結(jié)直腸癌(CRC)和肝細(xì)胞癌(HCC)是癌癥中最常見(jiàn)的死亡原因,,兩種癌癥的病因有病毒感染,、長(zhǎng)期飲酒、吸煙,、飲食,、肥胖和糖尿病等,其中腸道菌群結(jié)構(gòu)的病理性變化所導(dǎo)致的腸道炎癥是HCC和CRC的共同發(fā)病因素,。而不同疾病的病因和環(huán)境的差異,,使患者的腸道菌群也發(fā)生著特異的改變。本文綜述了HCC和CRC各個(gè)階段(正常-炎癥-炎癥降低)腸道菌群組成的變化,,提出腫瘤發(fā)展部分取決于促炎性腫瘤微環(huán)境的觀點(diǎn),,在HCC和CRC以及不同病因誘發(fā)的HCC之間觀察到的腸道菌群組成差異表明腫瘤微環(huán)境(TME)存在顯著差異,相關(guān)成果于2020年8月14日發(fā)表在《Protein & Cell》期刊上,。 HCC和CRC進(jìn)展 肝癌發(fā)生發(fā)展涉及慢性肝細(xì)胞死亡,、炎癥和肝組織修復(fù)誘導(dǎo)的纖維化等多個(gè)階段。在非病毒性肝癌中,,由于高脂飲食,、酒精或次級(jí)膽汁酸增加,導(dǎo)致慢性肝?。–LD)相關(guān)腸屏障功能障礙,,使得腸道菌群產(chǎn)物進(jìn)入肝臟。腸屏障通透性增加導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)物發(fā)生易位,,這些產(chǎn)物主要為革蘭氏陰性菌產(chǎn)生的脂多糖(LPS)和革蘭氏陽(yáng)性菌產(chǎn)生的脂磷壁酸(LTA),,結(jié)合并激活Toll樣受體TLR-4 。激活的TLR-4啟動(dòng)NF-κB炎性信號(hào)通路,,誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子IL-1β和IL-18產(chǎn)生,。肝硬化或非酒精性脂肪肝(NASH)誘發(fā)的HCC通常與持續(xù)的LPS/LTA-TLR-4信號(hào)激活有關(guān)。腸道菌群產(chǎn)生的刺激膽汁酸脫氧膽酸(DCA)水平升高與NASH相關(guān)的HCC有關(guān),。炎性信號(hào)通路JNK / p38→NF-κB→IL-18/1β→肝星狀細(xì)胞(HSC)活化增強(qiáng),,ROS升高→纖維化增加,該通路不僅可以被肝臟脂質(zhì)儲(chǔ)存過(guò)多引起的脂毒性激活,,而且還可能由NASH中DCA引起的DNA損傷激活,。NASH也與線粒體功能障礙密切相關(guān),因?yàn)楦渭?xì)胞中脂質(zhì)蓄積會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化物酶體增殖激活受體(PPARs)激活增加,,從而導(dǎo)致ROS升高,,氧化應(yīng)激增加,細(xì)胞死亡和HSC纖維化激活,。線粒體來(lái)源的ROS也可以誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子TGF-β,、TNF-α和IL-6的產(chǎn)生,。與NASH、肝臟炎癥相關(guān)的另一種腸道菌群衍生代謝物三甲胺(TMA),,來(lái)自膽堿代謝,,可在肝臟中轉(zhuǎn)化為三甲胺氧化物(TMAO),,不僅引起肝細(xì)胞損傷,,同時(shí)導(dǎo)致膽堿缺乏和肝臟脂肪變性,增加肝癌風(fēng)險(xiǎn),。 病毒相關(guān)肝癌由乙型或丙型肝炎病毒引起的免疫介導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷而發(fā)生,。首先,病毒感染引起肝細(xì)胞壞死并通過(guò)釋放的細(xì)胞因子的旁分泌作用激活HSC,。其次,,活化的Kupffer細(xì)胞(KC)和白細(xì)胞發(fā)生浸潤(rùn)進(jìn)一步刺激HSC發(fā)展為纖維原性成纖維細(xì)胞,繼而釋放細(xì)胞因子以刺激包括膠原蛋白I,、III,、層粘連蛋白和纖維連接蛋白在內(nèi)的ECM組分過(guò)度生產(chǎn),從而導(dǎo)致ECM生成和降解出現(xiàn)紊亂,,發(fā)生纖維化,。活化的HSC進(jìn)入衰老階段成為衰老相關(guān)的分泌表型(SASP),,分泌促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的細(xì)胞因子(IL-6,,IL-8),趨化因子和蛋白酶(基質(zhì)金屬蛋白酶,,MMPs),,從而重塑ECM并促進(jìn)炎性反應(yīng)。 KC是一類(lèi)常駐肝臟巨噬細(xì)胞,,可通過(guò)吞噬作用以損傷相關(guān)分子模式(DAMP)的形式去除微生物碎片,,這些微生物碎片主要來(lái)源于受損的肝細(xì)胞和微生物相關(guān)模式(MAMP),例如LPS和肝臟血中的細(xì)菌,。當(dāng)KC被炎性細(xì)胞因子激活時(shí),,它們會(huì)分泌更多的炎性細(xì)胞因子和趨化因子來(lái)影響HSC的激活并通過(guò)促進(jìn)其他類(lèi)型白細(xì)胞的浸潤(rùn)來(lái)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。肝臟巨噬細(xì)胞可通過(guò)對(duì)T細(xì)胞,、B細(xì)胞和NK-T細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用進(jìn)行修復(fù),。纖維化和炎癥消退之間的失衡會(huì)導(dǎo)致纖維化增加和肝硬化,從而導(dǎo)致肝癌,。圖1總結(jié)了從炎癥到慢性肝病CLD再到肝癌HCC的過(guò)程,。 與HCC類(lèi)似,CRC在慢性炎癥和修復(fù)的微環(huán)境中緩慢進(jìn)展,,通過(guò)不同病因引起正常腸粘膜的不同畸變,。散發(fā)性(SCRC)和結(jié)腸炎性(CCRC)結(jié)直腸癌的組織學(xué)以及細(xì)胞突變?cè)跁r(shí)間/序列上有所不同。圖2總結(jié)了散發(fā)性和結(jié)腸炎性CRC之間的差異性/相似性。結(jié)腸炎通常是由細(xì)菌或病毒等感染引發(fā),,而細(xì)菌或病毒感染又會(huì)激活免疫應(yīng)答,,從而導(dǎo)致最初的炎癥,形成一個(gè)長(zhǎng)期反復(fù)潰瘍的循環(huán)周期,,之后發(fā)生非整倍體細(xì)胞異常增加而使細(xì)胞上皮化,。在腸道中,腫瘤相關(guān)的骨髓細(xì)胞分泌IL-23,,影響Th17細(xì)胞的極化,,隨后產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-17A、IL-21,、TNF-α和IL-6,,進(jìn)而在CRC發(fā)展中提供促腫瘤的炎癥反應(yīng)。IL-6激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)信號(hào)通路,,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和抗腫瘤免疫,。IL-6還能激活NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)途徑,有助于維持炎癥并促進(jìn)腫瘤發(fā)生,。 通常,,CRC早期階段的特征是共生細(xì)菌豐度(如乳酸桿菌、雙歧桿菌和梭狀芽孢桿菌)減少,,這些菌群可產(chǎn)生具有抗炎性的短鏈脂肪酸(SCFAs),,并且與腸上皮受損標(biāo)志物(如二胺氧化物,D-乳酸和LPS)呈負(fù)相關(guān),;具核梭桿菌和大腸桿菌(pks +)與二胺氧化物,、D-乳酸、LPS正相關(guān),。具核梭桿菌可與CRC腫瘤細(xì)胞直接相互作用,,其中粘附素FadA與CRC細(xì)胞表面的E-鈣粘著蛋白結(jié)合并激活Wnt /β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)。此外,,許多尚未被明確鑒定的細(xì)菌也可能在CRC的癌變和進(jìn)展中發(fā)揮作用,。 HCV中腸道菌群變化 多項(xiàng)研究表明,除了肝癌不同階段,,HCV感染階段也是導(dǎo)致腸道菌群組成變化的原因,。HCV感染可分為四個(gè)階段:1)血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(PNALT)持續(xù)正常;2)慢性肝炎(CH),;3)肝硬化(LC),;4)HCC。 Aly等針對(duì)6名沒(méi)有其他潛在疾病的慢性4期HCV患者以及來(lái)自同一地區(qū)的8名健康對(duì)照(HC)進(jìn)行的糞便微生物組研究結(jié)果表明,, HCV患者的微生物群落豐富度和多樣性降低(已報(bào)道多樣性降低提示存在慢性炎癥),。HCs中豐度升高菌群大多數(shù)是植物多糖和纖維發(fā)酵相關(guān)細(xì)菌以及其他共生細(xì)菌,,如Ruminococcus,Clostridium,,Lachnospira,,Bacteroides。Lachnospira,,Butyricimonas和Clostridium,,尤其是XIVa和IV簇產(chǎn)乙酸和丁酸的細(xì)菌,具有消炎作用并促進(jìn)結(jié)腸細(xì)胞恢復(fù)正常,。Bifidobacterium和Bacteroides含有膽鹽水解酶,,可將結(jié)合型膽汁酸代謝成非結(jié)合型膽汁酸從而通過(guò)膽汁酸信號(hào)通路發(fā)揮作用。共生細(xì)菌Parabacteroides可以通過(guò)次級(jí)膽汁酸信號(hào)傳導(dǎo)以及琥珀酸激活的腸道糖異生發(fā)揮代謝益處,。從HCV到HCC發(fā)展過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的抗炎菌,其中一些菌群具有免疫調(diào)節(jié)作用,。這是因?yàn)殡S著腫瘤發(fā)展,,它需要與其周?chē)h(huán)境保持穩(wěn)態(tài)才能生存,因此更需要一種抗炎,、免疫抑制的腫瘤微環(huán)境,。 Heidrich等研究闡述丙型肝炎病毒感染引起的肝硬化中腸道菌群變化,95例慢性HCV患者(57例無(wú)肝硬化患者(NCIR),;38例肝硬化患者(CIR))和50例健康對(duì)照,,從HC到NCIR再到CIR,微生物多樣性呈顯著降低,,且alpha多樣性也是依次降低,。HCV感染本身可以引起促炎檸檬酸桿菌屬出現(xiàn)而梭狀芽胞桿菌降低,從而為細(xì)菌向肝臟移位提供了條件,。在纖維化的NCIR階段,,更多梭菌屬減少,促炎菌屬增加,,進(jìn)一步增加了腸道和肝臟的炎癥環(huán)境,。CIR階段向促炎性發(fā)展進(jìn)一步發(fā)展。Inoue等對(duì)丙型肝炎不同階段腸道菌群組成變化展開(kāi)研究,,納入23例HC(健康組),,18例PNALT(持續(xù)正常的丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶),84例CH(慢性肝炎),,40例LC(肝硬化)和24例HCC患者,。肝癌患者微生物多樣性下降,并隨疾病臨床嚴(yán)重程度而降低(HCC< LC < CH < PNALT << HC),。其中PNALT 與CH之間梭狀芽孢桿菌屬,、瘤胃球菌屬和鏈霉菌科豐度降低,,而這些菌都是產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFA)的共生菌,這表明通過(guò)SCFA對(duì)炎癥調(diào)控能力降低,。 HBV腸道菌群變化 Wang等對(duì)肝損害和代謝異常發(fā)生之前的早期CHB患者進(jìn)行菌群分析,,以確定腸道失調(diào)是否在肝病發(fā)生之前出現(xiàn)以及是否導(dǎo)致了肝臟疾病的發(fā)生。CHB患者中豐度降低的菌群導(dǎo)致SCFA和抗菌肽的產(chǎn)生減少,,而CHB患者中豐度增加的細(xì)菌與宿主的臨床檢驗(yàn)指標(biāo)和血清代謝物的積累緊密相關(guān),,如膽固醇、L-天冬氨酸,、L-酪氨酸,、L-苯丙氨酸、辛酸和1-萘酚,。其中芳香族氨基酸(如L-苯丙氨酸和L-酪氨酸)可能影響腦功能,,并在肝性腦病中發(fā)揮重要作用。Zeng等納入HC(n = 15),、CHB(n = 21),、LC(n = 25)和HCC(n = 21)進(jìn)行腸道菌群組成分析,不過(guò)與之前研究結(jié)果不同的是,,雙歧桿菌在所有階段均減少,,但在HCC中減少程度降低;發(fā)現(xiàn)Dorea(一種促炎細(xì)菌)隨CLD階段的增加而增加,;糞球菌屬在CHB和LC中增加,,在HCC中降低;羅斯氏菌屬在疾病階段出現(xiàn)降低,。 HBV和非肝炎病毒相關(guān)HCC中腸道菌群變化 Liu等對(duì)肝炎病毒誘發(fā)的HCC與非病毒誘發(fā)的HCC相關(guān)腸道菌群組成變化進(jìn)行分析,,結(jié)果顯示兩種病因引發(fā)的肝炎和肝硬化過(guò)程中腸道菌群變化是不同的。產(chǎn)內(nèi)毒素的促炎菌埃希氏桿菌屬-志賀氏菌屬,、腸球菌和變形桿菌豐度在非病毒性HCC中升高,,在HBV-HCC中豐度降低。非病毒性HCC組中,,Firmicutes門(mén)中多種促進(jìn)炎癥的菌群水平顯著減少,。整體來(lái)說(shuō),相對(duì)于HBV-HCC,,非病毒性HCC似乎具有更強(qiáng)的促炎性,,表明非病毒性HCC的腫瘤微環(huán)境也可能略有不同。這可能是因?yàn)榉遣《拘愿伟┦加诼园l(fā)炎,,而病毒性肝癌始于劇烈的免疫原性應(yīng)答,。Xie等利用HCC小鼠模型探討了膽汁酸組成與非病毒性肝病不同階段的關(guān)聯(lián)。通過(guò)檢測(cè)膽汁酸變化評(píng)估腸道菌群對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響,。在這項(xiàng)研究中,,使用高脂飲食和腫瘤誘導(dǎo)劑鏈脲佐菌素聯(lián)合誘導(dǎo)HCC小鼠,,在每個(gè)階段(脂肪變性、纖維化,、肝硬化和肝癌)進(jìn)行肝,、糞便膽汁酸分析及糞便菌群分析。從這些數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn),,與疾病階段負(fù)相關(guān)的菌群傾向于降低肝臟中促炎膽汁酸,,而與疾病階段正相關(guān)的菌群則傾向于增加肝臟中的膽汁酸。 CRC中腸道菌群變化 CRC相關(guān)菌群可分為三種不同的模式,。第一種模式,,從0期到更晚期階段一些促炎細(xì)菌,如Fusobacterium nucleatum,、Peptostreptococcus anaerobius,、Peptostreptococcus stomatis等豐度一直升高,Parvimonas micra.,、P. anaerobius,、P. stomatis、P. micra在Ⅰ/Ⅱ和Ⅲ/Ⅳ為主要菌群,,但在術(shù)后其豐度降低;第二種模式,,Atopobium parvulum和Actinomyces odontolyticus等菌群豐度在多息肉狀腺瘤和/或0期增加,,但在更晚期則沒(méi)有增加。第三種模式,,抗炎微生物或某些益生菌,,例如產(chǎn)丁酸鹽菌(Lachnospira multipara和Eubacterium eligens)和長(zhǎng)雙歧桿菌,隨著CRC的發(fā)展而降低,。Feng等對(duì)55例HC,、42例晚期腺瘤和41例癌癥患者進(jìn)行糞便宏基因組測(cè)序,結(jié)果發(fā)現(xiàn),,盡管存在少量抗炎微生物,,但相對(duì)于腺瘤階段,CRC菌群是相對(duì)促炎的,。CRC與HCC中的腸道菌群結(jié)構(gòu)的不同,,提示CRC的TME與HCC有所不同。 對(duì)于HCV-HCC,、HBV-HCC,、非病毒感染 HCC、CRC相關(guān)菌群進(jìn)行整理(表10)[J1] ,,可以看出CRC相關(guān)菌屬比HCC菌群多一些,。三種類(lèi)型的HCC,,腸道菌群的變化存在顯著差異。對(duì)于不同類(lèi)型癌癥,,某些菌群的趨勢(shì)存在相反現(xiàn)象,。 小結(jié) 本綜述探討了各種類(lèi)型HCC以及CRC腫瘤微環(huán)境是否相似。通過(guò)阻斷血液供應(yīng)來(lái)“餓死腫瘤”的思路同樣適用于腸道菌群調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境,。通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群改善營(yíng)養(yǎng)或免疫,,進(jìn)而調(diào)控腫瘤微環(huán)境,達(dá)到治療效果,。此外,,還需要更多的研究以解決腸道菌群與疾病病因和/或階段之間的關(guān)系。 參考文獻(xiàn) Wei Jia, et al. Gut microbiota alterations are distinct for primary colorectal cancer and hepatocellular carcinoma. Protein & Cell, August 14, 2020. https:///10.1007/s13238-020-00748-0. |
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