淺談腸道菌落群調節免疫反應增強腫瘤治療效果

夏冰清　朱晶宇　阮巍山　高燕萍　葉建明　張秋生

【摘要】 腸道菌落是否正常與人體健康有密切的聯系， 正常健康的菌落有利于人體消化系統、免疫系統等的平衡， 一旦腸道菌落出現異常， 就可能導致糖尿病、心腦血管疾病、腫瘤等多種疾病的發生。最新一項研究表明， 在抗腫瘤的藥物治療中， 腸道菌落也起到了非常重要的作用， 腸道菌落群能夠通過調節免疫反應， 達到增強腫瘤治療效果的目的。

【關鍵詞】 腸道菌落群；免疫反應；腫瘤治療

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.23.116

腸道菌落的種類豐富， 且是已知生態系統中細胞密度較高的一類。多種多樣的腸道菌落群使自身物質及信息的交換成為可能， 同時， 它也能參與人體的代謝與化學物質進行轉化。此外， 腸道菌落可通過改善腫瘤微環境、促進相關免疫反應等方式， 令抗癌藥物的療效在最大程度上得以發揮。

1 腸道菌落群的免疫功能

腸道菌落群可對宿主細胞的免疫系統進行調節， 特別是在腸道的黏膜免疫中發揮重要的作用。不同于健康小鼠， 無菌小鼠（GF小鼠）的派伊爾淋巴集結較小、腸上皮內淋巴細胞減少、免疫球蛋白A（IgA）分泌受損、抗菌肽釋放減少， 但這些免疫缺陷均可通過腸道菌落群的作用及時得到糾正。分段絲狀菌有利于激活腸黏膜固有層樹突細胞， 從而促進Th17細胞的發育；梭狀芽孢桿菌和脆弱擬桿菌有利于加速Treg細胞的分化；細菌代謝產物短鏈脂肪酸（SCFAs）對Treg細胞的數量和功能具有一定的調節作用， 還可促使腸上皮細胞分泌白細胞介素-18（IL-18）， 影響黏膜免疫。因此， 腸道菌落群可通過調節炎癥和抗腫瘤免疫反應， 改善腫瘤治療的過程。

2 增強小分子類藥物的腫瘤治療效果

2. 1 鉑類化合物 鉑類藥物是一種最常見的抗腫瘤藥物， 早期研發的鉑類藥物具有較強的毒性和耐藥性， 隨著科技的不斷發展， 越來越多毒副作用減弱的鉑類抗腫瘤藥物被研發出來， 目前已有5種鉑類藥物成功上市， 其中應用最廣泛的為卡鉑和奧沙利鉑。同時洛鉑、奈達鉑、庚鉑在亞洲部分地區成功上市。

有關學者曾以無菌小鼠進行過相關試驗， 結果顯示， 腸道菌落群的有無對鉑類化合物的抗腫瘤效果存在較大影響， 在缺少腸道菌落群的情況下， 其療效表現較差[1]。以往基因表達分析研究表明， 鉑類化合物發揮抗腫瘤作用時， 與腫瘤壞死因子之間無明顯聯系， 主要是經一定作用生成活性氧簇（ROS）， 從而對組織細胞的DNA造成損傷， 致其凋亡[2]。而在經ABX處理的小鼠或是GF小鼠細胞中， 由于缺少腸道菌落群而令ROS的生長成數量明顯減少， 進而降低其細胞毒性， 使鉑類化合物的抗腫瘤效果大幅減弱。

2. 2 環磷酰胺 作為一種在對抗腫瘤方面效果較為顯著的藥物， 環磷酰胺的相關研究頗受關注。它屬于烷基化藥物， 目前在抗腫瘤臨床中很受重視。環磷酰胺類藥物可有效殺死免疫原性腫瘤細胞， 同時免疫抑制性T細胞造成一定程度的破壞。另外， 此類藥物可通過對Th1和Th17細胞的輔助作用， 使腫瘤細胞的惡性增殖得到良好控制。有報道表示， 在治療腸道類相關疾病的過程中， 若使用鏈霉素或氨芐西林等廣譜抗生素， 可令脾細胞對白細胞介素-17（IL-17）以及γ干擾素（IFN-γ）的環磷酰胺刺激性分泌得到抑制[3]。而當使用特異性抗生素， 如萬古霉素或革蘭陽性菌等予以治療時， 亦可令環磷酰胺誘導型Th17細胞的轉化有所減少。此外， 一些研究所得也說明， 腸道微生物對于由環磷酰胺所引發的宿主免疫反應存在較好的調節作用， 由此可使環磷酰胺在抗腫瘤方面的療效得以提升[4， 5]。

2. 3 CpG寡核苷酸 機體的免疫系統主要經高度保守的受體對病原體予以識別， 進而使其固有免疫或獲得性免疫應答過程激活， 發揮免疫效用。就目前而言， 受體研究中最為透徹的一類包含由10個分子家族組成的Toll樣受體（TLR）。其中作為TLR9受體激動劑的CpG寡核苷酸（CpG-ODN）對漿細胞樣樹突狀細胞（pDC）具有直接誘導作用， 可加速其活化與成熟， 對Th1型細胞因子的分泌過程具有良好的促進作用， 同時還可促使抗原提呈細胞（APC）快速成熟與活化， 由此激活免疫系統， 發揮相應作用。此類研究表示， 對于細菌產物， 如脂多糖（LPS）等在經由TLR4活化后， 可對腫瘤相關的骨髓細胞的CpG-ODN免疫應答反應產生間接甚至直接的誘導作用， 而腸道菌落群的缺乏可對CpG-ODN抗腫瘤反應產生較大影響， 致其療效大打折扣。

3 腸道菌落群增強檢測點抑制劑及抗體類藥物的腫瘤治療效果

3. 1 增強檢測點抑制劑的治療效果 作為T淋巴細胞的一類負調節器， 細胞毒性T細胞相關蛋白-4（CTLA-4）對機體免疫系統存在很大影響， 可在一定程度上削弱藥物的抗癌能力， 目前很多專家都嘗試以此作為癌癥免疫治療靶點， 進行該方面的研究。免疫檢查點抑制劑Ipilimumab在2011年獲得美國FDA批準并上市， 主要應用于晚期黑色素瘤的臨床治療。主要通過和CTLA-4相結合， 使得CTLA-4及其配體CD80/CD86間的相互作用受到阻滯， 進而加快T細胞活化與增殖。不過， 部分臨床研究表示， 經此法治療的黑色素瘤患者中， 生命得以延長的僅有20%， 對此經16SrRNA高通量基因測序分析， 結果顯示腸道菌落群數量受CTLA-4抗體藥物的影響較為顯著， 其中CTLA-4封鎖使得存在于小鼠糞便中的擬桿菌屬與伯克氏菌屬自數量上大幅減少[1， 2]。同時經實時熒光定量核酸擴增檢測系統（QPCR）對小腸黏膜與糞便中存在的擬桿菌屬予以分析研究， 結果發現在使用CTLA-4抗體藥物的過程中， 擬桿菌屬的相對豐度降低， 而存在于小腸黏膜中的多形擬桿菌與單行擬桿菌等特殊種屬的相對豐度反而有所增加。因此在相關后續研究中， 有學者將多形擬桿菌及脆弱擬桿菌等特定生物種群， 定植于經由ACS處理的小鼠或GF小鼠的腸道之中， 結果發現， 腸道菌落群的再生可使抗CTLA-4抗體藥物的療效得以恢復[6]。另外， 以口服的方式對使用CTLA-4抗體藥物治療的GF小鼠給予脆弱擬桿菌， 在提升其淋巴腫瘤細胞中的Th1免疫應答方面具有積極作用， 同時可加速樹突細胞的成熟與分化。以上研究顯示， 在CTLA-4檢測點抑制劑抗腫瘤免疫刺激方面， 擬桿菌屬具有良好的調節作用， 可發揮重要的作用。endprint

3. 2 腸道菌落增強抗體類藥物的腫瘤治療效果 在腫瘤治療方面， 腫瘤逃逸是該類研究中所面臨的一項較大難題。相關報道表示， 程序性死亡因子配體-1（PD-L1）和腫瘤的免疫逃逸機制有很大聯系[3]。癌細胞可于自身表面形成PD-L1， 并與T細胞表面的細胞膜蛋白受體PD-1相結合， 而PD-L1/PD-1信號通路一旦激活， 就會形成一種免疫抑制性的腫瘤微環境， 進而使得腫瘤細胞能夠逃脫機體免疫系統的監視， 無法對其產生殺傷力， 故有利于腫瘤細胞的形成及生長。因而在治療中使用PD-L1/PD-1抗體類藥物方可對相應信號通路予以阻斷， 使得利于腫瘤生長的免疫微環境得到有效改善， 并促使內源性的抗腫瘤免疫效應不斷增強。另外， 在自身特異性T細胞應答與腫瘤內CD8+ T細胞累積方面， JAX小鼠均顯著高于TAC小鼠， 由此可見， 二者在抗腫瘤免疫反應方面存在的差異與相關免疫系統的介導具有較大聯系。大量研究測試表明， 雙歧桿菌和漫游的樹突狀細胞間可以發生相互作用， 而此類作用對于相關免疫反應的發生具有積極的促進作用， 進而可以令腫瘤殺傷性T細胞被有效激活[7-10]。由此看來， PD-L1/PD-1抗體在表現出的抗腫瘤效應方面具有個體差異， 該原因可能在于不同個體之間在腸道微生物組成方面存在差異， 而雙歧桿菌對抗腫瘤免疫反應具有良好的促進作用， 同時還可令PD-1/PD-L1抗體發揮的抗腫瘤作用得以增強。

4 小結

作為機體組成的一部分， 腸道的正常運轉重要且復雜， 對人體健康起著十分關鍵的作用。近年來， 越來越多的專家學者將研究重心轉移到腸道微生物與免疫系統之間的聯系， 很多報道顯示， 機體腸道中的菌群在抗腫瘤免疫反應方面具有重要作用[11， 12]， 而通過對二者之間的聯系予以研究， 并據此對腸道菌落群進行適當調節， 進而對免疫療法進行不斷改善， 已發展成為腫瘤治療中的一種新型方法。希望未來有更多相關方面的研究， 使腫瘤治療更加有效， 真正造福腫瘤患者。

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[收稿日期：2017-04-21]endprint