肠道菌群失衡在肝癌发生发展中的影响机制及益生菌对肝癌的预防作用

高艳颖，向慧玲，梁 静，韩 涛，张 旭

天津市第三中心医院，天津市重症疾病体外生命支持重点实验室，天津市人工细胞工程技术研究中心， 天津市肝胆疾病研究所，天津 300170

肝癌是常见的消化道肿瘤，在我国其致死率排名前三位[1]。近几年有研究[2]指出肠道菌群失调与肝癌的发生发展存在密切联系，其作用机制复杂。益生菌可以调节肠道菌群失调，并改善肝功能与内毒素血症[3]。因此本研究重点综述肠道菌群失调在肝癌发生、发展中的作用机制，并分析益生菌在预防肝癌方面的作用，为肝癌的临床防治提供新思路。

1 肠道菌群分布及在人体中的作用

作为数量庞大的微生物种群，肠道菌群主要寄居在人体肠道内，其总量远超1×1014个，细菌类型超过1000种，包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroides)、放线菌门(Actinomycota)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)，其中90%为拟杆菌门和厚壁菌门[4]。胃肠道内菌群的种类、数量变化是一个动态过程[5]。肠道菌群微生态在外部环境和机体的共同作用下保持稳定，对机体代谢、免疫调节、吸收消化等均具有重要意义[6]。

2 肝癌患者的肠道菌群变化

肠道菌群多样性在肝癌患者中发生变化[7]，相关研究[8]显示相比于肝硬化患者，肝癌患者的菌群多样性上升，其放线菌门明显增加，而芽殖菌等多个菌属富集；此外生产丁酸的部分细菌菌属大量减少，产生脂多糖(LPS)的菌属数量明显增加。Ponziani等[9]研究发现菌群在肝癌患者中出现明显变化，患者的庞微菌科以及拟杆菌科含量明显上升，而双歧杆菌属明显降低。辛海荣等[10]采用实时荧光定量PCR检测原发性肝癌患者与正常成人的肠道菌群表达差异，结果显示，原发性肝癌组的双歧杆菌、乳酸杆菌明显减少，而大肠杆菌、肠球菌的含量明显增加，并且内毒素含量与原发性肝癌患者的肿瘤数量、肿瘤直径大小均呈正相关；提示肝癌患者的肠道菌群发生了改变，且大肠球菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌等菌属的变化可能与肝癌的发生、发展存在一定关联。

病毒性肝炎、酒精性肝炎、肝硬化等均是肝癌的病因，在不同病因的肝癌患者中，其肠道菌群存在一定差异[11]。例如，HCV感染后患者的肠道菌群多样性降低，肠杆菌科、肠球菌属、葡萄球菌属等潜在致病菌丰度明显升高，若未得到及时治疗则会发展为肝癌[12]。重度酒精性肝炎的内毒素血症发生率显著升高，酒精性肝炎患者的拟杆菌门相对丰度显著降低，梭杆菌门显著富集，带产甲烷反硝化基因细菌富集[13]。

3 肠道菌群失调在肝癌发生发展中的作用机制

3.1 肠道失衡通过激活Toll样受体(TLR)4促进肝癌形成 TLR是连接特异性免疫与非特异性免疫的重要蛋白质分子，当机体的皮肤、黏膜等物理屏障遭到微生物破坏时，TLR会识别微生物并激发机体免疫应答[14]。有研究[15]显示肠道菌群代谢产物LPS是肝细胞表达TLR4的配体，是引起肝炎的重要物质，而菌群失调会诱发小肠细菌过度生长，进而使LPS细菌代谢产物大量增加，导致肠道屏障功能损伤，LPS与TLR4大量结合，最终引起慢性肝炎、肝硬化甚至肝癌。LPS与TLR4结合可促使具有促纤维化作用的细胞外基质蛋白质大量合成，进而导致肝硬化病情进一步发展。因此肠道菌群失调会对TLR4表达水平进行调控，从而影响TLR4与LPS的结合，导致肠道损伤以及纤维化情况加重，进而影响肝癌的发生与发展[16]。

3.2 肠道菌群失衡促进炎症纤维化进展 人体在正常情况下，肠道内定植的菌群会形成对抗病原体的保护屏障，当肠道的保护屏障被损伤时，可能导致肠黏膜通透性增加，引发肠道细菌移位。肠道菌群失调导致菌群的定植抵抗力降低，屏障保护作用减弱，引发肠道中的病原体大量侵入、定植、繁殖[17]。Nakamoto等[18]研究表明，肠道细菌移位会加速高动力循环状态，增加门静脉压力，导致肝衰竭，而肝癌患者多伴有严重的肠道细菌移位。Giannelli等[19]研究显示，肠道菌群失衡会促进小鼠肝纤维化，而肠道细菌移位与肝纤维化存在密切关联。由此可以发现肠道菌群会引发细菌移位，在增加肠道黏膜损伤的同时，引起严重的炎症反应以及肝衰竭，在肝癌患者肝纤维化、门静脉压力升高等多个环节均有参与，与肝癌的发生存在密切关联。

3.3 肠道菌群失调导致小肠细菌过度增长参与肝癌发生 正常情况下，人体胃酸清除细菌、小肠推进运动作用可以抑制小肠内的细菌生长繁殖[20]。肠道菌群失调导致小肠定植抗力降低，引发小肠细菌过度生长，进而大量分泌促炎细胞因子，破坏微生物屏障，最终造成胆汁酸代谢紊乱[21]。Brandi等[22]研究表明，菌群失调会引发小肠细菌过度增长，产生大量内毒素，内毒素无法彻底清除而进入体循环，形成肠源性内毒素血症，进而损伤肝细胞，加重肝脏疾病病情，最终导致肝癌的发生发展。通过分析以上研究可以发现，肠道菌群失调会造成肠道黏膜以及胃肠功能损伤，而胃肠功能损伤可导致小肠内细菌过度增长，通过诱发肠源性内毒素血症参与肝癌的发生发展过程。

3.4 肠道菌群失调导致内毒素血症参与肝癌发生 革兰阴性菌的菌体中含有大量内毒素，肠道菌群失调会导致革兰阴性菌等劣势菌大量繁殖并成为肠道中的优势菌群[23-24]。肝癌患者的肝脏清除功能受损，无法彻底清除内毒素，导致其进入体循环，形成肠源性内毒素血症，造成肝细胞损伤及死亡，同时引发全身性代谢紊乱，导致肝脏疾病不断加重的恶性循环[25]。Sun等[26]研究发现内毒素可激活肝Kupffer细胞，使细胞因子过量分泌，加重对肝细胞造成的直接损伤，并通过对内皮细胞作用诱发微循环障碍；此外内毒素可以促进IL-6、TNFα等炎性因子大量分泌，在肝脏病变中发挥重要作用，可导致肝癌发生。因此，肠道菌群失调会导致革兰阴性菌大量繁殖，导致人体无法彻底清除内毒素，造成肝脏功能损伤，同时引起代谢紊乱以及炎症反应，通过该途径参与肝癌的发生与发展。

3.5 肠道菌群失调影响代谢产物水平，增加肝癌发生风险 肠道菌群失调会导致菌群数量变化。梭菌属为肠道共生菌，可将宿主生成的初级胆汁酸大量代谢为次级胆汁酸，而胆汁酸能够对肝癌的免疫应答发挥一定的抑制作用，但梭菌属细菌的增加会减弱细胞因子对肝脏肿瘤的抑制作用[27-28]。初级胆汁酸会增加自然杀伤细胞的大量累积，进而对肝癌发生过程发挥抑制作用，而肠道菌群失衡会导致短链脂肪酸等有益代谢产物严重缺失，进而增加肝癌发生风险[29]。由此可见，肠道菌群失调可通过影响代谢物水平的方式参与肝癌的发生与发展过程。

4 益生菌在肝癌预防中的作用

王小平等[30]研究认为应用益生菌治疗，可以通过有效纠正肠道菌群微生态平衡，使糖脂紊乱以及胰岛素抵抗得到明显改善，同时减轻炎症反应与肝损伤，降低病情进一步发展为肝癌的风险。岑荣飞等[31]研究应用双歧三联活菌胶囊治疗，可以明显改善原发性肝癌患者化疗栓塞术后的肝功能，降低内毒素水平，并改善肠道菌群紊乱，使其微生态维持平衡。益生菌可有效抑制肠道黏膜上皮细胞凋亡，进而保护黏膜屏障功能，抑制肝硬化进一步发展，起到良好的预防肝癌的作用。Huang等[32]研究发现，枯草芽孢杆菌益生菌可以使黄曲霉毒素快速降解，应用复合益生菌制剂能够大幅度提升降解率，表明益生菌制剂可以降低致癌物质的毒性，进而发挥预防肝癌的良好作用。庞冰玉等[33]研究显示，添加乳杆菌、双歧杆菌等益生菌可以改善肠道菌群失调，使机体的免疫应答恢复正常，减轻炎性反应造成的肝脏细胞损伤，改善病毒性肝炎症状，进而有效预防肝癌发生。另外有研究[34]表明益生菌可以使肝脏、肠道的固有免疫力提升，进而使肝脏的病毒清除能力大幅度增强，有效缓解肝脏炎症反应，增强肠道的屏障作用，发挥防癌作用。

综上，益生菌对肝癌预防有良好的促进作用，可改善患者肝功能，提高患者免疫力，促进肠道有益菌增加，同时发挥降低致癌物毒性的作用，实现有效预防肝癌的目标，其优势在于具有安全、无害、经济等特点，但目前该方面的研究主要集中于动物实验，临床试验鲜有报道，可作为后续临床肝癌预防工作的重点实施方向，具有极为广阔的研究前景。

5 小结与展望

肠道菌群失衡通过激活TLR4、调控代谢物水平、产生毒性物质、诱发细菌移位和小肠细菌过度增长等多种机制参与肝癌的发生发展过程，而益生菌可发挥有效预防肝癌的作用。小肠可能是肠肝轴发生多种关键变化的场所，而现阶段大多数肠道菌群研究主要基于动物模型或患者的粪便样本，未来可针对不同解剖部位的肠道菌群分布特征等进行深入分析，明确肠道菌群的变化及机制作用。此外，针对肝癌益生菌治疗方面的研究结论尚未统一，益生菌的作用机制、制剂制备工艺以及临床应用方案等均可为肝癌的诊断、治疗及预后提供新的靶点和思路。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：高艳颖负责课题设计，资料分析，撰写论文；张旭负责查阅文献确定研究方向以及参考文献的分类整理；向慧玲、梁静、韩涛负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。