孫湛博，劉麗賢，盧再鳴

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 1.放射科；2.急診科，沈陽(yáng) 110004）

肝臟與腸道有著緊密的解剖學(xué)聯(lián)系，營(yíng)養(yǎng)豐富的血液從腸道運(yùn)輸?shù)礁闻K，通常都伴隨著腸道微生物衍生的代謝物和產(chǎn)物，稱為微生物相關(guān)分子模式（microbiota-associated molecular patterns，MAMPs）。機(jī)體和微生物形成互利共生的穩(wěn)態(tài)，其中腸道屏障的存在具有重大意義。腸道菌群失衡后，可推進(jìn)慢性肝病、肝硬化及肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的進(jìn)程。此外，腸道屏障的改變導(dǎo)致腸泄露，使肝臟暴露于MAMPs和菌群代謝物中，近十年來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明，腸道菌群在慢性肝病和HCC的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。本文回顧分析腸道菌群在HCC中的作用，探討菌群失調(diào)、腸泄露及菌群代謝物通過(guò)腸-肝軸促進(jìn)HCC發(fā)展的機(jī)制，并對(duì)近年來(lái)腸道菌群作為HCC的潛在診斷工具以及在免疫治療背景下作為新治療靶點(diǎn)的進(jìn)展做一綜述。

1 腸道菌群及其與肝臟的關(guān)系

據(jù)估計(jì)，人類腸道里存在著至少1 000種細(xì)菌，包括垂直傳播從母體獲得的定植細(xì)菌（如自體細(xì)菌）和通過(guò)飲食和環(huán)境中獲得的益生菌等，這些細(xì)菌隨著時(shí)間的推移趨于穩(wěn)定狀態(tài)［1-2］。在最常見(jiàn)的細(xì)菌里，優(yōu)勢(shì)菌群有5類：厚壁菌門(mén)、放線菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、變形菌門(mén)和疣微菌門(mén)，其中厚壁菌門(mén)占60%～80%，其次，為擬桿菌門(mén)，占20%～40%［3］。

腸-肝軸理論用來(lái)描述肝臟和腸道之間的相互作用，其通過(guò)門(mén)靜脈和膽道相連接并雙向溝通。一方面，門(mén)脈系統(tǒng)收集來(lái)自腸道的血液、各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及菌群的代謝產(chǎn)物，運(yùn)輸至肝臟，腸道環(huán)境時(shí)刻影響著肝臟的微環(huán)境；另一方面，肝臟生成的各種物質(zhì)通過(guò)膽管系統(tǒng)運(yùn)輸至腸道。這種聯(lián)系是腸道菌群和肝臟疾病相互作用的解剖學(xué)基礎(chǔ)［4］。

在腸道中微生物與宿主間的嚴(yán)格分離通過(guò)完整的腸道屏障來(lái)實(shí)現(xiàn)［5］。有研究［6］表明，腸道菌群對(duì)腸道屏障的完整性有著至關(guān)重要的影響，腸道屏障受損導(dǎo)致的腸道菌群改變可導(dǎo)致慢性炎癥，并影響肝臟疾病的進(jìn)展，從而增加HCC發(fā)生發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。

2 腸道菌群失調(diào)和腸泄露在HCC發(fā)展中的作用

2.1 腸道菌群失調(diào)

大多數(shù)HCC發(fā)生于肝硬化的基礎(chǔ)上，有學(xué)者對(duì)肝硬化患者和健康人群的糞便進(jìn)行了菌群分析，發(fā)現(xiàn)肝硬化患者存在嚴(yán)重的菌群失調(diào)，并得到了特異性的腸道菌群譜，該學(xué)者認(rèn)為該腸道菌群譜對(duì)肝硬化患者有一定的臨床診斷價(jià)值［7］。研究［8］表明，腸道菌群通過(guò)Toll樣受體（toll-like receptors，TLR）對(duì)肝纖維化發(fā)揮著重要作用。2016年首次在肝硬化和HCC患者中發(fā)現(xiàn)大腸桿菌過(guò)度生長(zhǎng)，最近有學(xué)者［9］研究了肝硬化和HCC患者的腸道菌群多樣性，發(fā)現(xiàn)從健康對(duì)照組到肝硬化，菌群多樣性下降；從肝硬化到早期HCC均伴有乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）感染，菌群多樣性增加。

2.2 腸泄露

腸泄露指腸道黏膜通透性的改變，大量研究［10-11］已證實(shí)腸泄露存在于各種疾病中，包括炎癥性疾病、代謝性疾病、腫瘤和自身免疫性疾病等。有學(xué)者［12］通過(guò)檢測(cè)血清革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁主要成分脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），發(fā)現(xiàn)在患有慢性肝病的小鼠和患者以及HCC患者的體內(nèi)LPS水平表達(dá)增高，說(shuō)明在慢性肝病和HCC發(fā)生的多個(gè)階段存在腸泄露。FEDIRKO等［13］分析了HCC患者體內(nèi)LPS水平，結(jié)果證實(shí)LPS水平與HCC發(fā)生率呈正相關(guān)，提示由腸泄露導(dǎo)致的微生物產(chǎn)物異位在HCC的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演著重要的角色。

目前，所有關(guān)于腸道菌群在HCC中起的作用的研究報(bào)道都基于對(duì)小鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，還沒(méi)有臨床研究表明特定的腸道菌群與HCC的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。有研究［14-17］表明，用MAMPs或菌群代謝產(chǎn)物治療小鼠，或用葡聚糖硫酸鈉破壞腸道屏障，增加小鼠的LPS水平和肝臟纖維化，可促進(jìn)小鼠HCC的形成。

3 腸道菌群作用于肝臟的主要機(jī)制

研究［18］表明，免疫和代謝是腸道菌群作用于肝臟的主要機(jī)制。在HCC發(fā)生的多個(gè)階段，腸泄露可導(dǎo)致體內(nèi)循環(huán)中MAMPs的水平增高（如LPS），通過(guò)多種機(jī)制促進(jìn)肝臟疾病的進(jìn)展和HCC的發(fā)生。有研究［12，19］顯示，在DEN、DEN+CCL4誘導(dǎo)和DMBA+高脂飲食誘導(dǎo)的HCC小鼠中，存在細(xì)菌異位導(dǎo)致慢性炎癥狀態(tài)，分別通過(guò)LPS-Toll樣受體4（LPS-TLR4）通路及脂壁酸-Toll樣受體2（lipoteichoic acid toll-like receptors，LTA-TLR2）通路，促進(jìn)肝細(xì)胞的分化，抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)HCC的進(jìn)展。TLR4通過(guò)肝細(xì)胞如肝星狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞介導(dǎo)HCC的發(fā)生，除了能引起慢性炎癥外，還可促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展。研究［14］還表明，TLR4基因可抑制DEN+CCL4誘導(dǎo)的HCC發(fā)生，而通過(guò)注入低劑量的LPS可促進(jìn)小鼠HCC的發(fā)生。在缺乏活化的肝星狀細(xì)胞和纖維化單純由DEN誘導(dǎo)的HCC模型中，TLR4不僅促進(jìn)了炎癥基因的表達(dá)，還促進(jìn)了腫瘤的增值，同時(shí)抑制了腫瘤的死亡。而TLR2在脂肪相關(guān)性的HCC中的影響很大程度上是由肝星狀細(xì)胞釋放環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX2）和前列腺素E，導(dǎo)致衰老相關(guān)表型（Senescence associated phenotype，SASP）表達(dá)，這不僅觸發(fā)了促炎癥反應(yīng)，前列腺素E還通過(guò)介導(dǎo)免疫細(xì)胞中的免疫抑制作用促進(jìn)了HCC的發(fā)生［19］。

高脂飼料喂養(yǎng)的小鼠發(fā)生的主要變化之一是革蘭氏陽(yáng)性菌的增多，其膽汁酸的代謝能力增強(qiáng)，因此，當(dāng)抗生素萬(wàn)古霉素抑制內(nèi)源性膽汁酸的產(chǎn)生時(shí)，高脂飼料喂養(yǎng)導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生次級(jí)膽汁酸（deoxycholic acid，DCA）水平增高，共同促進(jìn)了HCC的發(fā)生［15］。DCA可以引起肝臟星狀細(xì)胞向SASP轉(zhuǎn)化，促進(jìn)HCC進(jìn)展。有學(xué)者［20］通過(guò)抗生素介導(dǎo)的菌群清除模型和相關(guān)免疫缺陷小鼠模型，證實(shí)了初級(jí)膽汁酸在CXC16的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)NKT細(xì)胞的募集，參與HCC的發(fā)生發(fā)展。在另一項(xiàng)由高膽固醇高脂肪飲食誘導(dǎo)的HCC研究中，抗生素可通過(guò)減少次級(jí)膽汁酸抑制HCC的發(fā)展，也與上述研究［21］相一致。另一類主要的菌群代謝產(chǎn)物為短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFA）。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為短鏈脂肪酸通常有利于健康，但最近的研究［22］表明，高菊粉飲食可引起膽汁淤積，并促進(jìn)HCC的發(fā)生發(fā)展，這一作用可能是通過(guò)腸道菌群分解纖維素產(chǎn)生的SCFA而進(jìn)行的。除此之外，其他能促進(jìn)HCC發(fā)生發(fā)展的菌群代謝產(chǎn)物還包括三甲胺（trimethylamine，TMA）及其代謝產(chǎn)物三甲胺氧化物（trimethylamine oxide，TMAO）以及乙醇。TMA由膳食中的膽堿和肉堿產(chǎn)生，經(jīng)腸道吸收后在肝臟轉(zhuǎn)化為T(mén)MAO，有研究［23-24］表明TMAO不僅與心臟代謝風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，還能引起慢性炎癥，與腸道腫瘤的發(fā)生有關(guān)。目前TMA/TMAO在慢性肝病的進(jìn)展和HCC發(fā)生發(fā)展中的作用仍不清楚，有研究［25］認(rèn)為菌群代謝為T(mén)MA，導(dǎo)致膽堿水平的降低，可引起肝毒性。此外，高TMAO水平與胰島素抵抗有關(guān)，可能促進(jìn)非酒脂肪性肝病（nonalooholic fatty liver disease，NAFLD）和NASH相關(guān)的HCC發(fā)展［26］。目前TMAO對(duì)肝癌形成影響的機(jī)制尚不明確，需要進(jìn)一步研究。乙醇也不斷有腸道菌群產(chǎn)生［27］，NASH患者中乙醇含量增加［28-29］。乙醇不但能引起肝臟損傷，而且是一種已知的致癌物質(zhì)［30］。

4 腸道菌群在HCC患者中的臨床應(yīng)用

4.1 篩查和診斷HCC

腸道菌群有望作為早期診斷HCC的一個(gè)標(biāo)志物。通過(guò)對(duì)75例早期HCC患者和105例健康對(duì)照組進(jìn)行菌群組成研究，確定了最佳的30種菌群標(biāo)記物，其曲線下面積達(dá)到80.64%，因此，腸道菌群標(biāo)志物可作為早期診斷HCC的潛在非侵入性工具［9］。也有研究［31］對(duì)1組HCC患者特異性的血清菌群基因組學(xué)特征譜進(jìn)行了定義，構(gòu)建了基于5個(gè)菌群基因的HCC診斷模型，受試者操作特征曲線下面積可達(dá)到0.879，準(zhǔn)確度也達(dá)到0.816。

4.2 預(yù)防HCC

從腸道菌群作用于HCC發(fā)生的分子機(jī)制出發(fā)，有學(xué)者［8］對(duì)相關(guān)靶點(diǎn)藥物進(jìn)行了綜述，包括抗生素如利福昔明、FXR激動(dòng)劑、TLR受體拮抗劑以及細(xì)菌代謝產(chǎn)物抑制劑等。對(duì)小鼠的動(dòng)物研究［14］中表明使用抗生素可能對(duì)晚期HCC的發(fā)展有抑制作用。另一方面，菌群移植和益生菌是調(diào)控腸道菌群的直接方法，使腸道菌群失調(diào)得到改善，從而免疫微環(huán)境發(fā)生改變導(dǎo)致有益菌增加，進(jìn)一步使炎癥性代謝產(chǎn)物減少［32］。因此，可以預(yù)測(cè)未來(lái)可將菌群療法作為高?；颊叩囊患?jí)預(yù)防，或作為HCC癌切除術(shù)后患者的二級(jí)預(yù)防，但是這還需要進(jìn)一步的臨床研究來(lái)驗(yàn)證。

4.3 治療HCC

最近有研究［33-34］發(fā)現(xiàn)腸道菌群可能在調(diào)節(jié)腫瘤免疫抑制治療中發(fā)揮重要作用。免疫抑制劑靶向T細(xì)胞表面的免疫調(diào)節(jié)分子（或其配體）可增強(qiáng)抗腫瘤免疫應(yīng)答，這已經(jīng)在HCC患者的治療中得到證實(shí)［35-36］。有學(xué)者［37］將應(yīng)用免疫抑制治療的HCC患者的腸道菌群移植至無(wú)菌或接受抗生素治療的小鼠模型中，結(jié)果表明腸道菌群可改善抗腫瘤效應(yīng)。

調(diào)節(jié)腸道菌群可能是當(dāng)前抗癌治療的一種新穎且重要的輔助手段。最近1項(xiàng)針對(duì)肥胖或胰島素抵抗患者的臨床試驗(yàn)研究［38］表明，對(duì)患者使用巴氏殺菌的阿克曼氏菌治療3個(gè)月是安全的，耐受性良好，且改善了患者的胰島素敏感性和血脂情況。可以猜測(cè)該方法可能降低NAFLD相關(guān)性HCC患者的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

腸道菌群與肝臟之間的密切聯(lián)系為它在HCC發(fā)生發(fā)展中作用的研究提供了理論依據(jù)。腸道菌群主要通過(guò)免疫和代謝機(jī)制作用于肝臟。研究肝臟和腸道的緊密聯(lián)系將為HCC患者基于微生物的診斷、治療和預(yù)防提供理論依據(jù)。