刘乐恒，赵艳，张茜，王丹妮

0 引言

肝细胞肝癌（hepatocellular carcinoma,HCC）是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，约占全部原发性肝癌的90%左右。慢性肝脏炎性反应被认为是HCC发生的最主要因素，炎性反应诱因包括慢性HBV/HCV感染、黄曲霉素暴露等；其他诸如酒精性肝病、代谢综合征及自身免疫性肝病等也是HCC的诱发因素[1]。

近年来，人们发现肠道菌群失调在肝癌的发生发展中起到重要作用，可通过多种途径促进HCC的发生，如内毒素血症、代谢紊乱以及增大机体暴露于HBV与黄曲霉素的风险。在HCC的治疗中，除了传统的手术为主的综合治疗外，针对菌群失调的治疗在改善预后、减轻并发症等方面发挥了独特的作用。本文将综述肠道菌群的失调与紊乱对HCC的病因学作用以及针对肠道菌群的HCC预防与治疗前景。

1 肠道菌群

1.1 正常肠道菌群组成

肠道菌群为寄生在人体肠道内的庞大细菌种群。肠道菌群在人体的物质代谢、免疫调节等方面发挥着巨大的作用，可被视为人体的另一大“器官”。正常人体肠道菌群由1 000余种的细菌组成，数量估计约为1×1014个，即约1 000亿个[2]。肠道内大部分细菌属于五个门类，即拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia），其中拟杆菌门和厚壁菌门数量较多，占健康人肠道细菌90%以上，而放线菌门、变形菌门和疣微菌门的数量较少[2]。数量较多的几类细菌有双歧杆菌、真杆菌、类杆菌、消化球菌等，其他诸如大肠埃希菌、肠球菌、乳杆菌、韦荣球菌等占少数，还有极少数如铜绿假单胞菌、变形杆菌等为过路菌而并非肠道常驻菌群。虽然构成肠道细菌的种类大致相同，但在不同个体以及每个个体的不同阶段，肠道菌群的具体组成和占比存在着较大的差异。

1.2 肠黏膜屏障与肠-肝轴

肠黏膜屏障是隔离机体与肠道菌群的屏障。肠黏膜屏障包括机械屏障、免疫屏障与功能屏障。机械屏障包括完整的肠黏膜细胞与表面黏液层等，免疫屏障包括免疫细胞、淋巴组织与sIgA等，功能屏障包括正常存在的肠道菌群、肠道的正常蠕动以及胆汁酸等。肠道细菌是构成肠道黏膜免疫的重要成分之一，一方面，肠道菌群在肠道黏膜表面形成一层生物屏障，可阻挡病原微生物的入侵与定植；部分肠道细菌产生抑菌物质、细菌素和有机酸等从而有杀灭病原菌、中和毒素的作用；正常存在的肠道细菌还与潜在的病原微生物竞争营养。另一方面，肠道菌群还可以增强宿主的免疫功能，如增强吞噬细胞的游走吞噬功能，生成干扰素，以及激活补体等促进机体免疫系统对病原微生物的防御作用[2]。

肠与其他器官之间关系密切，尤其是肝脏，故有学者提出肠-肝轴的概念，并认为肠-肝轴发生紊乱在部分肝脏疾病的发生中起到重要作用[3]。肠系膜静脉与门静脉相连，门静脉承担了肝脏约70%～75%的血液供应。肠道吸收的营养物质通过门静脉入肝，当小肠吸收过多的脂质，多余的脂质蓄积在肝脏可引起肝细胞发生脂肪变性，可导致非酒精性脂肪肝病（non alcoholic fatty liver disease,NAFLD）的发生[4]。当肠黏膜屏障受到到损伤后，肝脏便是机体暴露于毒素、抗原的第一道屏障。肝脏是人体最大的解毒器官，但当毒素、循环抗原超过肝脏的解毒能力后，便会引起肝脏的炎性反应。多种机制引起的肝脏慢性炎性反应可逐步发展为肝纤维化及肝癌。

2 菌群失调引起肝癌的机制

正常情况下肠道菌群与人体保持一定的平衡，共同参与人的生命活动。当各种原因打破这种平衡时，肠道菌群就可能会促进一些疾病的发生。研究发现，HCC患者大都存在着肠道菌群失调，而这种菌群失调可能与肝脏慢性炎性反应的产生与肝脏纤维化的发展有关[5]。

2.1 内毒素血症与菌群移位

肠道菌群紊乱发生时，其正常的防御、免疫功能受到影响，正常的肠屏障功能被破坏，导致菌群移位、肠源性内毒素血症（intestinal endotoxemia,IETM）与细菌代谢产物的过量吸收[6]。这些因素启动了肝细胞的损伤与修复过程，尤其是在原有肝脏疾病的基础上，大量肝细胞的损伤可促进疾病的进一步发展。临床试验表明，肠黏膜屏障的破坏可能是慢性肝炎、肝硬化进展的关键因素[7]。

细菌内毒素即脂多糖（lipopolysaccharide,LPS），是革兰氏阴性菌细胞壁外成分。LPS可特异性激活Toll样受体4（toll-like receptor 4,TLR4），TLR4广泛存在于多种肝脏细胞中，如肝细胞、肝星状细胞（hepatic stellate cells,HSCs）和Kupffer细胞（kupffer cells,KCs）等[8]。LPSTLR4途径被认为是HCC发生的关键启动子。荟萃分析显示，TLR4的激活与肝细胞损伤、HCC的发生密切相关[9]。KCs的LPS-TLR4通路激活可以引起TNF-α、IL-6等多种炎性反应介质的过量分泌，不但诱导了肝细胞代偿性增殖与凋亡信号的减少，还会导致肝脏的炎性反应与诱导氧化应激，引起DNA损伤，从而导致突变的发生与积累[10]。LPS-TLR4途径可激活HSCs，促进HSCs分泌血管生成因子（VEGF），VEGF与LPS共同作用，引起间质内内皮细胞的迁移并最终形成血管，血管的形成是HCC进展中的关键环节[11]。HSCs在TLR4激活后还会产生大量细胞外基质蛋白，这些蛋白可以促进纤维化的形成，从而促进了肝硬化的进展[11]。LPS激活HCC细胞的TLR4受体，通过NF-κB通路诱导了上皮细胞-间质转化（epithelial-Mesenchymal Transition,EMT），而EMT是肿瘤细胞扩散、转移的重要分子机制[12]。

HBV是与HCC发生密切相关的肝炎病毒，其致病力主要是通过介导机体对被感染的肝细胞产生免疫损伤。肠道菌群失调引起的菌群移位与IETM在HBV感染过程中起到重要作用，可以影响宿主对HBV的正常免疫过程，从而使HBV感染更易慢性化，并可促进肝纤维化及癌变的过程。在临床试验中，慢性HBV感染的患者体内往往存在肠道菌群失调，且调节肠道菌群可以改善免疫介导的肝细胞损伤[13]。研究发现，免疫细胞可激活受感染肝细胞的LPS-TLR4通路，TLR4的激活引起局部炎性反应介质的过度分泌，使机体对HBV产生强烈的免疫反应，引起肝细胞大量损伤[14]。动物实验发现，接受TLR4沉默的小鼠在8周后可清除HBV病毒并可产生抗体[15]。

2.2 肠道菌群代谢产物失调

肠道菌群的正常代谢产物如SCFA、次级胆汁酸等，在维持机体生理功能方面起到重要作用，当菌群失调发生时，代谢产物的改变也会引起一系列的继发性改变，促进HCC的发生。

短链脂肪酸（short-chain fatty acid,SCFA）是由肠道菌群发酵多种人体无法消化的多糖（如纤维素及多种低消化糖类）产生的可被肠道吸收的物质。SCFA由1至6个碳原子构成主链，主要包括乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐等，其中乙酸盐、丙酸盐主要由拟杆菌门细菌提供，丁酸盐主要由厚壁菌门细菌提供。SCFA是肠黏膜细胞的直接能量来源，可减少细胞凋亡，维持机械屏障的完整。SCFA还可以降低肠道内的pH，对病原菌的生长、定植有抑制作用，并减轻炎性反应的发生[16]。当SCFA的产生受到影响后，可促进肠屏障渗漏的发生，引起细菌代谢产物的过量吸收与IETM，继而激活LPS-TLR4通路引起肝细胞损害。

SCFA在肥胖、糖尿病的发生过程有着其独特的作用，而肥胖和糖尿病是与HCC相关性最高的代谢因素。现代观念认为，肥胖与2型糖尿病是以胰岛素抵抗（insulin resistance,IR）为核心的代谢异常，IR的出现是肝脏出现NAFLD的重要因素[17]。NAFLD不仅可以逐步发展为非酒精性脂肪性肝炎（non alcoholic steatohepatitis,NASH）、隐源性肝硬化并最终发展为HCC，还可以不经过肝脏纤维化的过程而直接发展为HCC。动物实验中，外源性补充乙酸盐、丙酸盐可以预防小鼠肝脏脂肪变性与胰岛素抵抗，并有效减少小鼠肝脏对脂肪酸的摄取与抑制肝脏脂肪合成[18]。丁酸盐可以通过激活肝细胞AMPK通路引起转录因子SREBP-1CDE活性降低，抑制了脂肪的合成，对肥胖、胰岛素抵抗有着较好的改善，从而阻止了NAFLD的发展，同时丁酸盐可通过上调细胞核中p53水平，从而有效促进HCC细胞的凋亡过程[19]。SCFA还可以通过诱导胆汁淤积而增加了HCC的患病风险[20]。

胆汁酸是促进HCC发生的另一代谢性因素。肝细胞内合成的初级胆汁酸随胆汁进入肠道内，在肠道菌群的作用下，转化为具有疏水性的次级胆汁酸。体内主要的胆汁酸受体包括核受体FXR及G蛋白偶联受体TGR5等。动物实验证实，与肠道菌群失调相关胆汁酸代谢紊乱可诱导小鼠NAFLD的发生并产生HCC[21]。脱氧胆酸可诱导肝脏产生氧化应激损伤，尤其是出现肝脏脂肪变性的患者中这种氧化应激反应再次作用于受损肝细胞，促进了慢性肝脏炎性反应的过程；脱氧胆酸还可以通过直接损伤DNA及诱导产生多种炎性反应介质而促进HCC的发生[22]。FXR受体长期激活可预防小鼠HCC的发生，但同时也有研究发现HCC细胞中FXR受体受特异性激活剂激活后可促进EMT的发生，从而诱发HCC出现间质侵犯与转移等恶性程度增加的表现[23-24]。

3 针对肠道菌群的肝癌预防与治疗

我国是HCC的高发地区，HCC发病率与死亡率均位于恶性肿瘤的前列，因此针对HCC的预防便尤为重要。许多研究已经证明[5,7]，HCC的发生确与肠道菌群紊乱有着密不可分的关系，针对调整肠道菌群进行HCC的预防和治疗的研究具有重要的临床意义。

预防肠道菌群失调是针对肠菌失调相关HCC的第一级预防措施。高脂饮食是引起肠道菌群紊乱的重要原因。高脂饮食可以诱导肠道菌群的紊乱，具体表现为乳酸菌、双歧杆菌等益生菌数量减少，而拟杆菌门数量增加，这种改变可引起肥胖的发生。高脂饮食还会引起肠道内脂质的代谢产物如次级胆汁酸增多，引起肠道黏膜的损伤，促进IETM的发生。饮食中缺少纤维素也会对肠道菌群产生一定的影响，饮食中适量的纤维素是维持正常肠道菌群结构的必要条件，且可以降低循环胆固醇水平和通过产生SCFA来维持肠黏膜屏障的完整性[16]。长期使用广谱抗生素会导致肠道内敏感菌数量的减少及耐药菌数量的增加，也会引起肠道菌群的紊乱。因此，提倡低脂饮食、多食用富含纤维素的食物以及避免抗生素的滥用是维持肠道菌群正常结构的良好预防措施。

在HCC的治疗过程中，改善患者肠道菌群失调状态可以限制肿瘤的生长及减轻并发症，对患者预后有着积极的作用，是针对肠菌失调的HCC患者的第三级预防措施。临床上常用的改善肠道菌群失调的治疗方法包括益生菌制剂、粪菌移植技术（fecal microbiota transplantation,FMT）、抗生素诺氟沙星与利福昔明等以及促进肠道运动的药物西沙必利、普萘洛尔等。

益生菌是一类有利于维持肠道菌群稳态的活的微生物制剂，通过补充一种或多种对人体有益的细菌（如双歧杆菌、乳酸菌等）从而起到稳定肠道菌群的作用。益生菌制剂作用于肠道菌群，有利于正常肠道生态的维持，在降低炎性反应的发生、改善肥胖以及预防肠道菌群移位、IETM的发生等方面发挥独特的作用。研究证明，益生菌制剂可以使肠道中致病菌与条件致病菌的数量减少，对HCC的治疗有积极的作用[25]。动物实验发现，在HCC小鼠中添加益生菌可增加肠道内有益菌的数量并产生抗炎介质，从而降低肿瘤内Th17细胞的水平，对肿瘤的生长起到一定的限制性作用[26]。

粪菌移植作为治疗手段有着悠久的历史。明朝李时珍在《本草纲目》上也有记载以粪便为处方治疗腹泻等疾病。现代医学对此进行改良，通过将健康人的肠道菌群移植到患者肠道内，改善患者肠道菌群失调状态，对疾病的转归产生积极的影响。难辨梭状芽胞杆菌（clostridium difficile infection,CDI）感染引起的肠道菌群失调存在常规治疗措施疗效较差的现状，而FMT对CDI的复发性感染有着较好的疗效[27]。FMT还可以改善肝脏和外周的IR状态，对NAFLD有着积极的作用[28]。

慢性肝脏疾病的治疗中，临床常用诺氟沙星与利福昔明等抗生素来治疗肠道菌群失调。动物实验证实，抗生素治疗可以显著抑制HCC的增殖[28]。诺氟沙星可以改善循环和腹水中的肠道菌群移位状态，减少感染的发生，还可以减少炎性反应因子的水平；利福昔明可以有效减轻门静脉高压状态并减少自发性细菌性腹膜炎的发生，从而起到一定的对并发症的控制作用[29]。荟萃分析显示，利福昔明在预防自发性细菌性腹膜炎的发生方面优于诺氟沙星，同时利福昔明的不良反应较小，且相对不易诱发肝性脑病[30]。

此外，促进肠道蠕动也对肠道菌群产生一定的稳定作用。促胃肠动力药物西沙必利与β受体阻滞剂均可以抑制肠道细菌的过度增长，防止肠黏膜屏障渗漏从而减少了菌群移位、IETM的发生[31]。

4 展望

人们对肠道细菌的认识仅有百余年的历史，对每种肠道细菌的具体作用以及肠道菌群在疾病发生中的具体机制还没有完全认知，但以肠道菌群为靶点的治疗方法在临床上已经取得了不错的疗效。益生菌制剂、FMT等针对肠道菌群紊乱的治疗方法在HCC以及肝脏慢性炎性反应的发展与治疗中已展现了其独特的效果。HCC的发生发展与肠道菌群紊乱密切相关，针对肠道菌群的临床医学应用前景十分光明，还需要科研人员的进一步探索。或许在未来以肠道细菌为靶点可以成为更多难治疾病的治疗突破点。