人类肠道菌群由数以万亿计的个体微生物组成，通过生物化学信号与宿主相互作用，以协调营养物质的交换和适当的免疫功能。肿瘤患者和微生物群作为一个单元起作用，无论是免疫治疗、放疗，或只是化疗，若肠道菌群组成紊乱或生态失调，通常会影响肿瘤治疗的疗效和不良反应的发生。本文将就近年来有关肠道菌群与人类恶性肿瘤治疗的关系进行综述和讨论。

居住在人类胃肠道中的肠道菌群，由大约1 000种共生和/或共生微生物物种组成^[1]。16S rRNA分析显示，在肠道内发现的超过90%的细菌物种是类杆菌和厚壁菌，以及变形杆菌^[2]。变形杆菌和拟杆菌属是参与碳水化合物消化、肠道菌群发育、免疫系统调节和抗病原体定殖的革兰阴性菌^[3]。厚壁菌是消化碳水化合物的革兰阳性菌^[4]。Selber-Hnatiw等^[5]证明，胃肠道菌群对免疫系统的成熟是必不可少的。肠道菌群结构复杂，各司其职，在人体形成动态平衡，协调人体各项机能的正常行使。

放疗对胃肠道黏膜表面微生物也具有重要影响。Gerassy-Vainberg等^[6]发现，放疗后肠道菌群中厚壁菌和拟杆菌的多样性减少，变形杆菌进一步增加。放疗导致肠道菌群的改变诱导了肠黏膜分泌IL-1β，是辐射诱导结肠损伤的重要原因之一。沙门氏菌可以通过抑制细胞凋亡，减轻胃肠道的放射损伤^[7]。几项关于啮齿动物和人类的研究表明，通过对动物及人类特定细菌类的管理(主要是乳酸杆菌)，能够明显减轻放射诱导的肠道损伤^[8]。腹泻是盆腔放疗最常见的不良反应之一，Muls等^[9]检测了23例接受盆腔放疗的肿瘤患者的肠道微生物组，发现肠道菌群变化与放疗导致肠道细菌物种丰度和多样性的减少存在相关性，通过对患者16S rRNA基因进行焦磷酸测序分析发现，放射治疗后发生腹泻患者的肠道微生物的多样性、丰富度和厚壁菌/拟杆菌比例发生显著改变；那些并发腹泻患者的肠道杆菌属及韦永氏球菌属大量增加，相反梭状芽孢杆菌Ⅺ和ⅩⅧ、柔嫩梭菌群等细菌大量减少。对比放疗后大小肠菌群的变化，放疗后大肠内理研菌科的属型及小肠内棒状杆菌属的水平都有不同程度的增加；而大肠内普氏菌群和小肠中艾属菌群的水平较低^[10]。Wang等^[11]研究发现，对比发生腹泻和未发生腹泻的两组患者，放射治疗后患者肠道内厚壁细菌和拟杆菌仍然是两个主要的菌属，未发生腹泻患者的厚壁菌相对丰度比从1.79变为0.83，发生腹泻患者厚壁菌的相对丰度比从2.15变为0.63，而且在发生腹泻的患者中，未分类细菌显著增加。现已经有相关实验和临床研究表明，益生菌可通过改变肠道固有菌群的组成和代谢功能特性，有效地调节肠道炎症，减少腹泻的发生或者减轻腹泻的症状^[12]。益生菌在增强宿主肠道抗氧化防御系统中起关键作用，其分泌细胞外的抗氧化物能促进抗氧化系统的作用，这种抗氧化作用基本符合肠道辐射防护剂的标准^[13]。因此，放疗期间通过服用相关肠道菌群组可减少放疗引起的肠道损伤。另一方面，肠道菌群的变化与正常组织的放射敏感性相关。Crawford和Gordon^[14]通过研究接受全身照射的无菌小鼠发现，肠道菌群能增加内皮细胞和小肠绒毛间的淋巴细胞的放射敏感性从而增加肠道的放射治疗反应，这是小鼠因放射性肠炎死亡的重要原因。在啮齿动物的研究中，肠道微生物可以诱导内皮细胞凋亡反应，从而增加小鼠肠道的放射敏感性^[15]。因此，从肠道菌群与放射敏感性关系的角度入手进行研究，可能为临床减轻放射诱导的肠道反应提供新的思路和方向。

肿瘤疾病的治疗对肠道细菌产生细胞毒性作用，从而促进了肠道微环境的生态失调^[16]。因此，放射治疗、异基因造血干细胞移植，与化疗如伊立替康和5-氟尿嘧啶(FU)等可能对肠道菌群产生毒性，这种毒性可以直接或通过激活免疫反应来改变肠道微生物群的组成^[17]。研究发现，与伊立替康有关的剂量限制性腹泻可归因于肠道微生物群在局部重新激活药物所致^[18]。Viaud等^[19]将环磷酰胺注射到保持无病原体状态的小鼠中，发现环磷酰胺会加重肠黏膜损伤，并且促进特异性革兰阳性菌穿过肠上皮细胞。因此，无菌小鼠和抗生素治疗的荷瘤小鼠比对照组更不耐受环磷酰胺的治疗。与这些数据一致，健康的肠道微生物群已被证明有助于铂类衍生物的治疗活性。如奥沙利铂需要富含生物素的肠道微生物群，促进肿瘤细胞通过产生活性氧介导抗肿瘤作用的骨髓细胞浸润^[20]。Geller等^[21]重点观察了肠道菌群对吉西他滨的作用，发现胰腺癌肿瘤微环境中存在可能对吉西他滨治疗敏感性产生影响的肠道菌群，大多数是肠杆菌科和假单胞菌科的成员，这些细菌含有细菌酶胞苷脱氨酶(CDD)可以降低癌细胞对体内吉西他滨的敏感性，以此影响化疗疗效。Yu等^[22]通过检测复发结直肠癌(colorectal cancer，CRC)患者的肠道菌群发现，与没有复发的患者相比，复发患者的F. nucleatum(具核梭杆菌)明显富集，F. nucleatum可以通过增加ULK1和ATG7基因表达诱导自噬激活，阻止CRC患者化疗诱导的细胞凋亡，这种拮抗化疗的作用对奥沙利铂和5-FU疗效的发挥都有影响。由此可见，肠道菌群不仅影响正常组织对化疗的耐受性，对化疗疗效的发挥也有着重要作用，充分了解肠道菌群和化学药物之间的作用关系，进行适当的干预，有助于充分发挥肿瘤患者化疗的疗效。

人体免疫机制可以识别表达肿瘤相关抗原的细胞，破坏已被致癌病毒感染的细胞，以达到遏制癌症发生的效果^[23]。现已证明肠道菌群对于正常抗癌免疫应答非常重要。根据以前的观察，抗生素可以瞬时改变肠道微生物组成^[24]。一项针对人类的大型流行病学研究表明，抗生素暴露也可能影响肺癌的发病率(在使用青霉素、头孢菌素或大环内酯类多疗程后增加)，前列腺癌和膀胱癌(随使用青霉素次数增多而增加)，四环素和磺胺类药物的重复使用也增加了乳腺癌的风险，这些都提示微生物组与癌症的发生存在相关关系^[25]。树突状细胞(DC)是专门的抗原呈递细胞巡逻和取样周围组织，可以搜索和识别来自癌细胞的蛋白质(抗原)，并且迁移到肿瘤转移淋巴结，在那里他们产生CD8+和CD4+特异性T细胞。那些T细胞分化为效应细胞和记忆T淋巴细胞。然后，迁移到肿瘤病变部位并通过杀死肿瘤细胞或重新编程肿瘤微环境发挥它们的清除作用。Sivan等^[26]观察了杰克逊实验室(JAX)及双歧杆菌处理过的小鼠的T细胞免疫应答发现，JAX和双歧杆菌处理过的荷瘤小鼠脾脏中产生大量的Th1细胞因子干扰素(IFN)-γ，这表明在DC水平上T细胞的免疫应答得到改善。而双歧杆菌类菌群可以直接引发DC的成熟和活化，反过来促进肿瘤特异性CD8+T细胞的功能效应。

肠道菌群不仅可以诱导抗肿瘤免疫应答还能促进免疫治疗功效。研究表明，肠道微生物的组成可能会对PD-1治疗功效产生重大影响。通过建立小鼠模型发现，具有有利肠道菌群的小鼠表现出比具有不利肠道菌群的小鼠更大的抗PD-L1治疗活性，并且这种益处可以通过粪菌移植来实现。Routy等^[27]比较了PD-1单克隆抗体单独或与细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)单克隆抗体联合在建立MCA-205肉瘤和RET黑色素瘤小鼠中的治疗效果，发现抗生素的使用严重影响PD-1抗肿瘤作用和小鼠存活。同时，对比接受PD-1 / PD-L1单克隆抗体治疗的晚期非小细胞肺癌和尿路上皮癌患者，因牙齿、尿道和肺部感染而接受抗生素治疗的患者无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)都显著缩短。研究表明，在对PD-1治疗有效的患者粪便中，艾克曼菌属表达增加。Matson等^[28]通过研究也发现，双歧杆菌家族成员参与的免疫反应明显改善了抗PD-L1在小鼠模型中的效果。Gopalakrishnan等^[29]通过免疫分析发现，具有良好肠道微生物群的患者和接受粪菌移植的无菌小鼠一样，PD-1的全身抗肿瘤作用更好。

肠道微生物和肿瘤抗原之间可能存在交叉反应，这在自身免疫性疾病已经有类似的交叉反应性记录，其自身的特征往往在于微生物组成的变化。Vétizou等^[30]在小鼠模型中发现，脆弱拟杆菌特异性CD+T细胞的过继转移可以减少MCA205纤维肉瘤的生长，而TLR2/TLR4激动剂不能达到这样的效果。微生物群组成影响IL-12依赖性Th1免疫应答，促进小鼠和患者的肿瘤控制，同时保持肠道完整性。另一方面，由肠道菌群产生的炎性介质也可能独立于同源抗原，调节效应T细胞的功能。由肠道微生物分泌的Toll样受体4(TLR4)参与了抗微生物免疫反应的微生物调节。Paulos等^[31]全身照射引起共生微生物菌群升高血清中的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)水平，其应答细胞很可能是未成熟的DC，由此刺激肿瘤特异性CD8+细胞抑制肿瘤生长的作用。因此，充分了解肠道菌群和肿瘤免疫应答之间的作用关系，可能为临床提高免疫治疗疗效提供新的思路和方向。

1.消化系统肿瘤中的应用:肠道菌群对于消化道肿瘤的发生发展具有重要作用。一些消化道肿瘤如肝胆和胰腺恶性肿瘤，由于肿瘤局部侵袭性强，容易发生远处转移，常规治疗(包括放化疗)疗效差而导致预后不良。从动物模型中积累的证据表明，特定的微生物(如幽门螺旋杆菌)和微生物的异生可以通过破坏DNA、激活致癌信号传导途径以及产生促肿瘤的代谢物等途径促进肝胆胰肿瘤的发生^[32-34]。有研究表明，肠道微生物群可能影响化疗和新的靶向免疫疗法(如抗CTLA4和抗CD274疗法)的疗效，这些都与肝胆胰恶性肿瘤的复发和生存期短有关^[35]。众所周知，Th1细胞因子干扰素(IFN)-γ在肿瘤微环境中起抗肿瘤的作用，而Th2/调节性T细胞因子白介素(IL)4、IL-5和IL-10介导促肿瘤发生作用。Sethi等^[36]在胰腺癌、结肠癌和黑色素瘤的皮下转移和肝转移模型中研究了口服抗生素消耗肠道微生物对肿瘤生长的影响，发现在所有测试的模型中，肠道菌群耗竭显著降低了所有试验模型的肿瘤负荷。流式细胞分析表明，肠道微生物组的耗尽导致产生IFN-γ的T细胞显著增加，产生IL-17A和IL-10的T细胞相应减少。但是，相同的抗生素混合物未能延缓Rag1敲除小鼠(缺少成熟T和B细胞)中肿瘤的生长，可见消耗肠道微生物组，只能导致胰腺肿瘤与效应T细胞的融合，从而减轻肿瘤负荷。现今越来越多的证据表明，肠道微生物群在促进肝病的进展和肝癌的发展中起着关键作用。结直肠癌(CRC)的发生发展是遗传、微生物菌群、环境(包括饮食、生活方式)等多种因素共同作用所致。CRC的起始可能是由于肿瘤抑制基因如腺瘤息肉病基因(APC)、连环蛋白β1、P53和致癌基因Kirsten等突变共同作用，导致结肠生长优势上皮进展到腺瘤或者癌症。Wroblewski等^[37]通过对人类癌症患者和啮齿动物模型的研究，发现胃、食道和结肠的肠道微生物群变化会增加恶性肿瘤的风险，当宿主遗传背景相同时，暴露于不同的微生物物种可以改变结直肠癌发生的风险。也有研究表明，可以通过改变肠道微生物群来形成预防肿瘤发生的微环境，起到结直肠肿瘤的预防作用，例如益生菌的使用。益生菌是共生细菌，可以定植于宿主并产生增强上皮屏障功能的生物膜，其代谢产物也可以排除机会性病原体的侵袭，如乳酸、罗伊氏菌素、细菌素和过氧化氢等。同时益生菌还可以通过失活或者机械隔离来中和致癌物和毒素，调节宿主免疫系统，减少氧化应激、改变常驻细菌及其代谢组成^[38-39]。现今临床最常使用的益生菌是乳酸菌和来自乳酸杆菌属和双歧杆菌属的菌株。肠道细菌针对消化道肿瘤，Yu和Schwabe^[40]就提出建立肠-微生物-肝轴，作为同时预防晚期肝病患者慢性肝病进展和肝癌发展的有前景的研究方向。

2.呼吸系统肿瘤中的应用:肺癌作为对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一，与全身免疫及炎症反应有关，这种相关性可能受人体肠道菌群的调节。Bozinovski等^[41]发现，炎症和免疫反应在肺癌的发生发展中起重要作用，慢性阻塞性肺病(COPD)作为一种慢性炎症是增加肺癌风险的核心因素，可以通过巨噬细胞和中性粒细胞释放炎症介质如弹性溶解酶来促进肿瘤生长及进展。Garrett^[42]证实，微生物群可以通过引发促炎和免疫抑制程序影响肿瘤微环境。炎症导致呼吸电子受体的产生，如硝酸盐、乙醇胺和四硫代酸盐，一些细菌(例如大肠杆菌和沙门氏菌)可以利用这些电子受体，加强慢性炎症程序，以增强肿瘤如肺癌的生长和扩散。Zhang等^[43]发现肺癌患者的肠道细菌群落成员明显改变，与健康组对比，拟杆菌、韦氏菌和梭形杆菌水平较高，克鲁维拉和肠杆菌等相对较低。Gui等^[44]在建立的肺癌小鼠模型中也发现，抗生素的使用降低了小鼠在CD8+ T细胞中的IFN-γ，GZMB和PRF1的表达，而乳酸杆菌处理小鼠明显显示出增强的抗肿瘤反应，具有上调的IFN-γ、Gzmb和Prf1 mRNA表达的作用。VEGFA参与血管生成，在肺癌患者中可以观察到VEGF的过度表达。CDKN1B因其作为细胞周期调节剂的功能而被认为是肿瘤抑制因子。实验中，通过蛋白质印迹检测，乳杆菌明显增强了顺铂的作用，小鼠的VEGFR和RAS基因表达明显下调，CDKN1B及BAX基因表达明显上调，同时也表明乳杆菌具有抗肿瘤作用。

3.乳腺癌中的应用：雌激素作为激素受体(HR)阳性乳腺癌的病因学因素，在肿瘤的发生发展中起重要作用^[45]。数十年前就已经有肠道菌群在雌激素代谢中起中心作用的实验证据。研究表明，在肝脏中，雌激素及其代谢产物通过葡萄糖醛酸化或通过磺化共轭经胆汁排泄。而肠道微生物组中包括Estrobolome(能够代谢雌激素的肠菌基因聚集体)，在胆汁中排泄的结合雌激素可以通过肠道中具有β-葡糖醛酸糖苷酶活性的细菌物种解除结合，导致它们重新吸收到循环中。一旦菌群失调影响雌激素水平，就有可能导致雌激素驱动的乳腺癌发生风险增加。现今肠道菌群与雌激素驱动的乳腺癌之间存在的联系正在增加，通过确定菌群的特定特征，有助于开发乳腺癌的风险评估，预防和治疗的新方法^[46]。

肠道菌群作为治疗消化道肿瘤、肺癌和乳腺癌等恶性肿瘤辅助治疗的新手段，是目前肿瘤治疗研究中的热点。大量研究发现，肠道菌群在恶性肿瘤的免疫治疗、放疗、化疗中发挥着有意义的作用，但人体肠道菌群数以万计，具体的菌属在不同的肿瘤治疗中起何作用及其作用原理还有待进一步研究和探索。综上所述，如果能明确肠道菌群影响恶性肿瘤发生和进展的机制、肠道菌群对目前抗肿瘤治疗的影响和机制，将为临床通过靶向肠道菌群辅助治疗恶性肿瘤提供依据和理论基础。