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大約6年前,，美國科學家在頂級期刊《細胞》上，發(fā)表了一項出人意料的研究成果,。

他們發(fā)現，給那些腸道菌群已經失衡的小鼠喂可溶性膳食纖維菊粉,、果膠或低聚果糖,，會導致40%的小鼠出現原發(fā)性肝癌[1]。

這個研究說明,，腸道菌群失衡與肝癌的發(fā)生密切相關,。然而，一直以來,，對于腸道微生物是否直接促進肝癌的發(fā)生或發(fā)展,，目前仍未可知。

近日,，由香港中文大學于君團隊在著名期刊《自然·微生物學》上發(fā)表一篇重要論文[1],。她們基于肝癌患者糞便樣本和小鼠模型發(fā)現，肝癌患者的腸道微生物確實失衡,，在將肝癌患者的腸菌移植給小鼠后,，會導致小鼠的腸道屏障受損和活菌進入肝臟，進而促進肝癌的發(fā)生發(fā)展,。

更重要的是,，她們還證實，腸道中的肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）其實是促進小鼠肝臟炎癥和肝癌發(fā)生的罪魁禍首,，它會進入肝臟直接與肝癌細胞相互作用,，促進細胞增殖、激活促癌信號通路,。簡單來說,，腸道中的肺炎克雷伯菌其實就是導致肝癌的病原體,。

▲ 論文首頁截圖

為了摸清腸道菌群與肝癌之間的關系，于君團隊采集了肝癌患者（HCC）,、肝硬化患者（LC）和健康受試者（HD）的糞便,，然后將相關腸道微生物移植給無菌或無特異性病原體的小鼠。

三組受試者糞便的測序結果顯示,，肝癌患者糞便中微生物多樣性最低,，但肺炎克雷伯菌卻高度富集。在移植后的小鼠腸道中,，非常好的再現了不同受試者的腸道微生物特征,。此外，基于無菌小鼠的誘導肝癌小鼠模型（GFD）表明,，移植肝癌患者腸菌（HCC-FMT）的小鼠腫瘤直徑最大,、數量最多、負擔最重,。

▲ 肝癌患者腸菌促肝癌

進一步的檢測結果顯示,，移植肝癌患者的腸菌（HCC-FMT）不僅會誘導肝細胞增殖，還會誘導肝臟炎癥,，例如,，促炎性TH1和TH17細胞增加，而抗炎性TH2細胞減少,。

此外,，移植肝癌患者的腸菌還會上調涉及細胞增殖、血管生成,、胚胎發(fā)育,、上皮間質轉化和抗凋亡相關的基因，以及促炎癥反應和淋巴細胞趨化相關基因表達也增加,。

值得注意的是,，即使不用肝癌誘導劑二乙基亞硝胺（DEN），移植肝癌患者的腸菌也能在無菌小鼠（GF）中誘發(fā)上述反應,?；诖耍芯咳藛T認為,，肝癌患者的腸菌可自發(fā)誘導小鼠肝臟炎癥,、纖維化和非典型性增生,。

▲ 被上調的癌癥和炎癥通路

那腸菌是如何把“手”伸到肝臟里面去的呢？

很顯然,，腸道屏障受損肯定是關鍵,。分析結果顯示，無論有沒有（GFD/GF）致癌物處理,，移植肝癌患者腸菌的小鼠腸道通透性都會增加,。電鏡觀察結果顯示，小鼠結腸細胞間連接異?！o密連接消失,、粘連增寬。此外,，結腸粘液的厚度下降,，緊密連接標志物下調，細菌更多地滲入粘膜固有層和粘膜肌層,。

在分析移植不同受試者糞菌的小鼠之后,，于君團隊發(fā)現，移植肝癌患者糞菌的小鼠肝臟中均能檢測到微生物,，而移植健康受試者腸菌的小鼠幾乎檢測不到,。此外,，移植肝癌患者糞菌的小鼠肝臟中,，豐度最高的就是肺炎克雷伯菌，其次是糞腸球菌（Enterococcus faecalis）,、奇異變形桿菌（Proteus mirabilis）,、霍氏腸桿菌（Enterobacter hormaechei）和脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）。

在分析肝癌患者肝臟微生物組之后,，于君團隊發(fā)現,，肺炎克雷伯菌確實占主導地位。

▲ 腸道屏障被破壞了,、腸菌入肝了

顯然,，接下來的問題就是：千里迢迢由腸入肝的肺炎克雷伯菌等腸道微生物，是不是驅動肝癌的微生物,。

于是,，于君團隊挑選了包括肺炎克雷伯菌在內的5種,，在肝癌患者糞菌移植鼠肝臟中富集的革蘭氏陰性菌，給無菌小鼠灌胃,。結果顯示,，只有肺炎克雷伯菌能提高腸道通透性，并以活菌形式進入肝臟,。

在分析小鼠腸道之后,，她們還發(fā)現，肺炎克雷伯菌再現了移植肝癌患者腸菌對小鼠腸道的不利影響,。

▲ 肺炎克雷伯菌再現移植肝癌患者腸菌對小鼠腸道的不利影響

至于肺炎克雷伯菌進入肝臟的方式,，于君團隊發(fā)現，肺炎克雷伯菌會促進腸道巨噬細胞分泌一種明膠酶,，破壞腸道屏障的完整性,，進而伺機逃離腸道進入肝臟。

為了驗證肺炎克雷伯菌能否導致肝癌,，于君團隊用肺炎克雷伯菌給無菌小鼠灌胃36周（不使用致癌劑）,，并以大腸桿菌和PBS灌胃作為對照。她們發(fā)現,，只有肺炎克雷伯菌能誘導肝細胞增殖,、纖維化損傷、致癌/促炎信號傳導,，以及出現非典型性增生（癌前病變）,。

在無特異性病原體的小鼠模型（SPF）中，肺炎克雷伯菌有同樣的效果,。如果同時給SPF小鼠注射肝癌誘導劑二乙基亞硝胺（DEN）的話,，肺炎克雷伯菌會顯著促進腫瘤的生長。

顯然,，腸道肺炎克雷伯菌可促進小鼠肝臟癌前病變和肝癌的發(fā)生,。

▲ 單獨的肺炎克雷伯菌就可誘發(fā)非典型性增生（癌前病變）

至于肺炎克雷伯菌促肝癌的機制，于君團隊發(fā)現,，肺炎克雷伯菌細胞壁中的青霉素結合蛋白1B（PBP1B）,，可以與肝癌細胞表面的受體TLR4結合，激活TLR4下游信號通路，進而促進腫瘤的生長,。而TLR4抑制劑（TLR4i）TLR4-IN-C34,，可以抑制PBP1B誘導的肝癌細胞生長。

基于小鼠模型的研究還發(fā)現,，TLR4抑制劑TLR4-IN-C34可以逆轉肺炎克雷伯菌對DEN注射無菌小鼠腫瘤發(fā)病率,、腫瘤數量和腫瘤負荷的影響。雖然TLR4-IN-C34不能恢復腸道屏障或阻止肺炎克雷伯菌進入肝臟,，但它能有效抑制TLR4激活,、肝細胞增殖、纖維化標志物表達,，以及致癌和促炎信號傳導,。

總的來說，于君團隊這項研究成果證實,，肝癌相關的腸道菌群失調與肝癌的發(fā)生有因果關系,，且肺炎克雷伯菌是肝癌的致癌病原體。這一發(fā)現讓我們對腸菌失衡與肝癌的關系有了新認知,，也為肝癌的防治提供了新思路,。

據統(tǒng)計，腸道肺炎克雷伯菌在人群中的流行率約為5%,，因此,，對于這部分人而言，保護好自己的腸道微生態(tài),，防止肺炎克雷伯菌富集,，或是預防肝癌發(fā)生發(fā)展的重要手段。

參考文獻：

[1].Singh V, Yeoh BS, Chassaing B, et al. Dysregulated Microbial Fermentation of Soluble Fiber Induces Cholestatic Liver Cancer. Cell. 2018;175(3):679-694.e22. doi:10.1016/j.cell.2018.09.004

[2].Wang X, Fang Y, Liang W, et al. Gut-liver translocation of pathogen Klebsiella pneumoniae promotes hepatocellular carcinoma in mice. Nat Microbiol. Published online January 2, 2025. doi:10.1038/s41564-024-01890-9

本文作者丨BioTalker