大连胃内微生态与胃癌

2020-12-07 03:30 来源：未知【我要咨询】【我要预约】编辑：admin

端午不休为患者侯诊

胃内微生态与胃癌

投稿发送至DDP@high-med.com

应聘全职及兼职编辑，发送简历至

chenlf@high-med.com

胃内菌群作为消化道微生态的重要组成部分，越来越多的研究证实其在胃黏膜相关疾病发生中扮有重要角色。胃癌作为消化系统常见的恶性肿瘤，高居全球恶性肿瘤死亡原因的第三位，而其发生发展是在遗传、环境和微生物等多种因素共同作用下的结果^[1]。随着对胃内微生态研究的进一步深入，现发现除了幽门螺杆菌和EB病毒外，胃内其他微生物可能也在胃癌的发生发展中发挥了相应作用。本文针对这一领域的相关研究现状和进展做一综述。

胃内微生态

胃内微环境由胃液、胃黏液屏障、胃黏膜屏障以及胃内微生物成分（包括细菌、真菌和病毒）这四部分构成，其中胃内的所有微生物成分共同组成了胃内微生态。既往的观点认为在胃内强酸性环境下除了幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, H.pylori）能定植生存外，几乎无其他细菌可以生存。但随着微生物测序技术和微生物培养组学技术的改善，越来越多的研究证实胃内微生态环境与机体其他部位的微生态环境具有一致性和其独特性。目前有关胃内微生态的研究主要集中在胃内菌群，包括胃黏膜菌群和胃液菌群。研究证实，健康人胃、十二指肠细菌的丰度在消化道是最低的，一般维持在103CFU/ml。从门水平划分胃内菌群的构成与机体其他部位菌群的构成大致相似，包括变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门和梭菌门^[2]。胃液菌群多来自于口腔，且胃内的微环境对来自于口腔的菌群具有选择和重塑效应。研究发现从唾液到胃液，韦荣球菌属、丙酸杆菌属细菌减少，梭杆菌属细菌显著增加^[3,4]。而胃黏膜菌群更能真实地反映胃内菌群的特异性，与胃黏膜相关病变的关系也更为密切。胃内环境和外部因素都可以影响胃内菌群，目前已经明确的包括胃黏膜萎缩、饮食成分、质子泵抑制剂使用、抗生素使用等^[5]。到目前为止，除了细菌以外，有关胃内真菌和病毒的研究报道尚缺乏，可能与胃黏膜或胃液样本中的真菌和病毒成分较少、相关成熟的检测技术缺乏有关。

幽门螺杆菌与胃癌

H．pylori感染是肠型胃癌发生的高危因素已被大家所公认。早在1994年，国际癌症研究机构便将其列为I类致癌病原微生物。在动物感染模型实验中即证实，H.pylori可以诱发蒙古沙鼠发生胃癌^[6]，并且该疾病模型很好地模拟了肠型胃癌发生的Correa模式^[7]。针对H.pylori感染根除治疗与胃癌发生风险的多项前瞻性队列研究证实，根除H.pylori可显著降低胃癌的发生风险，并且在胃黏膜尚未出现肠化前获益最大^[8-10]。同时，H.pylori根除治疗除了降低无症状感染者胃癌发生风险以外，最近的前瞻性研究和我们的meta分析表明，H.pylori根除亦可降低早期胃癌患者内镜下切除后异时癌的发生风险^[11,12]。H.pylori感染与胃癌发生的分子机制与H.pylori定植后慢性炎症反应引发正常胃黏膜上皮细胞基因组失稳定、DNA损伤修复失调、致癌信号通路激活以及胃干细胞增殖分化失衡密切相关。同时，H.pylori的毒力因子（CagA和VacA）、黏附分子等在这一过程中起到了促进和加速作用^[13,14]。但不可否认的是，并非所有H.pylori感染者都会发生胃癌^[15]，提示环境因素、遗传因素也都在H.pylori感染相关胃癌中起到了协同促进作用。高盐饮食、铁缺乏、炎症因子的基因多态性（如IL-1β）都与H.pylori感染后胃癌发生风险的增加有关^[16,17]。

除了上述可能的致病机理外，近年研究发现H.pylori可能与胃内其他细菌相互作用而参与胃癌的发生进程。无论是在人体还是动物模型中，一系列研究均证实H.pylori感染会使胃内正常微生态失衡，主要特征为胃内菌群多样性下降，具体体现在变形菌门丰度增加、厚壁菌门和放线菌门丰度的减少^[4,18-20]，但H.pylori感染对消化道其他部位（盲肠、结肠）的菌群结构影响并不显著^[21]。来自于不同人群的研究已证实H.pylori根除治疗可使胃内微生态恢复至未感染状态，同时H.pylori根除治疗使用的抗生素对粪便菌群结构的影响呈一短期效应^[22-24]。也另有研究指出，H.pylori根除治疗后菌群状态恢复至治疗前水平所需时间最长可达4年^[25]，因此尚需更大样本量、设计严格的前瞻性研究进一步证实。此外，在动物体内的研究便发现H.pylori感染后SPF小鼠胃上皮内瘤变（gastrointestinal intraepithelial neoplasia，GIN）发生率显著高于无菌小鼠，这充分说明胃内其他微生物在H.pylori感染后GIN的发生过程中具有加速和放大作用^[21]。Lertpiriyapong等人随后在INS-GAS小鼠体内研究证实除H.pylori外胃内其他有限的菌群定植即可诱发胃黏膜肿瘤病变的形成^[26]。同时，也有研究发现不同实验室来源的C57BL/6小鼠（Taconic Science和Jackson Laboratory）在H.pylori感染定植后引发的胃黏膜病变、胃内菌群改变和小鼠体内免疫应答也不尽相同^[27]。

胃内其他细菌与胃癌

从慢性非萎缩性胃炎发展至肠型胃癌，随着胃内微环境的改变（主要是胃液pH升高），H.pylori定植密度下降，但胃内其他细菌开始占据主导地位，这提示胃内其他细菌与胃癌发生相关。来自于不同研究组和不同人群的一系列研究已经证实，从慢性非萎缩性胃炎发展至胃癌的病理进程中，胃内细菌丰度增加、多样性降低，胃癌患者胃内存在着显著的微生态失调^[19,28-32]。消化道链球菌、咽峡炎链球菌、微小小单胞菌、乏生斯莱克氏菌和侵肺戴阿利斯特菌与胃黏膜病变进展呈正相关，并且在胃癌胃黏膜组织内丰度显著增加，推测其可能是胃癌的特异性菌，但尚须进一步的体外及动物实验予以证实^[32]。另一项研究发现胃癌患者胃黏膜内放线菌属、红球菌属、梭菌属、叶状杆菌属及肠杆菌属细菌丰度较慢性胃炎患者增加^[31]。针对胃癌相关的菌群的宏基因组功能研究发现硝基化细菌在胃癌患者胃黏膜中显著增加，该类细菌产生的硝基化产物可通过增强宿主细胞的基因组毒性等机制而促进肿瘤的发生^[32]。有关胃癌患者胃内菌群的代谢功能分析则发现，产乳酸的菌属增加、碳水化合物代谢和短链脂肪酸代谢功能富集^[30]。此外，在哥伦比亚H.pylori高感染的Narino地区，研究者针对胃癌发病率截然不同的沿海及山区人群的胃内菌群进行分析后发现存在癌症风险区域的特异性菌群^[33]，这一研究也进一步提示胃内其他微生物与胃癌发生存在联系。最近，Ling等学者发表的一项研究则从胃癌患者胃内菌群失调与胃癌组织内免疫抑制微环境的形成入手，分析发现胃癌组织内富集的窄食单胞菌、硒单胞菌与癌组织内发挥免疫抑制效应的的BDCA2阳性的树突细胞和Foxp3阳性的Treg细胞数量呈正相关，推测该细菌可能参与了胃癌免疫抑制微环境的形成^[34]。

EB病毒与胃癌

除了上述已经明确的H.pylori感染是胃癌发生的高危因素外，EB病毒（EB virus, EBV）是另一与胃癌发生相关的重要微生物。在1990年，Burke等首次运用PCR的方法在胃未分化淋巴样癌（lymphoepithelioma-like carcinoma, LELC）中检出了EBV的核酸^[35]，随后Shibata等通过原位杂交的技术在胃腺癌组织内也证实存在EBV的感染^[36]。在存在EBV感染的胃癌患者血清中也可以检测到高效价的抗EBV衣壳抗原和早期抗原的抗体。随着流行病学研究的深入，人们发现在世界范围内胃癌组织EBV总体检出率在7.5%~8.8%之间，男性患者是女性的2~3倍，胃癌多分布于胃底和胃体^[37]。人们后来把通过原位杂交证实存在EBV感染的胃癌定义为EBV相关胃癌（EBV associated gastric carcinoma, EBVaGC）。在病理学特征方面EBVaGC瘤组织内有大量、多样的炎性细胞浸润，这可能与EBV感染诱发的机体免疫反应相关。在2014年研究者基于TCGA胃癌队列对EBVaGC的分子特征分析后发现，80%的该型胃癌都合并有PIK3CA的高频突变，高DNA甲基化水平和CDKN2A启动子的高甲基化，以及JAK2、PD-L1、PD-L2、ERBB2的扩增和PTEN、SMAD4、ARID1A的缺失^[38]。但是，有关EB病毒在胃癌中的致病机制目前尚不明晰。已有的研究证据提示EBVaGC的发生发展与H.pylori相关胃癌存在相似之处，可能都源于胃黏膜上皮的持续性炎性反应，进而在EBV表达的LMP2A蛋白作用下活化Notch、Ras/ERK、Wnt/β-catenin、PI3K/Akt通路参与了EBVaGC的发生发展^[37]。

总结

胃内微生态作为消化道微生态的重要组成部分，越来越多的研究证实其在胃黏膜相关疾病发生中扮有重要角色。目前的研究初步阐明H.pylori与胃内固有菌群存在交互作用，胃癌发生发展中存在胃内微生态的改变。同时，病毒作为胃内微生态的成分之一，EB病毒感染在诱发胃癌发生中分子生物学机制也尚不明确。今后，进一步深入探究胃内菌群的相互作用，从微生物组（包括细菌组、真菌组和病毒组）的角度探究胃内微生态紊乱致胃癌发生的分子机制，有助于我们更好地理解胃癌的发病机制，以期提出更为有效的预防和治疗胃癌的措施。

参考文献：

[1]BRAY F, FERLAY J,SOERJOMATARAM I, et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates ofincidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries [J]. CA: acancer journal for clinicians, 2018;68(6):394-424. DOI: 10.3322/caac.21492.[2]CHO I, BLASER M J. The humanmicrobiome: at the interface of health and disease [J]. Nature reviewsGenetics, 2012;13(4):260-270. DOI:10.1038/nrg3182.[3]BASSIS C M, ERB-DOWNWARD J R,DICKSON R P, et al. Analysis of the upper respiratory tract microbiotas as thesource of the lung and gastric microbiotas in healthy individuals [J]. mBio,2015;6(2):e00037. DOI:10.1128/mBio.00037-15.[4]SCHULZ C, SCHUTTE K, KOCH N,et al. The active bacterial assemblages of the upper GI tract in individualswith and without Helicobacter infection [J]. Gut, 2018;67(2):216-225. DOI: 10.1136/gutjnl-2016-312904.[5]ESPINOZA J L, MATSUMOTO A,TANAKA H, et al. Gastric microbiota: An emerging player in Helicobacterpylori-induced gastric malignancies [J]. Cancer letters, 2018;414:147-152. DOI: 10.1016/j.canlet.2017.11.009.[6]HIRAYAMA F, TAKAGI S, YOKOYAMAY, et al. Establishment of gastric Helicobacter pylori infection in Mongoliangerbils [J]. Journal of gastroenterology, 1996;31 Suppl 9:24-28.[7]CORREA P. Human gastriccarcinogenesis: a multistep and multifactorial process--First American CancerSociety Award Lecture on Cancer Epidemiology and Prevention [J]. Cancer Res,1992;52(24):6735-6740.[8]LEE Y C, CHIANG T H, CHOU C K,et al. Association Between Helicobacter pylori Eradication and Gastric CancerIncidence: A Systematic Review and Meta-analysis [J]. Gastroenterology,2016;150(5):1113-1124. DOI:10.1053/j.gastro.2016.01.028.[9]WONG B C-Y, LAM S K, WONG W M,et al. Helicobacter pylori eradication to prevent gastric cancer in a high-riskregion of China: a randomized controlled trial [J]. JAMA,2004;291(2):187-194. DOI:10.1001/jama.291.2.187.[10]MA J-L, ZHANG L, BROWN L M,et al. Fifteen-year effects of Helicobacter pylori, garlic, and vitamintreatments on gastric cancer incidence and mortality [J]. J Natl Cancer Inst,2012;104(6):488-492. DOI:10.1093/jnci/djs003.[11]CHOI I J, KOOK M C, KIM Y I,et al. Helicobacter pylori Therapy for the Prevention of Metachronous GastricCancer [J]. N Engl J Med, 2018;378(12):1085-1095. DOI: 10.1056/NEJMoa1708423.[12]XIAO S, LI S, ZHOU L, et al.Helicobacter pylori status and risks of metachronous recurrence afterendoscopic resection of early gastric cancer: a systematic review andmeta-analysis [J]. J Gastroenterol, 2019;54(3):226-237. DOI: 10.1007/s00535-018-1513-8.[13]POLK D B, PEEK R M, JR.Helicobacter pylori: gastric cancer and beyond [J]. Nature reviews Cancer,2010;10(6):403-414. DOI:10.1038/nrc2857.[14]AMIEVA M, PEEK R M, JR.Pathobiology of Helicobacter pylori-Induced Gastric Cancer [J].Gastroenterology, 2016;150(1):64-78. DOI: 10.1053/j.gastro.2015.09.004.[15]BARDHAN P K. Epidemiologicalfeatures of Helicobacter pylori infection in developing countries [J]. Clin InfectDis, 1997;25(5):973-978. DOI:10.1086/516067.[16]NOTO J M, GADDY J A, LEE J Y,et al. Iron deficiency accelerates Helicobacter pylori-induced carcinogenesisin rodents and humans [J]. The Journal of clinical investigation,2013;123(1):479-492. DOI:10.1172/jci64373.[17]WANG P, XIA H H-X, ZHANG J-Y,et al. Association of interleukin-1 gene polymorphisms with gastric cancer: ameta-analysis [J]. International journal of cancer, 2007;120(3):552-562. DOI: 10.1002/ijc.22353.[18]MALDONADO-CONTRERAS A, GOLDFARBK C, GODOY-VITORINO F, et al. Structure of the human gastric bacterialcommunity in relation to Helicobacter pylori status [J]. The ISME journal,2011;5(4):574-579. DOI:10.1038/ismej.2010.149.[19]EUN C S, KIM B K, HAN D S, etal. Differences in gastric mucosal microbiota profiling in patients withchronic gastritis, intestinal metaplasia, and gastric cancer usingpyrosequencing methods [J]. Helicobacter, 2014;19(6):407-416. DOI: 10.1111/hel.12145.[20]MIAO R, WAN C, WANG Z. Therelationship of gastric microbiota and Helicobacter pylori infection inpediatrics population [J]. Helicobacter, 2019:e12676-e12676. DOI: 10.1111/hel.12676.[21]LOFGREN J L, WHARY M T, GE Z,et al. Lack of commensal flora in Helicobacter pylori-infected INS-GAS micereduces gastritis and delays intraepithelial neoplasia [J]. Gastroenterology,2011;140(1):210-220. DOI:10.1053/j.gastro.2010.09.048.[22]GOTODA T, TAKANO C, KUSANO C,et al. Gut microbiome can be restored without adverse events after Helicobacterpylori eradication therapy in teenagers [J]. Helicobacter, 2018:e12541. DOI: 10.1111/hel.12541.[23]LIOU J M, CHEN C C, CHANG CM, et al. Long-term changes of gut microbiota, antibiotic resistance, andmetabolic parameters after Helicobacter pylori eradication: a multicentre,open-label, randomised trial [J]. The Lancet Infectious diseases,2019;19(10):1109-1120. DOI:10.1016/s1473-3099(19)30272-5.[24]HE C, PENG C, WANG H, et al.The eradication of Helicobacter pylori restores rather than disturbs thegastrointestinal microbiota in asymptomatic young adults [J]. Helicobacter,2019;24(4):e12590. DOI:10.1111/hel.12590.[25]JAKOBSSON H E, JERNBERG C,ANDERSSON A F, et al. Short-term antibiotic treatment has differing long-termimpacts on the human throat and gut microbiome [J]. PLoS ONE,2010;5(3):e9836. DOI:10.1371/journal.pone.0009836.[26]LERTPIRIYAPONG K, WHARY M T,MUTHUPALANI S, et al. Gastric colonisation with a restricted commensalmicrobiota replicates the promotion of neoplastic lesions by diverse intestinalmicrobiota in the Helicobacter pylori INS-GAS mouse model of gastriccarcinogenesis [J]. Gut, 2014;63(1):54-63. DOI: 10.1136/gutjnl-2013-305178.[27]GE Z, SHEH A, FENG Y, et al.Helicobacter pylori-infected C57BL/6 mice with different gastrointestinalmicrobiota have contrasting gastric pathology, microbial and host immuneresponses [J]. Sci Rep, 2018;8(1):8014. DOI: 10.1038/s41598-018-25927-2.[28]LI T H, QIN Y, SHAM P C, etal. Alterations in Gastric Microbiota After H. Pylori Eradication and inDifferent Histological Stages of Gastric Carcinogenesis [J]. Sci Rep,2017;7:44935. DOI: 10.1038/srep44935.[29]YU G, HU N, WANG L, et al.Gastric microbiota features associated with cancer risk factors and clinicaloutcomes: A pilot study in gastric cardia cancer patients from Shanxi, China[J]. International journal of cancer, 2017;141(1):45-51. DOI: 10.1002/ijc.30700.[30]CASTANO-RODRIGUEZ N, GOH K L,FOCK K M, et al. Dysbiosis of the microbiome in gastric carcinogenesis [J]. SciRep, 2017;7(1):15957. DOI:10.1038/s41598-017-16289-2.[31]FERREIRA R M, PEREIRA-MARQUESJ, PINTO-RIBEIRO I, et al. Gastric microbial community profiling reveals adysbiotic cancer-associated microbiota [J]. Gut, 2018;67(2):226-236. DOI: 10.1136/gutjnl-2017-314205.[32]COKER O O, DAI Z, NIE Y, etal. Mucosal microbiome dysbiosis in gastric carcinogenesis [J]. Gut,2018;67(6):1024-1032. DOI:10.1136/gutjnl-2017-314281.[33]YANG I, WOLTEMATE S, PIAZUELOM B, et al. Different gastric microbiota compositions in two human populationswith high and low gastric cancer risk in Colombia [J]. Sci Rep,2016;6:18594. DOI: 10.1038/srep18594.[34]LING Z, SHAO L, LIU X, et al.Regulatory T Cells and Plasmacytoid Dendritic Cells Within the TumorMicroenvironment in Gastric Cancer Are Correlated With Gastric MicrobiotaDysbiosis: A Preliminary Study [J]. Frontiers in immunology, 2019;10:533. DOI: 10.3389/fimmu.2019.00533.[35]BURKE A P, YEN T S, SHEKITKAK M, et al. Lymphoepithelial carcinoma of the stomach with Epstein-Barr virusdemonstrated by polymerase chain reaction [J]. Mod Pathol, 1990;3(3):377-380.[36]SHIBATA D, TOKUNAGA M, UEMURAY, et al. Association of Epstein-Barr virus with undifferentiated gastriccarcinomas with intense lymphoid infiltration. Lymphoepithelioma-like carcinoma[J]. The American journal of pathology, 1991;139(3):469-474.[37]MORALES-SANCHEZ A,FUENTES-PANANA E M. Epstein-Barr Virus-associated Gastric Cancer and PotentialMechanisms of Oncogenesis [J]. Curr Cancer Drug Targets,2017;17(6):534-554. DOI:10.2174/1568009616666160926124923.[38]CANCER GENOME ATLAS RESEARCH N.Comprehensive molecular characterization of gastric adenocarcinoma [J]. Nature,2014;513(7517):202-209. DOI:10.1038/nature13480.

作者：Shaw’s MedTalk

来源：小肖MedTalk