腸道菌群失衡在肝癌發生發展中的影響機制及益生菌對肝癌的預防作用

高艷穎，向慧玲，梁 靜，韓 濤，張 旭

天津市第三中心醫院，天津市重癥疾病體外生命支持重點實驗室，天津市人工細胞工程技術研究中心， 天津市肝膽疾病研究所，天津 300170

肝癌是常見的消化道腫瘤，在我國其致死率排名前三位[1]。近幾年有研究[2]指出腸道菌群失調與肝癌的發生發展存在密切聯系，其作用機制復雜。益生菌可以調節腸道菌群失調，并改善肝功能與內毒素血癥[3]。因此本研究重點綜述腸道菌群失調在肝癌發生、發展中的作用機制，并分析益生菌在預防肝癌方面的作用，為肝癌的臨床防治提供新思路。

1 腸道菌群分布及在人體中的作用

作為數量龐大的微生物種群，腸道菌群主要寄居在人體腸道內，其總量遠超1×1014個，細菌類型超過1000種，包括變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroides)、放線菌門(Actinomycota)、厚壁菌門(Firmicutes)和疣微菌門(Verrucomicrobia)，其中90%為擬桿菌門和厚壁菌門[4]。胃腸道內菌群的種類、數量變化是一個動態過程[5]。腸道菌群微生態在外部環境和機體的共同作用下保持穩定，對機體代謝、免疫調節、吸收消化等均具有重要意義[6]。

2 肝癌患者的腸道菌群變化

腸道菌群多樣性在肝癌患者中發生變化[7]，相關研究[8]顯示相比于肝硬化患者，肝癌患者的菌群多樣性上升，其放線菌門明顯增加，而芽殖菌等多個菌屬富集；此外生產丁酸的部分細菌菌屬大量減少，產生脂多糖(LPS)的菌屬數量明顯增加。Ponziani等[9]研究發現菌群在肝癌患者中出現明顯變化，患者的龐微菌科以及擬桿菌科含量明顯上升，而雙歧桿菌屬明顯降低。辛海榮等[10]采用實時熒光定量PCR檢測原發性肝癌患者與正常成人的腸道菌群表達差異，結果顯示，原發性肝癌組的雙歧桿菌、乳酸桿菌明顯減少，而大腸桿菌、腸球菌的含量明顯增加，并且內毒素含量與原發性肝癌患者的腫瘤數量、腫瘤直徑大小均呈正相關；提示肝癌患者的腸道菌群發生了改變，且大腸球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌等菌屬的變化可能與肝癌的發生、發展存在一定關聯。

病毒性肝炎、酒精性肝炎、肝硬化等均是肝癌的病因，在不同病因的肝癌患者中，其腸道菌群存在一定差異[11]。例如，HCV感染后患者的腸道菌群多樣性降低，腸桿菌科、腸球菌屬、葡萄球菌屬等潛在致病菌豐度明顯升高，若未得到及時治療則會發展為肝癌[12]。重度酒精性肝炎的內毒素血癥發生率顯著升高，酒精性肝炎患者的擬桿菌門相對豐度顯著降低，梭桿菌門顯著富集，帶產甲烷反硝化基因細菌富集[13]。

3 腸道菌群失調在肝癌發生發展中的作用機制

3.1 腸道失衡通過激活Toll樣受體(TLR)4促進肝癌形成 TLR是連接特異性免疫與非特異性免疫的重要蛋白質分子，當機體的皮膚、黏膜等物理屏障遭到微生物破壞時，TLR會識別微生物并激發機體免疫應答[14]。有研究[15]顯示腸道菌群代謝產物LPS是肝細胞表達TLR4的配體，是引起肝炎的重要物質，而菌群失調會誘發小腸細菌過度生長，進而使LPS細菌代謝產物大量增加，導致腸道屏障功能損傷，LPS與TLR4大量結合，最終引起慢性肝炎、肝硬化甚至肝癌。LPS與TLR4結合可促使具有促纖維化作用的細胞外基質蛋白質大量合成，進而導致肝硬化病情進一步發展。因此腸道菌群失調會對TLR4表達水平進行調控，從而影響TLR4與LPS的結合，導致腸道損傷以及纖維化情況加重，進而影響肝癌的發生與發展[16]。

3.2 腸道菌群失衡促進炎癥纖維化進展 人體在正常情況下，腸道內定植的菌群會形成對抗病原體的保護屏障，當腸道的保護屏障被損傷時，可能導致腸黏膜通透性增加，引發腸道細菌移位。腸道菌群失調導致菌群的定植抵抗力降低，屏障保護作用減弱，引發腸道中的病原體大量侵入、定植、繁殖[17]。Nakamoto等[18]研究表明，腸道細菌移位會加速高動力循環狀態，增加門靜脈壓力，導致肝衰竭，而肝癌患者多伴有嚴重的腸道細菌移位。Giannelli等[19]研究顯示，腸道菌群失衡會促進小鼠肝纖維化，而腸道細菌移位與肝纖維化存在密切關聯。由此可以發現腸道菌群會引發細菌移位，在增加腸道黏膜損傷的同時，引起嚴重的炎癥反應以及肝衰竭，在肝癌患者肝纖維化、門靜脈壓力升高等多個環節均有參與，與肝癌的發生存在密切關聯。

3.3 腸道菌群失調導致小腸細菌過度增長參與肝癌發生 正常情況下，人體胃酸清除細菌、小腸推進運動作用可以抑制小腸內的細菌生長繁殖[20]。腸道菌群失調導致小腸定植抗力降低，引發小腸細菌過度生長，進而大量分泌促炎細胞因子，破壞微生物屏障，最終造成膽汁酸代謝紊亂[21]。Brandi等[22]研究表明，菌群失調會引發小腸細菌過度增長，產生大量內毒素，內毒素無法徹底清除而進入體循環，形成腸源性內毒素血癥，進而損傷肝細胞，加重肝臟疾病病情，最終導致肝癌的發生發展。通過分析以上研究可以發現，腸道菌群失調會造成腸道黏膜以及胃腸功能損傷，而胃腸功能損傷可導致小腸內細菌過度增長，通過誘發腸源性內毒素血癥參與肝癌的發生發展過程。

3.4 腸道菌群失調導致內毒素血癥參與肝癌發生 革蘭陰性菌的菌體中含有大量內毒素，腸道菌群失調會導致革蘭陰性菌等劣勢菌大量繁殖并成為腸道中的優勢菌群[23-24]。肝癌患者的肝臟清除功能受損，無法徹底清除內毒素，導致其進入體循環，形成腸源性內毒素血癥，造成肝細胞損傷及死亡，同時引發全身性代謝紊亂，導致肝臟疾病不斷加重的惡性循環[25]。Sun等[26]研究發現內毒素可激活肝Kupffer細胞，使細胞因子過量分泌，加重對肝細胞造成的直接損傷，并通過對內皮細胞作用誘發微循環障礙；此外內毒素可以促進IL-6、TNFα等炎性因子大量分泌，在肝臟病變中發揮重要作用，可導致肝癌發生。因此，腸道菌群失調會導致革蘭陰性菌大量繁殖，導致人體無法徹底清除內毒素，造成肝臟功能損傷，同時引起代謝紊亂以及炎癥反應，通過該途徑參與肝癌的發生與發展。

3.5 腸道菌群失調影響代謝產物水平，增加肝癌發生風險 腸道菌群失調會導致菌群數量變化。梭菌屬為腸道共生菌，可將宿主生成的初級膽汁酸大量代謝為次級膽汁酸，而膽汁酸能夠對肝癌的免疫應答發揮一定的抑制作用，但梭菌屬細菌的增加會減弱細胞因子對肝臟腫瘤的抑制作用[27-28]。初級膽汁酸會增加自然殺傷細胞的大量累積，進而對肝癌發生過程發揮抑制作用，而腸道菌群失衡會導致短鏈脂肪酸等有益代謝產物嚴重缺失，進而增加肝癌發生風險[29]。由此可見，腸道菌群失調可通過影響代謝物水平的方式參與肝癌的發生與發展過程。

4 益生菌在肝癌預防中的作用

王小平等[30]研究認為應用益生菌治療，可以通過有效糾正腸道菌群微生態平衡，使糖脂紊亂以及胰島素抵抗得到明顯改善，同時減輕炎癥反應與肝損傷，降低病情進一步發展為肝癌的風險。岑榮飛等[31]研究應用雙歧三聯活菌膠囊治療，可以明顯改善原發性肝癌患者化療栓塞術后的肝功能，降低內毒素水平，并改善腸道菌群紊亂，使其微生態維持平衡。益生菌可有效抑制腸道黏膜上皮細胞凋亡，進而保護黏膜屏障功能，抑制肝硬化進一步發展，起到良好的預防肝癌的作用。Huang等[32]研究發現，枯草芽孢桿菌益生菌可以使黃曲霉毒素快速降解，應用復合益生菌制劑能夠大幅度提升降解率，表明益生菌制劑可以降低致癌物質的毒性，進而發揮預防肝癌的良好作用。龐冰玉等[33]研究顯示，添加乳桿菌、雙歧桿菌等益生菌可以改善腸道菌群失調，使機體的免疫應答恢復正常，減輕炎性反應造成的肝臟細胞損傷，改善病毒性肝炎癥狀，進而有效預防肝癌發生。另外有研究[34]表明益生菌可以使肝臟、腸道的固有免疫力提升，進而使肝臟的病毒清除能力大幅度增強，有效緩解肝臟炎癥反應，增強腸道的屏障作用，發揮防癌作用。

綜上，益生菌對肝癌預防有良好的促進作用，可改善患者肝功能，提高患者免疫力，促進腸道有益菌增加，同時發揮降低致癌物毒性的作用，實現有效預防肝癌的目標，其優勢在于具有安全、無害、經濟等特點，但目前該方面的研究主要集中于動物實驗，臨床試驗鮮有報道，可作為后續臨床肝癌預防工作的重點實施方向，具有極為廣闊的研究前景。

5 小結與展望

腸道菌群失衡通過激活TLR4、調控代謝物水平、產生毒性物質、誘發細菌移位和小腸細菌過度增長等多種機制參與肝癌的發生發展過程，而益生菌可發揮有效預防肝癌的作用。小腸可能是腸肝軸發生多種關鍵變化的場所，而現階段大多數腸道菌群研究主要基于動物模型或患者的糞便樣本，未來可針對不同解剖部位的腸道菌群分布特征等進行深入分析，明確腸道菌群的變化及機制作用。此外，針對肝癌益生菌治療方面的研究結論尚未統一，益生菌的作用機制、制劑制備工藝以及臨床應用方案等均可為肝癌的診斷、治療及預后提供新的靶點和思路。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：高艷穎負責課題設計，資料分析，撰寫論文；張旭負責查閱文獻確定研究方向以及參考文獻的分類整理；向慧玲、梁靜、韓濤負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。