān)的炎癥，因此被認(rèn)為是誘發(fā)或刺激HCC發(fā)生發(fā)展的一個分子[5，14]。其原因可能是TLR4促進(jìn)了適合癌細(xì)胞持續(xù)增殖的環(huán)境。TLR4通過TLR4-MyD88-NF-κB途徑在肝腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起中心調(diào)節(jié)作用[15]。MyD88依賴的NF-κB途徑和TRIF依賴的IRF-3途徑在病原體相關(guān)固有成分的刺激下被激活，其中NF-κB通路在許多生物學(xué)活動的調(diào)控中尤為重要，如有絲分裂、基因表達(dá)、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生等。脂多糖刺激TLR4可上調(diào)TLR4 mRNA和蛋白水平，誘導(dǎo)了TLR4與銜接分子MyD88相互作用，進(jìn)而使下游的NF-κB信號通路激活，引起炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，促進(jìn)HCC細(xì)胞的存活和增殖[16-17]。抑制TLR4-NF-κB信號使組蛋白相關(guān)趨化因子的產(chǎn)生受損，可抑制肝癌細(xì)胞的遷移和轉(zhuǎn)移[18]。

腸道微生物菌群將腸道膽汁酸轉(zhuǎn)化為非結(jié)合形式的能力是胃腸道代謝穩(wěn)態(tài)的核心，這些非結(jié)合膽汁酸可以激活膽汁酸信號受體法尼醇X受體(Farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)[19-20]。膽汁酸通過調(diào)節(jié)腸道微生物的生長和粘附，維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)，其肝細(xì)胞中的FXR具有抗炎和促進(jìn)肝臟生成的作用。微生物菌群失調(diào)引起的炎癥反應(yīng)使FXR基因表達(dá)降低，使膽汁流量減少，導(dǎo)致肝臟損傷。FXR通過抑制TLR4-MyD88-NF-κB通路，調(diào)節(jié)腸道微生物菌群失調(diào)產(chǎn)生的炎癥而發(fā)揮抗炎癥反應(yīng)，而脂多糖通過TLR4-MyD88-NF-κB通路影響腸道通透性引起菌群失調(diào)，因此，F(xiàn)XR與TLR4信號之間的相互抑制可能是預(yù)防微生物菌群失調(diào)的重要機(jī)制[21]。同時FXR能誘導(dǎo)多種腫瘤抑制因子的基因表達(dá)，包括抑制小分子異源二聚體(small heterodimer partner，SHP)、E-鈣黏蛋白、細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子3(suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3)[22]。在缺乏FXR的情況下，長期較高的膽汁酸水平導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖、NF-κB激活、DNA氧化損傷，從而為HCC的發(fā)生奠定基礎(chǔ)[23]。

研究表明，乙醇誘導(dǎo)缺乏FXR基因的小鼠更易引發(fā)全身炎癥和HCC，且FXR+的小鼠肝細(xì)胞中NF-κB活性降低[24]。FXR激動劑可通過多種機(jī)制對肝臟的腫瘤產(chǎn)生抑制作用，其中一個重要的機(jī)制是干擾IL-6/Janus激酶(JAK)/STAT3信號通路的激活，該信號通路被發(fā)現(xiàn)在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[25]。因炎癥激活的NF-κB可轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，編碼促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-6的表達(dá)上調(diào)，而IL-6可以激活Janus激酶-STAT3(JAK-STAT3)通路，從而減少HCC細(xì)胞的凋亡和促進(jìn)HCC的進(jìn)展[26]。相反，F(xiàn)XR激動劑可有效抑制肝癌細(xì)胞系中NF-κB的激活和抑制STAT3磷酸化[23]，因此，穩(wěn)定腸道菌群的平衡，降低炎癥對FXR的抑制，可以作為抑制炎癥驅(qū)動肝癌發(fā)生的一種策略。

3 腸道微生物群聯(lián)合免疫治療在HCC治療中的作用

臨床上通過糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)重建腸道菌群，成功救治了1例免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors，ICIs)相關(guān)性結(jié)腸炎的患者[27]，但腸道微生物菌群治療HCC的機(jī)制研究尚未清楚。最近的研究表明，腸道微生物群在調(diào)節(jié)ICIs的治療反應(yīng)方面起重要作用[28]。將對免疫檢查點阻斷治療有反應(yīng)的癌癥患者的糞便微生物群移植到無菌或抗生素治療的小鼠身上，可以改善PD-1抑制劑的抗腫瘤效果，而來自無反應(yīng)患者的FMT卻不能做到這一點[29]。FMT可能通過重建腸道微生物群和改善膽汁酸代謝來調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫治療的效果[30]。在檢查PD-1單抗治療HCC患者的糞便微生物組成中，得出了4種乳酸桿菌及齒雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌可以通過抑制病原菌的生長，增強(qiáng)宿主的免疫作用，臨床通過讓HCC患者口服雙歧桿菌提高了PD-1單抗治療的效果[31]。該試驗也首次證實了腸道微生物組成的動態(tài)變化特征可用于在治療開始后3～6周內(nèi)預(yù)測未來6個月PD-1單抗治療HCC的結(jié)果。因此，在未來的抗腫瘤治療中，F(xiàn)MT可能成為一種有效的輔助手段。

4 展望

目前，關(guān)于腸道微生物群失衡引發(fā)HCC的作用機(jī)制、作用靶點仍未完全闡明。通過基因組測序?qū)﹃P(guān)鍵細(xì)菌屬或種進(jìn)行系統(tǒng)研究，并對靶向腸道微生物群的生物標(biāo)志物進(jìn)行研究，可能實現(xiàn)HCC的有效預(yù)防和早期無創(chuàng)診斷。在治療方面，腸道微生物群、TLR4、FXR可能成為未來HCC輔助治療的新興靶點，通過對腸道微生物群的調(diào)節(jié)，應(yīng)用抗TLR4單抗、FXR激動劑可能提高HCC的臨床治療效果，改善患者的長期預(yù)后。