肠道微生态与肿瘤免疫调节的相关研究

　　肠道菌群作为肠道内环境的重要参与者，是一个互相依存又互相制约的微生态系统。肠道微生态具有相对稳定性，正常情况下，肠道菌群的结构、种类、数量保持相对稳定，与宿主、外界环境处于相对平衡状态，对消化吸收、营养代谢、免疫以及抑制病原菌定植起重要作用。但这种平衡状态易受年龄、饮食、抗菌药物及心理压力、应激等因素的影响，出现肠道菌群失调[1]，病原菌等大量繁殖，产生硫化氢、酚类、乙醛等有毒代谢产物，诱导肠黏膜炎症或直接导致DNA损伤，从而促进炎症、恶性肿瘤等多种疾病的发生。现就近年来肠道微生态与免疫系统、肿瘤发生发展的相关研究作一综述。

　　1肠道微生态与免疫系统

　　1.1肠道微生态与免疫屏障

　　肠道屏障包括黏膜生物屏障、免疫屏障、物理屏障和化学屏障。肠道相关淋巴组织(gut-associatedlymphatictissue，GALT)是机体抵御感染的第一道防线，其主要作用是防止病原体通过黏膜免疫屏障。GALT包括肠上皮细胞间、固有层的淋巴组织、淋巴滤泡、帕内特细胞、肠系膜淋巴结等。GALT分泌的分泌型IgA(secretoryimmunoglobulinA，sIgA)在肠道免疫屏障中起重要作用，并在维持肠道微生态平衡方面发挥重要作用，可作为反应肠道免疫功能的重要指标。sIgA可以中和毒素，也可以直接破坏降解细菌，使病原体毒力降低。肠道正常菌群通过细菌本身和其代谢产物刺激宿主免疫系统使免疫细胞活化，促使免疫系统发育、成熟。肠道菌群具有一定的抗原性，能促进肠道免疫细胞的成熟，产生sIgA；也可提高肠道免疫系统对致病菌的免疫应答，保护和稳定黏膜屏障。实验发现，无菌动物免疫器官形态萎缩，如滤泡结构小，免疫细胞数量减少及免疫功能下降。给无菌动物定植肠道正常细菌后，其肠道相关淋巴组织中的淋巴细胞增多，血清中免疫球蛋白水平升高，这说明无菌动物接种肠道细菌后可使肠道局部免疫及全身的免疫功能都得到增强。乳酸杆菌可刺激小鼠固有层的淋巴组织产生更多的IgA分泌细胞[2]。双歧杆菌也可促进肠道GALT分泌sIgA，双歧杆菌Blongum6001及乳酸杆菌Ldelbrueckiisubspbulgaricusstrain1023对小鼠帕内特细胞有较强的丝裂原活性，可促进帕内特细胞尤其是B细胞的增殖，诱发肠道淋巴组织产生免疫应答[3]。微生物进入肠道后，免疫细胞识别病原相关分子模式受体中的可调节Toll样蛋白受体(Tolllikeproteinreceptor，TLR)表达，促进细胞因子分泌，从而影响IgA分泌细胞，改善肠道黏膜免疫[4，5]。另外，乳酸杆菌也可通过调控树突状细胞(dendriticcell，DC)表达细胞因子，调节淋巴细胞成熟与分化[6]。

　　1.2肠道微生态与免疫应答

　　DC作为抗原提呈细胞，其功能是将抗原提呈给原始T淋巴细胞，进而激发免疫应答，维持辅助T细胞(Th)1/Th2平衡。肠道DC主要集中在固有层、集合淋巴结及邻近的肠系膜淋巴结等，肠道DC在不破坏肠道屏障的前提下，将细菌和其他抗原提呈至肠黏膜。病原体和非病原体都能表达其独特的分子结构，可被机体免疫系统内的TLR识别。DC可通过TLR识别微生物分子结构并提呈给T淋巴细胞，这不仅是免疫反应调节的关键，同样也构成了先天和获得性免疫应答。有研究发现，肠内DC诱导Th1、Th2、Th3的能力主要取决于肠道菌群的构成，肠内的G-菌能使DC对Th1和Th2细胞的诱导达到最佳效果，G＋菌则次之。G＋菌诱导的单核细胞成熟的DC能高表达p19和p28mRNA。

　　DC可产生一系列细胞因子及其前体，包括白细胞介素(IL)-10、IL-12和转化生长因子-β等，这些细胞因子可以刺激IgA分泌并诱导抗原的免疫耐受。双歧杆菌主要刺激Th2细胞产生IL-10，内毒素主要诱导Th1产生IL-12和IL-10[7]。乳酸杆菌促进DC表面主要组织相容性复合体Ⅱ(majorhistocompatibilitycomplexⅡ，MHCⅡ)、CD80、CD86表达，引导Th2向Th1转化[8]。同时，可刺激DC分泌促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子(TNF)-α、干扰素(IFN)-γ、IL-12[9]。Drakes等[10]发现，益生菌复合剂可显著上调小鼠CD80、CD86、CD40和MHCⅡ分子的表达，诱导同种异体T细胞增生能力，促进IL-10的释放。动物实验显示，喂食干酪乳杆菌能有效刺激肿瘤模型小鼠分泌IL-12和IFN-γ，增加脾脏细胞中NK细胞的细胞毒作用，抑制肿瘤生长速度，延长存活时间[11]。

　　肠道辅助性T淋巴细胞可产生促炎因子，如IL-17A、IL-17F、IL-22，是肠黏膜免疫系统的重要组成部分，对人体自身免疫疾病的发生起着重要的作用。有研究表明与正常小鼠相比，无菌小鼠肠道内TH17细胞的数量明显减少，提示TH17细胞的增殖分化过程与肠道菌群的调控有关，肠道中的分节丝状菌对肠道TH17细胞的增殖分化起重要作用[12]。分节丝状菌黏附在肠道黏膜上皮细胞表面，促进血清淀粉样蛋白A(serumamyloidA，SAA)的合成与分泌，SAA又通过促进肠道固有层树突状细胞产生IL-1β和IL-23，诱导TH17细胞的分化成熟[13]。

　　肠道免疫调节T细胞(adaptiveregulatoryTcell，Treg)与肠道稳态的维持密不可分。Treg的减少将导致肠道CD4＋T细胞针对肠道共生菌群的T细胞特异性受体异常表达，后者将导致肠道菌群的组成发生改变，引起肠道炎症[14]。近来研究发现与正常小鼠相比，无菌小鼠的结肠黏膜固有层Treg数量大幅下降，提示Treg的增殖分化在一定程度上依赖于肠道菌群[15]。Round等[16]将脆弱拟杆菌移植入无菌小鼠肠道内，其肠道内的Treg数量显著增加，也提示Treg的增殖分化与肠道菌群关系密切。

　　2肠道微生态与肿瘤免疫应答

　　1990年Mareel将微生态学的概念引入肿瘤研究中，提出了肿瘤-宿主生态系统的概念。肠道微生态处于失衡状态后，宿主可能出现多种疾病，如肥胖、免疫性疾病或肿瘤等。肿瘤是一种免疫性疾病，其发生发展与机体免疫功能密切相关，而肠道菌群作为肠道内环境的重要参与者，与肿瘤免疫应答之间存在一定的联系。

　　2.1肠道微生态与结直肠癌

　　目前，关于肠道菌群失调参与结直肠癌发生发展的研究很多，其机制可能如下：①饮食中纤维素成分分解为短链脂肪酸减少；②胆汁酸代谢紊乱；③免疫细胞介入的炎性反应等，其中免疫炎性反应占重要地位。肠道菌群定植肠道后，上皮内淋巴细胞的数量增多、生发中心扩大等，影响了肠道淋巴组织的免疫功能[17]。肠道菌群失衡亦会导致机体免疫功能的紊乱。一项关于结直肠癌患者与健康人群粪便中细菌组成对比的研究证实，结直肠癌患者存在着严重的菌群失调，尤其以肠道核心菌群下降明显，包括双歧杆菌及布氏瘤胃球菌等[18]。脆弱拟杆菌大量存在于结直肠癌患者的肠道中，它可能通过Th17细胞所诱导的炎症反应，增加杂环芳香胺的基因毒性及刺激肿瘤细胞的增殖[19]。研究发现，给予小鼠脆弱拟杆菌后可诱导调节性T细胞增多，而IFN-γ、IL-17的表达则减低[20]。敲除转化生长因子-β1的小鼠在普通饲养环境中容易罹患结肠癌[21]。敲除IL-10的无菌小鼠对炎症相关的结直肠癌表现出抵抗性，而在其体内定植正常肠道菌群后，则该抵抗性可消失[22]。

　　同样有证据证明，结直肠癌与双歧杆菌及其他产丁酸盐的细菌之间呈负相关。乳酸杆菌可激活巨噬细胞的吞噬活性，促进巨噬细胞来源的IL-1、IL-6、TNFmRNA表达的增加，调节肠道DC的免疫调节功能[23]。美国密歇根大学免疫学研究小组发现，CD4＋IL-17＋Foxp3＋T细胞可通过诱导炎性因子的分泌和抑制T细胞的免疫，进而促进结肠黏膜炎性反应的发展，促进结直肠癌的发生与发展[24]。Xue等[25]研究显示，肠道菌群能够下调肠道DCmiR-10a的表达，减少IL-12和(或)IL-23p40的分泌，下调肠道对共生菌群固有免疫应答能力，导致肠道内环境的紊乱，这也可能成为结肠癌发病的机制之一。因此，免疫调节紊乱可能是肠道菌群作用于炎性反应甚至肿瘤的重要因素。当菌群组成或分布特征发生改变时，其与免疫系统之间的平衡将被破坏，继而发生免疫功能紊乱，最终导致炎性反应甚至肿瘤的发生与发展。

　　2.2肠道微生态与其他肿瘤

　　幽门螺杆菌(Helicobacterpylori，Hp)是胃癌发生的高危因素。Weiss等[26]将C57BL6小鼠来源的骨髓巨噬细胞与Hp、乳酸杆菌分别单独培养和共培养，发现Hp通过其毒力因子VacA抑制乳酸杆菌诱导IFN-β、IL-12的产生，进一步通过宏基因组分析发现，Hp和乳酸杆菌共培养细胞的P2rx2、Pdxp表达明显升高。益生菌能诱导人胃癌细胞株HGT-1细胞的凋亡。邓学杰等[27]应用乳酸杆菌刺激原发性人胃癌细胞AGS和转移性人胃癌细胞NCI-N87，并检测环氧合酶(COX)-1、COX-2等的表达，结果显示乳酸杆菌刺激NCI-N87细胞后COX-1表达增加，提示乳酸杆菌可通过诱导具有细胞保护作用的COX-1产生来抑制转移性胃癌细胞的生长。Osaki等[28]研究发现，蒙古沙鼠胃内原籍微生物群可被Hp长期感染所破坏。Hp感染沙鼠的胃黏膜中乳酸杆菌、拟球梭菌、柔嫩梭菌数量增多，奇异菌数量减少，这种胃内微生态的变化可能对Hp感染具有抑制作用，但目前关于Hp与乳酸杆菌在胃癌中相互作用的机制尚未明确。

　　Hp感染也是胰腺癌的高危因素。Meta分析显示，Hp感染罹患胰腺癌的相对危险度为1.47(95%CI为1.22～1.77)，致癌物亚硝酸盐的产生以及全身免疫反应可能是Hp感染与胰腺癌相关的机制[29]。

　　此外，在小鼠大肠中定植的肝源螺旋杆菌可通过诱发天然、Th1型获得免疫以及激活核转录因子-κB通路从而诱发肝脏癌变。

　　肠道菌群除与胃肠道肿瘤密切相关外，亦与多种肠道外癌症包括肝癌、乳腺癌等相关，有待于进一步深入研究。

　　3结语

　　肠道菌群可通过影响炎症反应，调控TLR表达，激活DC和NK细胞等调节机体先天性免疫，也可通过影响淋巴细胞分化，刺激胃肠道特异性IgA分泌，平衡Th1/Th2反应调节获得性免疫应答。肠道微生态已被认为是肿瘤特别是结直肠癌发生发展过程中的重要因素，但肠道菌群与肿瘤免疫异常之间的关系尚不完全明确，今后有待进一步深入、系统地阐明肠道菌群失衡参与肿瘤发生发展的确切机制，为肿瘤的早期防治提出新的思路与方向。