譚堯，王家林，田鵬

1 濟(jì)南大學(xué)·山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，濟(jì)南250013；2 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院；3山東省腫瘤防治研究院(山東省腫瘤醫(yī)院)，山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)；4 山東省胸科醫(yī)院

近年來(lái)，我國(guó)惡性腫瘤的發(fā)病率和病死率持續(xù)上升，已成為威脅我國(guó)居民健康的主要因素之一。目前，較為明確的與惡性腫瘤相關(guān)的因素有遺傳因素、免疫因素、內(nèi)分泌因素等[1]，但這些因素并不能闡釋清楚惡性腫瘤的病因和發(fā)病機(jī)制。自然界中廣泛存在多種微生物菌群，人的體表和與外界相通的腔道，如呼吸道、消化道，都存在不同種類和數(shù)量的微生物菌群。正常情況下，微生物菌群、人體與外界環(huán)境之間處于相對(duì)平衡狀態(tài)。不當(dāng)飲食、各種醫(yī)療措施等會(huì)打破這種平衡狀態(tài)，導(dǎo)致微生物菌群失調(diào)，繼而引起相應(yīng)疾病或加重病情。因此，人體內(nèi)微生物菌群失調(diào)與疾病的關(guān)系成為臨床研究的熱點(diǎn)，特別是與惡性腫瘤的關(guān)系。本文結(jié)合文獻(xiàn)就人消化系統(tǒng)惡性腫瘤與微生物菌群失調(diào)關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 人消化道微生物菌群概述

人體皮膚、黏膜及一切與外界相通的腔道中生存著種類繁多且數(shù)量龐大的微生物，這些微生物包括細(xì)菌、病毒、真菌等，以細(xì)菌所占比例最高。定植在人體各部位的微生物菌群，它們相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，共同構(gòu)成了人體的微生態(tài)系統(tǒng)，并與宿主存在共生關(guān)系。人體微生物菌群在調(diào)節(jié)宿主的免疫激發(fā)、能量代謝及消化吸收等方面發(fā)揮重要作用。正常情況下，人消化道微生物菌群種類和數(shù)量保持動(dòng)態(tài)平衡，但口腔、食管、胃、腸道等微生物菌群的種類和數(shù)量并不相同。定植于口腔的微生物主要為細(xì)菌。有研究報(bào)道，牙菌斑生物膜主要由微生物菌群組成，其中齦上菌斑以革蘭陽(yáng)性鏈球菌為優(yōu)勢(shì)菌，而齦下菌斑以革蘭陰性厭氧菌為優(yōu)勢(shì)菌。研究證實(shí)，口腔微生物菌群失調(diào)是口腔癌、食管癌發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)因素[2，3]。遠(yuǎn)端食管微生物菌群可能由口腔遷入，其菌群結(jié)構(gòu)與口腔類似[4]。但食管微生物菌群的總體多樣性減少，以厚壁菌門中的鏈球菌屬、韋榮球菌屬、普氏菌屬等為主[5]。食管微生物菌群可分為兩型：Ⅰ型多分布于正常食管，以革蘭陽(yáng)性需氧菌為主；Ⅱ型多分布于食管炎和Barrett食管，以革蘭陰性厭氧菌或微需氧菌為主[6]。人類胃部微生物菌群以厚壁菌門中的鏈球菌屬、韋榮球菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬及放線菌門的雙歧桿菌屬為主。腸道菌群與胃部菌群相似，以厚壁菌門、擬桿菌門為主，但腸道菌群的結(jié)構(gòu)相對(duì)豐度和多樣性存在明顯的個(gè)體差異[7]。

正常情況下微生物菌群同宿主保持著相互平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，常駐菌群構(gòu)成的生物屏障能夠通過競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位，防止外來(lái)病原菌的定植，而當(dāng)致病菌異常入侵或機(jī)會(huì)致病菌異常富集時(shí)可引起菌群失調(diào)。有研究認(rèn)為，微生物菌群失調(diào)與人體代謝性疾病[8]、自身免疫性疾病[9]、認(rèn)知障礙性疾病[10]等有關(guān)。Laqueur等[11]研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)飼養(yǎng)的無(wú)菌大鼠自發(fā)性腫瘤的發(fā)生率與正常大鼠相似，但實(shí)體腫瘤的發(fā)生率明顯降低；而應(yīng)用致癌物質(zhì)分別刺激常規(guī)飼養(yǎng)大鼠和無(wú)菌大鼠，常規(guī)大鼠在結(jié)腸、腎臟和肝臟部位均發(fā)生腫瘤，而無(wú)論通過口服還是腹腔注射致癌物質(zhì)的無(wú)菌大鼠，各部位均未發(fā)生腫瘤。由此推測(cè)，腫瘤的發(fā)生可能與微生物菌群變化有關(guān)。近年研究證實(shí)，腸道、肝臟、腎臟等惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展均與微生物菌群失調(diào)有關(guān)[7，12]。

2 人消化系統(tǒng)惡性腫瘤與微生物菌群失調(diào)的關(guān)系

2.1 口腔微生物菌群失調(diào)與口腔癌、食管癌的關(guān)系

2.1.1 口腔微生物菌群失調(diào)與口腔癌 定植于口腔的微生物主要以細(xì)菌為主，目前已發(fā)現(xiàn)700余種，主要是厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和放線菌門細(xì)菌。正常情況下，這些細(xì)菌共生、競(jìng)爭(zhēng)和拮抗，保持菌群之間的相對(duì)平衡及與宿主之間的動(dòng)態(tài)平衡，這種平衡對(duì)保持口腔健康是有益的。在某些因素的作用下，這種平衡可被打破，口腔中某些正常微生物可轉(zhuǎn)變成致病微生物，從而導(dǎo)致相關(guān)口腔疾病的發(fā)生?？谇晃⑸锞菏д{(diào)可刺激機(jī)體免疫應(yīng)答，激活NF-κB通路，引起口腔黏膜慢性炎癥，造成局部組織細(xì)胞基因突變或異常增殖，最終導(dǎo)致口腔癌形成[13]。而口腔癌細(xì)胞能夠分泌多種細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子亦能改變口腔微生態(tài)，進(jìn)一步促進(jìn)口腔微生物菌群失調(diào)[7]。因此，口腔微生物菌群失調(diào)與口腔癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，但其具體機(jī)制尚不清楚，仍需要進(jìn)一步研究。

2.1.2 口腔微生物菌群失調(diào)與食管癌 食管鱗癌患者口腔微生物菌群相對(duì)豐度發(fā)生明顯改變，奈瑟菌屬、棒桿菌屬、布雷德菌屬、消化鏈球菌屬和卡氏菌屬等相對(duì)豐度降低，卟啉單胞菌屬、普氏菌屬和鏈球菌屬等相對(duì)豐度增高[14]。如牙齦卟啉單胞菌能夠促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶和牙齦蛋白酶表達(dá)，降解細(xì)胞外基質(zhì)，破壞機(jī)體免疫球蛋白和補(bǔ)體系統(tǒng)，使食管鱗癌細(xì)胞逃避巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和補(bǔ)體系統(tǒng)的殺傷，從而引起食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展[15]。Gao等[16]研究發(fā)現(xiàn)，牙齦卟啉單胞菌與食管鱗癌組織分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期等密切相關(guān)。福賽斯坦納菌能夠黏附于口腔黏膜組織，誘導(dǎo)宿主機(jī)體免疫應(yīng)答，促進(jìn)腫瘤壞死因子、IL-1β、IL-6等分泌和CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生，使環(huán)氧合酶2(COX-2)過表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的程序性死亡，最終使腫瘤細(xì)胞繼續(xù)分裂[17]。奈瑟菌屬是口腔中可合成類胡蘿卜素的細(xì)菌，其相對(duì)豐度增加能夠延緩食管腺癌的發(fā)生、發(fā)展[3]。因此，口腔微生物菌群失調(diào)可能與食管癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。

2.2 食管微生物菌群失調(diào)與食管癌的關(guān)系 食管癌患者食管微生物菌群多樣性降低，并且微生物菌群由Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐蚚6]。Kauppila等[18]研究認(rèn)為，食管微生物菌群失調(diào)與脂多糖(LPS)介導(dǎo)的免疫應(yīng)答和細(xì)胞炎癥反應(yīng)有關(guān)。LPS可使COX-2和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)上調(diào)，延緩胃排空并促進(jìn)食管下段括約肌松弛，加速胃食管反流、Barrett食管進(jìn)程，促進(jìn)食管癌的發(fā)生、發(fā)展[19]。同時(shí)，LPS還能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子、腫瘤壞死因子并激活Toll樣受體4，直接或間接激活NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致食管微生物菌群失調(diào)與炎癥反應(yīng)的惡性循環(huán)[20]。

食管微生物菌群失調(diào)時(shí)放線菌門菌群相對(duì)豐度增加，厚壁菌門菌群和擬桿菌門菌群相對(duì)豐度降低。放線菌門菌群相對(duì)豐度增加能夠下調(diào)食管組織miR-101-3p表達(dá)，促進(jìn)COX-2表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展[21]。而念珠菌等條件致病菌相對(duì)豐度增加可促進(jìn)機(jī)體特異性表達(dá)乙醇代謝酶和乙醛代謝酶，增加食管局部乙醛含量，使食管黏膜暴露于乙醛等致癌物質(zhì)中，從而誘導(dǎo)食管鱗癌的發(fā)生[22]。Yu等[23]研究認(rèn)為，食管微生物菌群多樣性降低和相對(duì)豐度改變能夠促進(jìn)食管鱗狀細(xì)胞不典型增生，可能在食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

食管腺癌的發(fā)病流程通常為胃食管反流-Barrett食管-低級(jí)別上皮內(nèi)瘤變-高級(jí)別皮內(nèi)瘤變-食管腺癌[24]。胃食管反流、Barrett食管均為食管腺癌的癌前病變。胃食管反流可導(dǎo)致食管微環(huán)境改變，從而引起食管微生物菌群失調(diào)，具體表現(xiàn)為厚壁菌門的鏈球菌屬等革蘭陽(yáng)性需氧菌相對(duì)豐度減少，梭菌門的梭菌屬、擬桿菌門的普氏菌屬等革蘭陰性厭氧菌或微需氧菌相對(duì)豐度增加。如具核梭桿菌通常黏附于食管黏膜上皮，能夠與鈣黏蛋白結(jié)合激活NF-κB信號(hào)通路，引起食管黏膜慢性炎癥，同時(shí)通過抑制性T細(xì)胞發(fā)揮免疫抑制作用，使腫瘤細(xì)胞逃避機(jī)體免疫殺傷，促進(jìn)食管上皮異型增生[25]。因此，具核梭桿菌相對(duì)豐度增加與食管腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。Blackett等[26]研究發(fā)現(xiàn)，胃食管反流、Barrett食管患者均存在食管微生物菌群失調(diào)，其中彎曲桿菌屬菌群相對(duì)豐度增加，特別是簡(jiǎn)明彎曲桿菌能夠長(zhǎng)期定植于食管黏膜，促進(jìn)炎癥因子IL-18表達(dá)升高，以時(shí)間依賴性方式誘導(dǎo)CDX1表達(dá)，從而促進(jìn)Barrett食管向食管腺癌惡性轉(zhuǎn)化。

2.3 胃微生物菌群失調(diào)與惡性腫瘤的關(guān)系

2.3.1 胃微生物菌群失調(diào)與食管癌 Nasrollahzadeh等[27]研究發(fā)現(xiàn)，與健康人群比較，早期食管鱗癌患者胃部微生物菌群的多樣性和相對(duì)豐度均明顯改變，厚壁菌門的梭狀芽孢桿菌和丹毒絲菌相對(duì)豐度明顯增加。慢性萎縮性胃炎患者胃部產(chǎn)亞硝基細(xì)菌大量快速生長(zhǎng)，產(chǎn)生亞硝酸化合物等致癌物質(zhì)，促進(jìn)食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展。

幽門螺旋桿菌感染對(duì)食管腺癌的發(fā)生究竟起保持作用還是致病作用尚存在爭(zhēng)議[28]。一部分學(xué)者認(rèn)為，幽門螺旋桿菌感染能夠損傷胃黏膜，破壞胃泌酸細(xì)胞，降低胃酸分泌，從而減少了胃酸對(duì)食管黏膜的損傷，降低了胃食管反流-Barrett食管-食管腺癌的發(fā)生率；也有學(xué)者認(rèn)為，胃部幽門螺旋桿菌感染可導(dǎo)致胃部炎癥反應(yīng)，IL-18等炎癥因子釋放增多，繼而COX-2表達(dá)上調(diào)，能夠促進(jìn)食管腺癌的發(fā)生、發(fā)展。因此，幽門螺旋桿菌感染與食管腺癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系仍需要進(jìn)一步研究。

2.3.2 胃微生物菌群失調(diào)與胃癌 胃癌的發(fā)生是環(huán)境、遺傳、幽門螺旋桿菌感染等多因素共同作用的結(jié)果，其中幽門螺旋桿菌感染是胃癌發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。有研究發(fā)現(xiàn)，胃微生物菌群變化亦可能參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展[29]。幽門螺旋桿菌感染患者和胃癌患者胃部厚壁菌門的鏈球菌和普氏菌相對(duì)豐度明顯增加。胃部微生物的多樣性變化與胃癌易感狀態(tài)獨(dú)立相關(guān)，胃微生物中卟啉單胞菌屬、奈瑟菌屬、TM7菌屬、蟲草菌等減少和毛螺旋菌增多可能是促進(jìn)胃癌形成的重要因素[23]。胃幽門螺旋桿菌感染與胃微生物菌群之間的相互作用可能與胃癌的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，但其相互作用機(jī)制目前仍不完全清楚。

2.4 腸道微生物菌群失調(diào)與惡性腫瘤的關(guān)系

2.4.1 腸道微生物菌群失調(diào)與結(jié)直腸癌 與健康人群相比，結(jié)直腸癌患者腸道微生物菌群中可維持腸道健康的產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌相對(duì)豐度明顯降低，而致病性大腸桿菌、具核梭桿菌和脆弱擬桿菌等相對(duì)豐度明顯升高[30]。具核梭桿菌、產(chǎn)腸毒素脆弱類桿菌可侵入結(jié)直腸癌患者結(jié)腸上皮細(xì)胞，抑制NK細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的殺傷活性，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸能力。有研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物菌群失調(diào)小鼠可出現(xiàn)潰瘍性結(jié)腸炎向結(jié)腸癌演變，而無(wú)菌小鼠則未出現(xiàn)此演變過程，其原因可能是腸道微生物菌群失調(diào)能夠通過髓樣分化因子88/Toll樣受體信號(hào)通路促進(jìn)炎癥反應(yīng)，而炎癥反應(yīng)與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[31]。因此，腸道微生物菌群失調(diào)能夠促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展。

2.4.2 腸道微生物菌群失調(diào)與肝癌 肝臟是腸道微生態(tài)的首個(gè)下游器官。因此，有學(xué)者提出腸-肝軸假說(shuō)，認(rèn)為腸-肝軸紊亂在部分肝臟疾病，特別是在肝癌的發(fā)生中具有重要作用[32]。腸道微生物菌群失調(diào)時(shí)，腸道微環(huán)境改變，正常腸黏膜屏障被破壞，腸道正常的免疫防御功能降低，從而引起肝星狀細(xì)胞衰老、內(nèi)毒素代謝紊亂和膽汁酸代謝紊亂，導(dǎo)致菌群移位、腸源性內(nèi)毒素血癥與細(xì)菌代謝產(chǎn)物過量吸收，造成肝細(xì)胞大量損傷，促進(jìn)了肝癌的發(fā)生、發(fā)展[33]。因此，肝癌的發(fā)生、發(fā)展與腸道微生物菌群失調(diào)有關(guān)。

LPS是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的組成成分，也是細(xì)菌內(nèi)毒素的主要成分。LPS在肝臟中代謝。腸道微生物菌群失調(diào)時(shí)肝組織LPS含量增加，可促進(jìn)機(jī)體炎癥反應(yīng)，造成肝細(xì)胞損傷，從而誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生[34]。而肝癌發(fā)生后進(jìn)一步導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡，激活Toll樣受體4信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖并抑制其凋亡，導(dǎo)致肝癌惡性進(jìn)展[35]。

綜上所述，人消化道微生物菌群失調(diào)與口腔癌、食管癌、肝癌、胃癌等發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，但其具體的作用機(jī)制尚不完全清楚，目前的研究多為動(dòng)物模型或臨床小樣本橫斷面研究，今后應(yīng)充分利用代謝組學(xué)、宏基因組學(xué)和生物信息學(xué)分析技術(shù)，深入研究消化系統(tǒng)惡性腫瘤與微生物菌群失調(diào)的關(guān)系，以期為消化系統(tǒng)惡性腫瘤的治療提供新的思路。