基于口-肠-肝轴理论探讨原发性肝癌的新型治疗策略

周 铖，张佳铭，郭 礼，司海龙，肖海娟,4，杨 林

1 陕西中医药大学第一临床医学院，陕西 咸阳 712000；2 浙江中医药大学第二临床医学院，杭州 310000；3 陕西中医药大学附属医院 肿瘤三科，陕西 咸阳 712000; 4 空军军医大学西京消化病医院肿瘤生物学国家重点实验室，西安 710032; 5 陕西中医药大学附属咸阳中心医院 肝胆外科，陕西 咸阳 712000

原发性肝癌是全球第六大常见癌症，第二大癌症死亡原因，占全球癌症负担的8.1%[1]。我国是肝癌大国，2015年我国新发患者数高达46.6万例，预估肝癌死亡人数42.2万例，5年存活率仅10%[2]。传统的全身化疗毒副作用大，而靶向与免疫治疗收益较小，近年来微生物调控成为治疗该病的研究重点。微生物群与人体的生理活动密切相关，通过参与营养吸收、免疫反应及氧化应激等方式与人体达到平衡的共生状态。微生物调控作为一种多靶点的治疗方法，能够恢复微生物的正常生理功能，通过维持肠道屏障功能、减少代谢物质的堆积、缓解过度的免疫状态等方式，有效的减少肝脏炎症及肝癌并发症的发生率，逐渐被大家认知。

1 原发性肝癌的发病机制

原发性肝癌是起源于肝脏的上皮或间叶组织的恶性肿瘤，包括肝细胞癌、肝内胆管癌等，发病原因主要与肝炎病毒、黄曲霉素、免疫异常及酒精性肝病等危险因素有关。这些危险因素将导致肝细胞损伤、修复、再损伤的反复循环，持续的纤维化及炎症反应使肝内结构遭到破坏，在长达数十年的恶性循环后肝癌最终发生[2]。近年来发现，微生物也可能是肿瘤发生的重要因素，通过影响人体中细胞增殖和死亡的平衡,介导免疫反应,控制食物、药物的代谢,分泌特异性蛋白等方式对肿瘤细胞的生长作出调控[3]。这些影响方式在与肝癌、结直肠癌等消化系统肿瘤中更加明显，PKS位点B2大肠杆菌的高表达、ε-和γ-变形杆菌产生的扩张毒素及脆弱拟杆菌肠毒素的释放等都是肝癌发生的不同途径，它们不仅能直接破坏DNA结构，并能通过活性氧的高浓度激活，导致DNA的损伤及突变，引发癌变[4-6]。

2 口-肠-肝轴的理论基础

2.1 口腔微生物与肠道微生物的联系 每天进入胃肠道的唾液可达1500 ml，口腔微生物随着食糜及唾液不断向下传导，口腔微生物与肠道微生物具有同源性，菌群组成相似[7]。并且，牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌等可通过消化道,甚至血液、淋巴循环跨越胃酸屏障、肠内抗菌肽、溶酶体的阻挡，到达肠道并进行定植，成为肠道致病菌[8]。在关于远端肠道对口腔菌群的影响上，肠内菌群代谢物以主动吸收及渗透上皮屏障等方法，通过血液或淋巴循环对口腔的pH等微环境的改变，调控口腔菌群的平衡[9]。

2.2 肝脏生理活动与肠道微生物的联系 1998年马歇尔提出了“肠-肝轴”的概念，胃肠道与肝脏通过门静脉循环，在神经内分泌代谢、免疫调节、肠道屏障功能等方面进行双向的反馈调节。一方面，肝脏可通过分泌胆汁酸直接影响小肠及大肠内菌群的繁殖，并且胆汁酸还能作用于法尼酯X受体和表皮生长因子受体信号，调控肠内物质的吸收及结肠细胞的增殖，对肠黏膜屏障功能及肠道环境不断影响[10]。肝脏释放的免疫球蛋白IgA通过聚合免疫球蛋白受体在肠上皮细胞间转运，与潘氏细胞分泌的抗菌肽及活跃的黏膜淋巴组织等构成完整的肠道屏障,对肠腔内的革兰阴性菌的繁殖起到调控作用[11]。另一方面，肠道菌群失调将导致肠道内脂多糖(LPS)水平升高，在门静脉循环的作用下出现LPS的肝移位，诱导肝脏Toll样受体4(TLR4)的高表达，而TLR4介导的TGFβ信号则被持续激活，引发肝脏炎症及纤维化并诱发肝癌[12-13]。

2.3 口腔微生物与肝癌的联系 长期的肝脏疾病是牙周健康的重要危险因素，肝硬化、肝癌患者更易出现牙菌斑、牙结石等口腔疾病，导致血清碱性磷酸酶水平的升高[14]。Lu等[15]发现肝癌、肝硬化患者的唾液中毛螺菌科、梭杆菌科的数量明显减少，这些菌群大多与镍铁代谢、氨基酸转运有关。近年来发现，慢性肝病所导致的口腔微生物改变也能加速肝癌的发生，牙周炎细菌(卟啉单胞菌等)释放的LPS通过与TLR4和TLR2结合，刺激T淋巴细胞及巨噬细胞(Kupffer细胞)产生细胞因子(IL-6、IL-1β等)及单核细胞趋化蛋白(单核细胞趋化蛋白5等)，并且在与TLR4结合中，可特异性的刺激分化抗原CD80/CD86的表达，诱导热激蛋白HSP60刺激T淋巴细胞产生促炎症介质，引起肝脏中NADPH氧化酶4及丙二醛的水平升高，而谷胱甘肽、过氧化氢酶和硒的水平降低，导致肝功能的减退及肝脏的持续炎症，从而诱发肝癌[16]。

3 原发性肝癌的新型治疗方向

3.1 综合治疗模式的有效补充 原发性肝癌的治疗须根据患者体内肿瘤部位、数量和大小，有无血管侵犯及远处转移，肝功能储备能力，个人身体状况进行评估并实行个体化的综合治疗，主要包括根治性治疗手段(肝切除术、肝移植和射频消融术)及非根治性治疗手段(肝动脉化疗栓塞术、放射治疗、系统治疗、中医药治疗等)。临床上外科手术是肝癌的首选治疗方法，肝切除术后5年肿瘤复发转移率却高达40%～70%，结合肝动脉化疗栓塞术治疗虽能减少复发率、延长生存期，但效果并不明显[17]。肝移植无需考虑单发或多发肿瘤等因素，尤其适用于伴随肝硬化等原发病的患者，其疗效及预后明显优于肝切除,5年生存率≥75%,复发率<10%，但我国作为肝癌大国，面临肝脏需求量大而供给数量较少的情况，且肝移植费用及技术要求较高，临床上难以广泛开展[18]。射频消融术疗效确切，创伤小，相较于肝切除术增加了肝癌患者的手术机会，但仅适用于中国肝癌分期标准(CNLC)Ⅰa期及部分Ⅰb期肝癌(单个肿瘤直径小于5 cm或2～3个肿瘤最大直径小于3 cm)，而对于有血管侵犯及远处转移的肝癌患者，并不能取得根治效果[19-20]。由于根治性治疗有较大的复发率，并且大部分肝癌患者发现时已经处于中晚期，肝癌的非根治性治疗就显得十分重要，其中系统治疗是近年来的研究热点[21]。

系统治疗主要包括：(1)以索拉非尼、仑伐替尼为代表的“多激酶抑制剂”，进行靶向治疗；(2)以纳武利尤单克隆抗体(Nivolumab)、信迪利单克隆抗体为代表的“免疫检查点抑制剂”进行免疫治疗；(3)FOLFOX4系统化疗；(4)中医药治疗；(5)抗病毒、保肝利胆等对症支持治疗。系统治疗能够对中晚期肝癌患者的总体生存期、进展时间(TTP)、症状进展时间、疾病控制率进行干预，但从目前的随机对照临床试验来看，总体收益较小，并不能达到预期的效果[22-23]。微生物调控治疗虽并未在《原发性肝癌诊疗规范(2019年版)》[21]中提及，但可作为肝癌系统疗法的补充，减轻患者肿瘤负荷，延长生存期，提高生活质量。

3.2 基于口-肠-肝轴的微生物调控

3.2.1 口腔微生物调控

3.2.1.1 牙周病的治疗 诸多研究已证明口腔疾病是肝脏疾病的危险因素之一，肝硬化、肝癌也可导致口腔菌群的紊乱，所以在治疗肝癌的同时进行口腔健康的管理是必不可少的。这一治疗模式一方面可减少炎症介质、细胞因子对肝脏的影响；另一方面可通过减少口腔菌群紊乱对肠道菌群的影响，减少门静脉循环的细菌负荷。Atarashi等[24]发现牙周炎患者肠道中定植的克雷伯菌属显著增加，导致肠道黏膜辅助性T淋巴细胞1的炎症反应强烈，人体致病菌对部分抗生素(氨苄西林、大观霉素、甲硝唑等)的耐药性增强。Lins等[25]发现进行严格口腔健康管理的肝移植患者，病死率(31%)明显低于未干预的患者(79%)。在经过牙周病治疗的肝病患者中，肝功能指标将有一定改善[26]。在轻度牙周炎患者中，多以声波和超声器械以及激光设备进行龈下刮治和根面平整，而对于重度患者，多以手术治疗来达到无探诊出血、牙周探诊深度≤4 mm的治疗终点指标[27]。

3.2.1.2 幽门螺杆菌(helicobacter pylori, Hp)的根除 Hp是胃内的常见病原菌，是胃炎、胃溃疡、胃癌的重要危险因素。目前没有充分的循证依据显示Hp直接参与了肝癌的发生发展，但从近年来的数据发现，Hp感染可增加非酒精性脂肪肝、肝硬化的患病风险，其机制可能与抑制泛素特异性肽酶5的表达，激活P14-P53信号通路有关[28-29]。目前大多数医院采用13C呼气试验检测是否存在Hp感染，并以四联药物根除Hp，可达到90%左右的根除率。

3.2.2 肠道微生物调控

目前，肠道微生物调控已作为某些疾病的治疗方法应用于临床，现主要分为两类：(1)菌群活体及制剂，如粪菌移植、益生菌及益生元等。(2)抑菌药物，如利福昔明、Toll样受体激动/拮抗剂等。

3.2.2.1 益生菌、益生元 益生菌是一类食入后对人体有益的活体微生物，主要包括乳酸菌、双歧杆菌、布拉氏酵母菌等。益生菌种类繁多，大多数以分泌合成短链脂肪酸、竞争性定植等方式参与人体免疫调节、营养物质吸收以及代谢物的分解排泄。益生元是一类不被人体消化吸收，却能够选择性地促进肠道有益菌代谢、增殖的有机物质，常以低聚糖(乳果糖、菊糖)及植物多糖为主(黄芪多糖、葛根素)。VSL#3是一种益生菌混合物的冻干粉，其中包含了短双歧杆菌、长双歧杆菌等8种有益菌，研究[30]发现VSL#3能降低TNFα的表达及结肠旁细胞通透性，促进紧密连接蛋白(ZO-1和occlupin)的表达，并且通过竞争性定植抑制致病菌的生长，这种复合益生菌一方面缓解了肝脏炎症、肝癌的进程，一方面也减少了肝性脑病的发病率。在动物试验[31]中，益生菌发酵乳可以降低LPS水平及c-myc、bcl-2、cyclinD 1、rasp-21的表达，对于黄曲霉素诱导的肝癌小鼠，可使肿瘤生长速度减慢40%。Ferrere等[32]以服用益生元(果胶)及粪便移植的方式调节小鼠肠道菌群，逆转了小鼠酒精性肝损伤的情况。在接受肝动脉化疗栓塞术后的肝癌患者中，乳果糖能调节氧化系统/抗氧化系统的失衡，明显改善转氨酶及总胆红素水平，提升患者的免疫水平[33]。益生菌及益生元确实对肝癌有一定的益处，但由于多数复合益生菌缺乏机制研究及系统评价，在肠道的定植周期也尚未完全明确，仍需临床医师的大量观察及研究。

3.2.2.2 粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT) FMT是将健康捐赠者的粪便经过分离纯化等方法后输送至患者肠道内，恢复患者肠道菌群平衡的治疗方法。2013年，美国胃肠病学会就已将FMT作为艰难梭菌感染复发的替代方案，诸多研究[34]也表明，FMT在炎症性肠病、肠易激综合征、肝性脑病等疾病的治疗上也具有一定效果。FMT可改善大量使用抗生素后肠道菌群紊乱，产氨菌(肠杆菌科和链球菌科)数量增加的情况，从而减少肝性脑病的发生率、提高患者认知水平[35]。Weingarden等[36]发现FMT可调节结肠内的胆汁酸浓度，维持肠道屏障的完整性，并降低肝性脑病并发症的发生率。目前，我国已建立中华粪菌库，但由于灌注效果、安全性及伦理的问题，FMT大规模的临床应用还需要研究者们的努力[37]。

3.2.2.3 抗生素 对于大多数肝癌伴食管胃底静脉曲张的患者，预防性使用广谱抗生素将有明显的短期收益，但对于改善再出血效果较小[38]。长期使用广谱抗生素还可能造成结肠内有益菌群的严重耗竭，肠道屏障完整性遭到破坏而出现肠漏、内毒素血症[39]。所以抗生素的选择显得尤为重要，利福昔明是一种从利福平中提取的非全身性抗生素，全身吸收较少，仅在肠道发挥广谱抗菌活性，主要用于小肠细菌过度生长、伴腹泻的肠易激综合征等。虽然利福昔明具有良好的抗炎抗菌能力，但对于肠道菌群的影响却较少，甚至能促进乳酸菌等有益菌的生长[40]。Calanni等[41]发现利福昔明可抑制肝脏内TLR4的活性、降低肠黏膜的通透性、维持血氨水平的稳定，长期服用对于肝癌伴肝性脑病的患者收益较大。2010年美国食品药品监督管理局就已将利福昔明作为肝性脑病的预防用药, 并在全球41个国家广泛使用。另外，喹诺酮类药物诺氟沙星是二级预防高危型肝硬化伴自发性细菌性腹膜炎的首选药物之一，也有一些研究[42]证明其可改善肠道菌群，延长肝癌患者的生存时间，但由于其耐药性的原因，不适合肝癌患者的长期服用。

3.2.2.4 TLR激动/拮抗剂 TLR4是唯一一种既能在胞膜又能在核仁发挥作用的TLR，能通过MyD88和TRIF等途径发出信号。TLR4的激活可促进许多促炎细胞因子的产生，包括TNFα、IL-10和IL-1β，引发全身免疫反应。Wang等[43]发现TLR4的下调将影响ERK 1/2信号的传递，从而减慢肝癌的发展速度。TLR4的激活是肝脏持续炎症的重要因素，所以阻断TLR4通路是另一种预防及治疗肝癌的途径。Fulde等[44]发现肠道内鞭毛素受体与TLR5的结合将激活抗菌蛋白Reg3γ的分泌，这种反应在儿童中更加常见，被认为与肠道菌群早期的结构形成密切相关。TLR激动/拮抗剂只能作为一种短期的治疗方案，长期抑制或激活TLR可能会造成严重的免疫受损。

4 总结与展望

19世纪末，Coley's毒素的应用开辟了微生物治疗肿瘤的先河。1976年，Ingersoll等[45]通过注射卡介苗治疗高风险无肌浸润性尿路上皮癌取得了不错的效果，此治疗方案延续至今。几个世纪以来，微生物调控的治疗效果逐渐被人们发现，并在发展中不断进步，在治疗肿瘤上具有良好的前景和安全性。随着16s高通量测序、微生物群建模分析的不断发展与应用，进一步加深了对口腔、肠道微生物群在肝癌发生发展中作用的认识，并为肝癌的治疗和预防模式提供新的方向。但由于口腔与肠道微生物数量巨大，种类繁多，目前大多数微生物对人体有益或有害的作用机制，包括信号分子的阐明和肠道上皮细胞、黏膜免疫细胞对细菌表位的识别，在很大程度上尚不明确。微生物调控治疗肝癌虽然有一定效果，但是在机制上仍缺乏深入的了解，并且调控方式较少，仍需要大量的临床观察及研究。

作者贡献声明：周铖负责撰写论文，张佳铭、郭礼负责修改论文；司海龙、杨林负责拟定写作思路，肖海娟负责指导撰写文章并最后定稿。