优化肝癌治疗新策略——靶向菌群

周玉平 岑锡侃 邓凯莉

作者单位： 315020 宁波大学附属第一医院/宁波大学消化疾病研究所/宁波市胃肠与肝病转化医学研究重点实验室（周玉平）

315211 宁波大学医学部（岑锡侃 邓凯莉）

肝细胞癌（HCC）是原发性肝癌的常见类型，占85%以上。2020 年全球新发肝癌病例数达91 万例，死亡病例数83 万例，预计到2040 年，全球新发肝癌病例数将增加55.0%，达140 万人，而死亡病例数将增加56.4%，达130 万人［1］。在我国，原发性肝癌尤其高发，位列我国恶性肿瘤第4 位和肿瘤致死病因的第2 位［2］。目前药物疗法对于中晚期肝癌的治疗效果并不理想，即使一些药物在开始时对中晚期肝癌患者有效，随着治疗时间的推移，肝癌细胞可能会产生耐药性。尽管一些新的治疗方法如射频消融和介入治疗等有一定疗效，但仍需要进一步研究［3］。人类微生物群是由40 万亿微生物组成的动态集合，其中有3,000 种细菌、真菌和病毒，其主要栖息在胃肠道的上皮表面［4］，HCC 进展可能与特定的肠道菌群变化有关［5］。不仅是某些病原体，肠道定植菌的失调，包括其代谢产物如细菌脂多糖（LPS）、短链脂肪酸（SCFA）、氧化三甲胺（TMAO）、胆汁酸（BA），也可通过引起免疫反应、能量代谢或其他机制影响疾病进展［6］。本文分析与HCC 相关的肠道菌群及其代谢产物的变化，及在HCC 治疗中的应用价值。

1 肝癌患者的微生物群紊乱

肠道和肝脏在解剖学和生理学上联系紧密，为此研究者们提出“肝-肠”轴这个概念。在生理情况下，肠道菌群在肠道黏膜表面形成一层生物屏障，可阻挡病原微生物的入侵与定植，无害肠道菌群会将食物、水分、氧气以及各种有益的物质通过门静脉循环运送至肝脏，来维护肝脏的健康；肝脏的免疫系统也会保证无害肠道菌群的稳定性，及时抵御有害菌的侵袭。当肠道菌群失调，肠道屏障被破坏，肝脏首当其冲成为有害毒素、致病细菌侵扰的第一个屏障。大量肠道微生物通过门静脉转移到肝脏，导致疾病发生，这种情况称为细菌移位（IETM）［7］。

研究发现，HCC 患者的肠道菌群通常处于失调状态，产LPS 的细菌如克雷伯氏菌、嗜血杆菌、大肠杆菌、拟杆菌属、反刍球菌在HCC 患者粪便中被富集；相反，产丁酸盐的双歧杆菌，乳杆菌在HCC 患者中显著减少［8-10］。不同病因的HCC，其肠道菌群构成也不相同。与HBV-HCC 相比，HCV-HCC 中的链球菌处于主导地位；与病毒性肝炎相关的肝癌相比，非病毒性肝癌中产炎症因子的菌群处于主导地位［11］。肝癌患者不仅是肠道菌群出现紊乱，其口腔微生物群也出现不同程度的失调。LU 等［12］基于16S rRNA 测序研究35 例早期HCC 患者和25 例健康受试者的舌苔微生物组，结果发现HCC 患者舌苔上的微生物明显失调，γ-变形菌纲和拟杆菌门丰度降低，变形菌门、放线菌门、梭杆菌门丰度明显上调，该研究也是首次发现HCC 患者中口腔舌苔微生物的失调，为研究肠道菌群与肝癌的相关性提供新的思路和证据。

2 肝癌患者肠道菌群代谢产物明显异常

细菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）、氧化三甲胺（trimetlylamineoxide，TMAO）、胆汁酸（bile acids，BA）是肠道菌群重要的代谢产物，对于维护机体的生理功能至关重要。当菌群失衡时，这些代谢产物也会出现一系列改变，导致HCC 的发生。

肠道通透性和细菌移位增加会导致LPS 积累，激发肝脏中的促炎症作用，肠道菌群及其代谢物进入体循环会引起黏膜损伤，导致内毒素血症和全身炎症，共同促使HCC 进展［13］。来自美国国家卫生研究院的研究显示，肠道微生物利用胆汁酸作为信号分子调控NKT 细胞反应，从而对肝脏肿瘤产生影响。该研究通过抗生素耗竭小鼠的肠道菌群，介导梭状芽孢杆菌队初级胆汁酸向次级胆汁酸的代谢，并促进肝脏毛细血管内细胞表面的CXCL16 蛋白表达量的增加，使得自然杀伤T（NKT）细胞在肿瘤细胞附近累积，在NKT 细胞产生大量干扰素-γ 的情况下，肝肿瘤的进展得到控制［14］。BEHARY等［15］研究发现，NAFLD 相关的肝癌（NAFLD-HCC）患者肠道菌群结构和功能已经出现重大转变，其中产短链脂肪酸细菌的数量大幅度上升。研究显示，NAFLDHCC 患者粪便和血清中SCFA 及其衍生物的含量显著上升，其存在会引起机体的免疫反应，减少CD8+T 细胞的增值，从而降低机体对抗原的反应，产生免疫抑制。LIU 研究发现［16］，肝癌患者在血清、组织和粪便的代谢产物与健康人群虽存在明显差异，但门静脉血来源的菌群代谢产物与肝癌的发生发展更具有相关性。以上研究提示代谢产物是肠道菌群参与HCC 进展的重要途径和机制。

3 靶向肠道菌群对HCC的治疗作用

肝癌的发生可部分归因于肠道细菌及其代谢物与免疫系统以及肝脏内部的炎症反应之间的相互作用，其中包括巨噬细胞、Kupffer 细胞以及与病原体相关的分子模式。因此，靶向菌群可能为肝癌治疗提供新的思路，部分学者探讨了粪菌移植、益生菌、饮食疗法等途径对肝癌治疗的疗效和应用潜力［17］。

粪菌移植（FMT）是一种将健康人的粪便微生物组整体转移给患有某种疾病患者的治疗方法，旨在通过调整肠道微生物群落改善疾病症状。尽管粪菌移植主要用于治疗肠道疾病，近年来有研究表明其在肝癌治疗中也具有潜在的应用价值。在动物实验中，将健康人粪菌移植给肝癌小鼠，可以影响肝癌小鼠肠道菌群物种分布，改变小鼠肠道菌群的多样性，调节炎症指标，延缓小鼠肝癌的进展［18］。

益生菌制剂能够降低肠道内的细菌和潜在致病菌的比例，对HCC 患者治疗有积极作用［19］。益生菌是一类有利于维持肠道菌群稳态的微生物制剂，通过补充一种或多种对人体有益的细菌（如双歧杆菌、乳酸菌等）从而起到稳定肠道菌群的作用。此外，其还能够抑制炎症的产生，减少脂肪的累积，且能够阻止肠源性内毒素血症的形成。一项探讨新型益生菌制剂（Prohep）对HCC 免疫调节作用的研究，结果显示经过Prohep 喂养的小鼠肿瘤重量/体积显著降低，与未经处理的小鼠相比，幅度降低>40%。进一步探究发现益生菌治疗能够调节微生物群并影响肠道内T 细胞分化，加强机体免疫功能，抑制血管生成，从而减缓HCC 的生长［20］。

通过饮食调节肠道菌群也是肝癌治疗的新思路。饮食对于构建肠道生态有重要作用，均衡多样化的饮食，包括高纤维食物、益生菌和益生元食物、多样化的植物性食物以及抗氧化物，有助于构建健康的肠道微生态。此外，饮食对于构建肠道微生态的作用是一个动态过程。饮食习惯的改变可以迅速影响肠道微生物的组成和功能［21］。有研究显示，膳食胆固醇通过诱导小鼠肠道菌群及其代谢产物的改变驱动NAFLD 向HCC 的形成，减少胆固醇摄入可以改变粪便微生物组的构成，包括双歧杆菌和拟杆菌的比例增加，同时其代谢产物牛磺胆酸减少，3-吲哚丙酸增加。表明减少胆固醇摄入可能是预防NAFLD-HCC 的有效策略［22］。一项荟萃分析表明，增加蔬菜而非水果的摄入量，可以改善肠道菌群稳态，减少胰岛素抵抗，降低HCC 的发生风险。蔬菜摄入量增加100 g/d，患HCC 的风险会降低8%［23］。

放疗是中晚期肝癌主要治疗方式之一。研究报道，肠道菌群通过干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）信号通路促进树突状细胞成熟及抗原提呈，启动CD8+T 适应性免疫应答，增加肝癌放疗敏感性。该研究对纳入的24 例肝癌放疗患者及46 例健康对照者，进行粪便样本16sRNA 测序，分析发现健康者与放疗优效组、放疗劣效组肝癌患者肠道微生物群落明显分为3 个集簇，放疗优效组与健康者更为相似。在优效组中“有益菌群”普拉梭菌属、瘤胃菌科和梭菌纲显著富集；“致病菌群”乳杆菌属、艰难杆菌属在放疗劣效组显著富集［18］。提示，肠道菌群在放疗效果预测中有重要价值，通过菌群干预可能对增加放疗效果也有一定作用。

免疫检查点抑制剂（ICI）是治疗肿瘤的主要方式之一，但因其价格较高，治疗效果个体差异较大，目前尚未进入一线治疗。研究报道，肠道微生物代谢物也可影响肝癌的免疫治疗效果，乙酸酯可通过改变SRYbox 转录因子13（Sox13）信号转导调节3 型先天性淋巴细胞（ILC3）中IL-17A 的产生，PD-1/PD-L1 抑制剂与乙酸酯联合给药可增强肝癌小鼠的抗肿瘤免疫功能［24］。LEE 等［25］研究发现ICI 治疗敏感与不敏感的HCC 患者肠道菌群有差异，ICI 治疗敏感患者的主要肠道菌群为毛螺菌科和韦荣氏球菌属，反之则以普雷沃氏菌属为主。因此可以建立HCC 患者肠道菌群数据库，构建HCC 患者ICI 治疗的预测模型，为肝癌的精准治疗提供有效的生物标志物。

4 小结与展望

肠道菌群与人体健康和疾病密切相关，对肝细胞癌的发生发展也有重要的影响。高通量测序、质谱技术、多组学联合等技术的广泛应用，人们对肠道菌群的分布特点、功能变异、菌群与宿主的相互作用及肠道微生态与疾病的作用机制有更深的认知。一方面，肠道菌群失调可以导致肠道通透性增加，促进内毒素和细菌代谢物进入血液循环，引起肝脏炎症、氧化应激、DNA损伤等，从而增加肝癌的风险。另一方面，肠道菌群也可以通过调节胆汁酸等代谢，影响免疫系统，对肝癌的治疗产生积极或消极作用。如某些益生菌可以抑制肿瘤生长和转移，增强免疫检查点抑制剂的疗效；而某些致病菌则可以促进肿瘤进展和耐药性，降低免疫治疗的应答率。因此，了解和调节肠道菌群在肝癌中的作用，对于预防、诊断和治疗肝癌具有重要意义。

肠道菌群具有作为肝细胞癌生物标志物和治疗靶点的潜能，尽管目前取得令人振奋的成果，但也面临着诸多挑战。（1）尚未确定何种肠道菌群特征可以作为预测生物标志物，对最佳调节肠道菌群的方法也缺乏共识［17］，且研究主要集中在细菌上，忽视了共生病毒、真菌和古菌在癌症中作用［26］。（2）FMT 作为最有潜力靶向肠道菌群干预肝癌的方式，不仅转移了肠菌，还转移了人菌代谢产物等非细菌物质，但其对FMT 受体的影响尚不清楚。（3）现阶段肠道菌群及其代谢物与肝癌的研究，缺乏大量临床试验提供有力证据，缺乏对微生物组干预疗法的安全性与风险评估，以及缺乏长期疗效及随访的数据。为了应对这些挑战，有必要深入研究“肠-肝”轴机制，揭示肠道菌群与宿主间的复杂联系；提高胶囊内镜技术，以获取不同部位肠道菌群；发展宏基因组测序鉴定出可以作为肝癌诊断、预后的生物标志物；改善FMT 方式，如口服肠菌冻干、肠菌胶囊，减轻患者治疗时的痛苦，提高治疗依从性。最后，需要全球合作加快数据共享，联合多领域学科，共同推进肠道菌群与HCC 的研究，开展多中心临床大样本研究，积累高质量的循证医学证据，以加快临床转化和应用。