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

這個研究說明,，腸道菌群失衡與肝癌的發(fā)生密切相關(guān)。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(xué)于君團隊在著名期刊《自然·微生物學(xué)》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(xiàn),，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(dǎo)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?zhǔn)?，它會進入肝臟直接與肝癌細(xì)胞相互作用，促進細(xì)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(dǎo)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(guān)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(guān)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(jié)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(xiàn)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(dǎo)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(shù)量最多,、負(fù)擔(dān)最重,。

▲ 肝癌患者腸菌促肝癌

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

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

值得注意的是，即使不用肝癌誘導(dǎo)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(yīng),。基于此,，研究人員認(rèn)為,，肝癌患者的腸菌可自發(fā)誘導(dǎo)小鼠肝臟炎癥、纖維化和非典型性增生,。

▲ 被上調(diào)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(guān)鍵,。分析結(jié)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(jié)果顯示,，小鼠結(jié)腸細(xì)胞間連接異?！o密連接消失、粘連增寬,。此外,，結(jié)腸粘液的厚度下降，緊密連接標(biāo)志物下調(diào),，細(xì)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(xiàn),，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(xiàn)，肺炎克雷伯菌確實占主導(dǎo)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(qū)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(nèi)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(jié)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(xiàn),，肺炎克雷伯菌再現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn),，肺炎克雷伯菌會促進腸道巨噬細(xì)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(dǎo)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(xiàn),，只有肺炎克雷伯菌能誘導(dǎo)肝細(xì)胞增殖、纖維化損傷,、致癌/促炎信號傳導(dǎo),，以及出現(xiàn)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(dǎo)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(xiàn),，肺炎克雷伯菌細(xì)胞壁中的青霉素結(jié)合蛋白1B（PBP1B），可以與肝癌細(xì)胞表面的受體TLR4結(jié)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(dǎo)的肝癌細(xì)胞生長,。

基于小鼠模型的研究還發(fā)現(xiàn)，TLR4抑制劑TLR4-IN-C34可以逆轉(zhuǎn)肺炎克雷伯菌對DEN注射無菌小鼠腫瘤發(fā)病率,、腫瘤數(shù)量和腫瘤負(fù)荷的影響,。雖然TLR4-IN-C34不能恢復(fù)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(xì)胞增殖,、纖維化標(biāo)志物表達，以及致癌和促炎信號傳導(dǎo),。

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

據(jù)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(yù)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

本文作者丨BioTalker