粪菌移植与肝癌

张 磊，刘 超

粪菌移植与肝癌

张 磊，刘 超

肝癌；肠道菌群；粪菌移植

人体胃肠道栖息着大量的、种类繁多的微生物，其中最主要的是细菌，我们称之为肠道菌群。作为人体最复杂的微生态系统之一，肠道菌群对人类健康有着重要的影响。通过与肠粘膜相互作用，肠道菌群参与机体营养物质的新陈代谢和免疫调节等过程[1]。不仅如此，肠道菌群和人体疾病的发生发展亦有重要的联系[2]。肠道菌群失调不仅打破了所处肠道微环境的动态平衡，直接导致肠道疾病，而且可以间接影响到远隔器官的病理生理变化[3-5]。肠道与肝脏在解剖和功能上存在着紧密联系，肠道微生态失衡与肝脏疾病的发展密切相关。越来越多的研究表明肠道与肝脏之间的相互作用参与到包括肝癌在内的慢性肝病的发展过程[6-8]，但其与肝癌的关系至今尚无定论。

1 肠道菌群与肝脏

1.1 肠粘膜屏障 肠粘膜屏障是指肠道能够阻止肠内有害物质穿过肠粘膜进入其他组织、器官的结构和功能的总和[9，10]。正常肠粘膜屏障由完整的彼此紧密连接的肠粘膜上皮、肠道粘液层、潘氏细胞（Paneth cells）和杯状细胞（Goblet cells）、肠粘膜淋巴组织和肠道内浆细胞分泌型免疫球蛋白（IgA）等构成[10]。肠道菌群与肠道形成了一个相互依赖、相互作用的微生态系统。在通常情况下，肠道内微生物群构成一个对抗病原体的重要的保护屏障。当肠道微生态的稳定性遭到破坏后，可导致肠道中潜在病原体的入侵和异位定植。

1.2 肠道稳态 肠道稳态是宿主（人体肠黏膜屏障）、肠道内环境（肠道微生物群）、营养物质和代谢产物等相互作用所构成的动态平衡状态，而这种稳态对维持正常生理功能、调节机体免疫以及拮抗病原微生物异位定植等方面都发挥了重要作用。肠道微生物与宿主之间处于动态平衡时，两者能够和谐共生，而一旦这样的平衡被打破，便会对人体造成损害。

1.3 “肠-肝轴” 肠道与肝脏之间存在解剖和功能方面的紧密联系。肝脏在通过门静脉获得营养物质的同时，也吸收了肠道细菌及其代谢产物。肠道菌群的代谢产物通常都会被肝脏代谢，同时这些代谢产物还可以影响肝细胞、内皮细胞、肝巨噬细胞（Kupffer cells）和肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）等的活性[11，12]。此外，肠道菌群的种类和数量的变化还可以导致肠道通透性的增加以及肠源性内毒素的吸收，这个过程反过来又可以诱导肝细胞变性。肠道菌群是胆汁酸肝肠循环的关键，它们能将肝脏排入肠道的初级胆汁酸转变为次级胆汁酸，弥补肝细胞合成胆汁酸能力的不足。研究人员把肠道和肝脏之间的这种相互作用称为“肠-肝轴（gut-liver axis）”[13]。“肠 - 肝轴”的概念已扩展至代谢、免疫、肿瘤等诸多领域[14]。

2 肠道菌群促进肝癌发生发展的机制

肠道菌群和肠粘膜屏障改变在肝炎、肝硬化和肝癌的发病中可能发挥重要作用[15]。肠道菌群可通过多种途径促进肝癌发展。肝癌的发生被认为是一个多因素、多途径和长期作用的结果，其病理学基础是各种致癌因素引起的慢性肝病，包括酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）、非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）、慢性病毒性肝炎和肝硬化等，约1/3肝硬化患者最终会发展为肝癌[16]。慢性肝病的晚期往往伴随有肠粘膜屏障和肠道菌群的改变，部分早期慢性肝病患者亦存在肠道稳态失调，也就是说肠道菌群的改变参与了慢性肝病的各个时期[7，17，18]。

2.1 微生物相关模式分子（microbiota-associated molecular patterns，MAMPs）-Toll样受体（Toll-like receptor，TLR（MAMP TLR）信号通路介导 慢性肝病影响了肠道菌群的组成以及肠粘膜屏障结构和功能的完整性，进一步导致肠道稳态失调和肠粘膜渗透性增加。目前，针对慢性肝病“肠-肝轴”功能变化的研究主要集中在细菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的研究。肝癌患者血浆LPS水平显著升高[19]，可以间接说明肠粘膜渗透性发生改变。LPS可通过特异性结合于TLR，促进炎症反应。TLR作为模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）的一种，可以识别MAMPs，由其介导的信号传导过程可活化免疫细胞，上调炎症介质的表达[20]，不仅增加肝纤维化的严重程度，而且促进肝癌的发生发展[21]。相反，阻断TLR信号通路可抑制这一过程的发生[8]。Yu[19]研究表明肠源性LPS在炎症性肝细胞癌的发生发展中起重要作用。LPS通过与其受体TLR4结合，在炎症细胞中可引起多种炎症因子的分泌，促进肝细胞癌发生发展。抑制肠道细菌的异位定植可能会改善肝硬化患者的肝功能，从而减少肿瘤的发生发展。

TLR能表达于多种肝脏细胞类型，包括肝细胞、内皮细胞、Kupffer细胞和HSC等[22]。肠粘膜渗透性增加导致的血浆LPS水平升高可通过多种途径促进肝癌的发生发展。研究表明，Kupffer细胞LPS/TLR信号通路的激活可导致TNF/IL-6依赖的肝细胞代偿性增生，同时诱导氧化应激和凋亡的发生[19]。此外，LPS/TLR的激活可增强肝癌细胞侵袭能力，促进上皮间质转化（EMT）。

2.2 肠道稳态失衡 越来越多的研究表明肠道稳态失衡可以促进肝癌的发生发展[22]。肝癌动物存在肠道稳态的失衡，肠杆菌科等有害菌显著增加，而乳酸菌（lactobacillus）和双歧杆菌（bifidobacterium）等有益菌却显著减少[23，24]。不同慢性肝脏疾病肠道菌群构成略有差异[25]，但这仅局限于小范围内的结果，缺乏大规模临床研究进一步证实。除此之外，通过研究发现上消化道肠道菌群的过度增殖可能增加了血浆LPS水平[26]，可能与小肠和肝脏的解剖结构相关。不仅如此，目前已经明确肝硬化患者与健康人群口腔和十二指肠常驻菌群存在明显差异[25，27]。Zhang[28]通过动物实验研究发现青霉素破坏的肠道稳态促进肝癌的发展，而益生菌的干预可起到一定的拮抗作用。总之，肠道菌群的构成和数量的变化均可以促进肝硬化的发展，进一步促进肝癌的发生发展。

肥胖和高脂饮食被认为是肝癌的主要危险因素之一，而越来越多的证据表明肥胖与肠道菌群相关[29]。那么，前者是否通过改变宿主肠道菌群的结构和功能从而影响肝癌的发生发展呢？日本学者Yoshimoto研究发现高脂饮食会改变肠道菌群的组成，导致脱氧胆酸（deoxycholic acid，DCA）的生成增多，加重细胞DNA的损伤，从而增加化学致癌物暴露小鼠肝癌的发生率[30]。

3 以肠道菌群为靶向的肝癌治疗

目前，肝癌的治疗仍以治疗原发疾病为主，缺乏有效的治疗方法来延缓肝癌的进展。考虑到肠道菌群在慢性肝病和肝癌发病中的作用，以肠道菌群为靶向的治疗方案，如益生菌（probiotics）、粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）等，给患者带来了希望。针对肠道菌群的治疗不仅降低了肝癌潜在的危险因素，而且可以降低肝纤维化[31]、门静脉高压[32]、自发性腹膜炎[33]和肝性脑病[34]的发生率。然而，现有研究均以临床前研究为主，缺乏证据级别更高的临床试验研究。

3.1 粪菌移植 FMT是指将健康人粪便中的功能菌群移植到患者肠道内，重建具有正常结构和功能的肠道菌群微生态的过程[35]。FMT作为重建肠道微生态的有效方法，已广泛应用于艰难梭状芽孢杆菌感染（clostridium difficile infection，CDI）引起的伪膜性肠炎（pseudomembranous colitis，PMC）[35，36]。因此，有科学家提出了靶向肠道微生态治疗可能阻止肝癌进展的科学设想[37]。Iida[38]发现肠道菌群可通过调节肿瘤微环境来控制肿瘤的治疗效果。肝癌作为一种慢性肝病，使用FMT是非常吸引人的防治策略。FMT在慢性肝病的治疗中有效，可能通过恢复患者的肠道微生态平衡发挥作用。FMT同样有利于延缓肝癌的进展[39]，但尚缺乏有效的证据证明这一假设[22]。同样，关于FMT是否可以引起慢性肝病患者肠道微生态的持续性改变仍有待进一步研究。另外，需要特别注意的是，慢性肝病患者往往处于免疫抑制状态，因此一旦考虑需要进行此类治疗时，筛查包括病毒在内的病原体尤其重要。安全性问题仍然是我们首先需要考虑的，如果未来的研究能明确FMT过程中的有效成分，就会减少因FMT带来的未知病原体感染，同时也更能够让医生和患者接受该疗法。如果这个问题得以解决，将有利于肝癌患者重建肠道微生态的研究。

3.2 益生菌的应用 目前有多种种类的益生菌可以利用，但作用尚未明确[28]。通过调节肠道菌群，增加乳酸菌，抑制具有潜在致病能力的革兰氏阴性菌的数量及其生长，就有可能改善肝硬化患者的肝脏功能。事实上，喂食乳酸菌的大鼠可以抵抗酒精性肝损伤[40]。在Child-PughB级或C级的肝硬化患者，利用乳酸菌为主的多种共生菌联合疗法能够明显改善肝功能[41]。

3.3 抗感染治疗 各种致肝纤维化因素所引起的肝硬化与肠源性内毒素（主要是LPS）密切相关。因此，研究抗内毒素疗法在肝癌的发生发展过程中的作用具有十分重要的意义。临床上发现肝硬化患者血浆LPS水平持续增高，并在早期即显著高于正常水平。应用抗生素作用于肝癌动物，在降低血浆LPS的水平的同时，可明显抑制肝癌的发生发展[19]。在临床工作中，尽管抗生素能够有效降低内毒素血症，但因其严重的副作用如肾脏毒性，以及长期抗生素的治疗引起的肠道菌群失调，其应用受到了限制。3.4 TLR信号通路阻断剂 TLR信号通路的活化可促进肿瘤的生长，因此以TLR信号通路作为靶点进行肿瘤免疫治疗有广泛的应用前景。基于LPS特异性结合TLR，该类治疗药物可以分为抑制细菌LPS的药物和直接作用于TLR本身的药物。由于长期抑制TLR信号通路可造成机体的免疫抑制，所以到目前为止，针对TLR信号通路的治疗尚未应用于临床患者，其安全性仍需进一步评估。

4 结语

总之，肠道稳态与肝癌的发生发展都密切相关。通过分析肠道菌群的组成分布、生理生化特征、相关功能、与宿主之间的相互关系等，可为后续研究肠道稳态与肝癌的关系提供重要的理论依据。在我们考虑应用调节肠道微生态的相关治疗前，还需要开展更多的基础和相关转化医学研究。

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（收稿：2017-08-01）

（本文编辑：陈从新）

Fecal microbiota transplantation in primary liver cancer

Zhang Lei，Liu Chao.Department of Biliary-Pancreatic Surgery，Sun Yat-sen MemorialHospital，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510120，Guangdong Province，China

Hepatoma；Gut microbiota；Fecal microbiota transplantation

10.3969/j.issn.1672-5069.2017.06.004

510120广州市中山大学孙逸仙纪念医院胆胰外科

张磊，男，29岁，博士研究生，E-mail:dw8316291@163.com

刘超，E-mail:mdliuchao@hotmail.com