妇科恶性肿瘤与肠道菌群关系的研究进展

彭雪， 徐友娣

近年来，随着基因测序技术的成熟和国际联盟的建立，肠道菌群的研究领域越来越受到研究者的重视[1]。目前，大量研究发现，肠道菌群与妇科恶性肿瘤的发生、发展存在联系，菌群正常代谢过程或菌群失调的过程都对妇科恶性肿瘤的进展起到一定影响。随着生活方式逐渐地改变和人口趋于老龄化，妇科恶性肿瘤的发病率逐年上升[2]，其中以宫颈癌、子宫内膜癌和卵巢癌最为常见。到目前为止，除宫颈癌病因比较明确，是由高危人乳头状瘤病毒持续感染引起，子宫内膜癌及卵巢癌的病因并不十分明确。本文通过总结现有的研究成果，旨在探讨妇科恶性肿瘤的治疗和辅助治疗新的思路。

1 正常肠道菌群

正常健康的肠道微生物群以厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和梭杆菌门为主，它们占肠道总微生物群的90%，在组成和相对丰度方面处于动态平衡[3]。正常菌群的存在不仅构成肠道的保护屏障，同时参与肠道内营养物质合成和吸收代谢，还起到免疫和内分泌调节的作用。菌群产生的消化酶在参与分解难以消化的碳水化合物和蛋白质的过程中，产生短链脂肪酸(short chain fatty acid，SCFA)，而SCFA在阻碍机会致病菌定植的同时，还能激活肠道上皮的再生修复功能，刺激抗菌肽的产生，具有抗肿瘤活性[4]；菌群还能参与微量元素的合成和吸收，协同胆汁酸来完成脂肪代谢过程中的肠肝循环。肠道菌群还通过产生细菌素来抵抗病原微生物定植和扩张。细菌素是一种具有抑菌活性的多肽或前体多肽，由核糖体合成，在肠道中主要以致病性变形菌和放线菌为目标[5]。肠道细菌产生的一些其他代谢物也在肿瘤的发生中起到了重要作用，如尸胺和腐胺可能对生理和致病过程起着截然不同的影响，尸胺可抑制乳腺癌的增殖、侵袭性和上皮-间质转化进程[6]，而腐胺与之相反，对肿瘤侵袭性的增加起到促进作用。另外还有吲哚丙酸，是在产孢梭菌中的色氨酸酶转化色氨酸的过程中产生，清除自由基的同时还能够有效地保护肠道屏障[7]。由此可见，稳定的肠道菌群环境对机体的健康至关重要。

2 肠道菌群失调

而当肠道菌群受到宿主本身及外界环境因素的影响时，其多样性和稳定性下降，机会致病菌可能过度生长，导致炎症性肠病、糖尿病、肥胖、代谢综合征甚至癌症等疾病的发生。研究表明，肠道中致病菌的增加与SCFA的减少存在联系[8]。Zou等[9]学者阐明了肠道菌群失调还可以降低肠道中胆汁酸的浓度，法尼醇X受体(farnesol x receptor，FXR)和G蛋白偶联胆汁酸受体5(TGR5)在初级胆汁酸转化为次级胆汁酸的过程中被激活，从而开启信号传导通路，而当菌群失调时，FXR和TGR5激活效应削弱，胆汁酸代谢减弱，导致代谢紊乱，从而促进炎症甚至肿瘤的发展。在Cerf-Bensussan等[10]的研究中发现，肠道菌群的改变是通过微生物相关分子模式(microbe-associated molecular pattern，MAMP)及其激活模式识别受体(pattern recognition receptor，PRR)来调节包括白细胞介素17(interleukin-17，IL-17)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和干扰素-γ(interferon-γ，INF-γ)等促炎细胞因子的增殖，从而增强炎性反应。研究证实小肠细菌过度增长(small intestinal bacterial overgrowth，SIBO)不仅与多种胃肠道和非胃肠道疾病如炎症性肠病、胰腺炎、乳糜泻和神经退行性疾病的发生相关，还与结肠及盆腔恶性肿瘤的发生息息相关[11]。

3 肠道菌群与妇科恶性肿瘤的相关性

3.1 肠道菌群与宫颈癌 宫颈癌发病率在女性生殖系统恶性肿瘤中占第一位，病因是高危人乳头状瘤病毒持续感染引起，但导致病毒持续感染的众多危险因素及相互的作用机制尚不十分明确。有学者曾阐明梭杆菌引起了IL-4和转化生长因子β1的高表达，从而干扰了细胞因子介导的免疫抑制肿瘤的过程[12]。Wang等[13]学者首次对宫颈癌患者肠道菌群的改变作出了研究，研究结果显示宫颈癌患者肠道菌群中的变形杆菌比例显著升高，而厚壁菌的丰度相对较低，7个菌种与正常对照组相比在相对丰度上差异有统计学意义，包括志贺菌、罗氏菌、假单胞菌、蓝绿藻菌、毛螺菌、多尔氏菌及琥珀酸弧菌，但在Alpha多样性方面虽具有增加趋势，但无统计学意义。同时通过线性判别分析效应值表明变形菌门和副杆菌属、志贺菌和罗斯菌可能是宫颈癌新的潜在生物标志物。还有Sims等[14]学者也对42例宫颈癌患者和46名健康对照者的粪便微生物组进行了比较，结果表明宫颈癌组中普氏菌、卟啉单胞菌和小杆菌的含量显着增加。根据这两项研究我们可以推断，肠道微生物组可以通过MAMP介导的炎性反应和toll样受体(toll-like receptors，TLR)的激活来影响宫颈癌的发展。Sarenac及他的同事阐明了肠道微生物群产生的熊去氧胆酸等代谢产物对宫颈癌的保护作用[15]。他们在实验模型中阐述了次级胆汁酸的作用，这些分子可能通过3种主要机制触发宫颈癌细胞系的凋亡：①c-jun氨基末端激酶(jun nterminal kinase，JNK)/转录因子激活蛋白-1(activator protein-1，AP-1)信号通路的激活；②核因子激活的B细胞的k-轻链增强(NF-κB)的调节；③促凋亡基因如Bax的激活。在这些研究的基础上，最近研究者又发现与健康对照人群相比，在早期宫颈癌患者的粪便样本中可以观察到大量普氏菌，提出了普氏菌属、瘤胃球菌属和梭菌属可能与早期宫颈癌发生的风险有关。研究者以此为依据制定了7种特定的生物标志物并开发了一套早期宫颈癌预测模型，提出了肠道微生物群可用作预测宫颈癌早期阶段的潜在生物标志物，而这个预测模型潜在的诊断应用价值需要在更大规模的研究中得到证实[16]。

3.2 肠道菌群与子宫内膜癌 子宫内膜癌在妇科恶性肿瘤中的发病率仅次于宫颈癌，分为I型和Ⅱ型，其病因尚不完全明确，I型又称雌激素依赖型，其发生的危险因素包括胰岛素抵抗、肥胖等，而肠道菌群失调又会导致肥胖、雌激素水平升高、高血压等不良后果，因此可以推断肠道菌群与子宫内膜癌的发生之间也密切相关[17]。肠道菌群调节雌激素的手段是通过分泌β-葡萄糖醛酸酶，它将雌激素分解为活性形式。当这个过程因菌群失调受到破坏时，肠道菌群的多样性降低，去结合减少的同时循环雌激素的水平也降低。目前探讨微生物群在子宫内膜癌发生中的作用的研究甚少，近期有研究者阐明了微球菌丰度的增加与IL-6和IL-17水平呈正相关，IL-6和IL-17参与子宫内膜癌的促炎反应[18]。在子宫内膜癌中，雌激素在调节炎性反应方面也发挥着重要作用。胰岛素抵抗的发生，促进脂肪中的巨噬细胞分泌的促炎分子IL-6和TNF-α的产生，从而增加雌激素水平[19]。TLR-4的激活、低水平的鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)和鸟氨酸脱羧酶表达也具有促肿瘤作用，TLR-4被激活导致NF-κb的激活，进而导致包括miR21在内的几种miRNA表达发生变化，最终促进肿瘤的生长[20]。而高水平的CDCA和丁酸盐能诱导癌细胞凋亡。此外，雌激素水平升高还可以作用于阴道微生物组的改变，破坏肠道-阴道微生物组轴，间接支持子宫内膜癌的发展[21]。一些细菌代谢产物也在子宫内膜癌的发生中起到了作用，如CDCA及丁酸盐，高剂量的CDCA能发挥细胞毒作用，而丁酸盐可通过抑制组蛋白去乙酰化酶从而起到抗炎和抗肿瘤的作用。还有鸟氨酸脱羧酶，它参与腐胺的生物合成，在子宫内膜癌中也存在过度表达，其高表达象征着较差的生存率[22]。综上所述，肠道菌群可以通过多种通路导致机体发生胰岛素抵抗、雌激素代谢异常等，从而导致内膜发生癌变。

3.3 肠道菌群与卵巢癌 卵巢癌在妇科恶性肿瘤中生存率最低，其发病机制也并不完全清晰，发生的危险因素包括过度排卵、避孕药物、激素使用、肥胖及遗传基因突变等，初期症状往往表现为腹痛、腹胀、便秘、消化不良等明显的胃肠道反应。卵巢癌患者中肠道微生物群的特点是高变形菌-厚壁菌比例，TLR-4和TLR-5、雌激素水平和一些病原体的激活过程均与卵巢癌的发展有关。有两组研究人员在样本中发现了相似的结果：卵巢癌样本中变形和厚壁菌门的比例明显高于健康的输卵管远端组织[23]。Ke等[24]学者在对上皮性卵巢癌的血浆样本进行代谢分析后发现，包括胡椒碱、3-吲哚丙酸、5-羟基吲哚乙醛等53种代谢产物可作为卵巢癌的特异性生物标志物，它们通过干扰磷脂代谢、l-色氨酸分解代谢、侵袭性脂肪酸β-氧化和哌啶衍生物的代谢过程来影响卵巢癌的发生发展。另一项对反映肠道菌群失调的TLR-5缺陷小鼠的研究也表明，改变的菌群环境可能在卵巢癌中发挥作用。TLR-5对共生菌群的识别与全身性促肿瘤炎症和转移性卵巢癌细胞的传播有关。TLR-5活化导致IL-6上调，从而促进髓源性抑制细胞动员及免疫抑制性半乳凝素1的产生，最终加速肿瘤细胞生长。大多数研究的癌症在缺乏TLR-5的受试者中进展明显更慢[25]。肠道菌群失调在增加循环雌激素水平方面的作用已经被提出过，又有学者发现在卵巢癌患者中存在高水平的雌二醇，并且雌二醇能促进癌细胞的流动，有利于癌细胞的转移性传播[26]。另外菌群代谢产物由于清除自由基功能受损，在卵巢癌的发病中也起到了作用。去氧胆酸和熊去氧胆酸可以通过不依赖磷脂肌醇信号通路的途径来诱导细胞凋亡[27]。在卵巢癌细胞中，鹅去氧胆酸会导致雌激素受体1基因表达减少[28]。在一项小鼠模型实验中，研究者通过抗生素的应用来诱导小鼠发生肠道菌群失调，然后建立卵巢肿瘤异种移植模型，结果表明菌群失调可以显著促进肿瘤细胞上皮-间质转化，加速异种移植肿瘤的生长[29]。这项研究证实了肠道菌群的失调可以显著激活巨噬细胞，导致IL-6和TNF-α的循环水平升高，从而促进癌细胞中上皮-间质转化，最终加速卵巢癌的发展与转移。由此可见，肠道菌群在卵巢癌发生和发展中起到的作用不容忽视。

先前对于微生物群与妇科恶性肿瘤相关性的研究大多集中在阴道微生物群，而现在越来越多学者开始发现机体其他菌群与疾病发生的联系。

综上所述，肠道微生物群在妇科肿瘤的致癌机制中的关键作用是明显的，包括调节雌激素水平，调节炎性反应，干扰碳水化合物代谢，以及由菌群失调产生的毒素和代谢物等多方面刺激肿瘤进展。未来的研究需要更多地去阐明肠道微生物群促进妇科肿瘤发展的直接和间接作用机制，包括发现一些具有特异性的菌群对于肿瘤发展的作用，进而进一步在肿瘤的发生发展过程中利用肠道菌群的稳定性来制定新型的治疗策略，如现在还处于起步阶段的益生菌疗法。而这还需要大量的基础与临床研究来进行证实，并逐渐将其纳入到包括妇科癌症在内的多种恶性疾病的临床治疗中。