引用本文： 郑燕, 徐龄聪, 周永强, 闫洁熙, 李汛. 肠道菌群通过调节肿瘤微环境影响肝癌的发生. 中国普外基础与临床杂志, 2024, 31(4): 502-507. doi: 10.7507/1007-9424.202311036 复制
根据2020年的全球癌症统计，肝细胞癌（简称“肝癌”）是第6大常见癌症，也是第3大癌症的常见死因[1]。肝癌的发生与发展通常由多种原因导致，它不仅取决于基因突变，也取决于肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）变化。TME可诱导肿瘤血管生成，激活肿瘤细胞，从而提高其侵袭和转移能力[2]，促进免疫逃逸[3]，影响肿瘤细胞的能量代谢等[4]，这些作用共同促进了肿瘤的发生与发展。 既往研究[5]发现，肠道菌群是TME的重要调节因素且参与免疫调节，其失调可能导致TME重塑及免疫反应异常，从而促进肿瘤的发生。笔者现就肠道菌群对TME的作用、二者对肝癌发生发展的影响及肠道菌群作用于TME进而影响肝癌发生发展的最新研究作一综述。
1 肝癌与TME的关系
1.1 TME
TME除了癌细胞外，由细胞成分及非细胞成分组成并富含血供。其中细胞成分包括成纤维细胞、内皮细胞、脂肪细胞、适应性和先天性免疫细胞等，而非细胞成分包括细胞外基质、趋化因子、细胞因子、生长因子、细胞外囊泡等[6]。 除此之外，近年研究[7]显示，瘤内菌群也参与了TME的构成。有研究[8]发现，TME中的T细胞、成纤维细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、树突状细胞等多种细胞在肿瘤免疫治疗中发挥重要作用。同时，TME还可与各种免疫细胞及其产物相互作用共同构成肿瘤免疫环境。抑制性免疫微环境是由抑制性免疫细胞、基质细胞、免疫调节细胞因子和信号级联之间错综复杂的相互作用引起的。研究发现，免疫抑制性TME是肿瘤免疫逃逸的外部驱动因素，主要原因：① 免疫抑制性细胞活性增高，肝脏非实质细胞分泌免疫抑制性细胞因子，共刺激分子下调、T细胞衰竭等促进了肿瘤的免疫逃逸；② 不利于代谢的肿瘤微环境，对阻止肿瘤浸润的免疫细胞产生了抑制；③ 肠道微生物群改变免疫微环境的状态，促使肿瘤进展[9-11]。TME是一个复杂的生态系统，它与肿瘤细胞持续相互作用，在肿瘤的发生、发展以及治疗中起着关键作用。
1.2 瘤内菌群的概念
瘤内菌群已被发现存在于许多肿瘤中，包括胰腺癌、结肠直肠癌、肝癌、食管癌、乳腺癌和肺癌[12]。它是指肿瘤组织内的细菌群落，是一种新的、完整的肿瘤成分，参与TME的构成。这些细菌可以在肿瘤发生、发展、转移、耐药等过程中发挥重要作用[7]。瘤内菌群主要存在于免疫细胞和肿瘤细胞中，它不仅与患者的预后相关[13]，并且具有诊断价值[14]。近年的证据表明，瘤内微生物的潜在来源可分为3类[15]：① 通过黏膜屏障来源。在肿瘤发生过程中，由于黏膜破坏，黏膜定植的微生物可能会侵入肿瘤。② 邻近的正常组织来源。③ 血源性传播来源。肠道微生物群可能通过血液运送到肿瘤部位，并通过受损的血管浸润肿瘤。结直肠癌发生时，肠道菌群会破坏肠道血管屏障，进入血液循环，随后在肝脏定植，诱导形成转移前微环境，促进肿瘤肝转移[16]。并且肿瘤内菌群大多位于细胞内，这就增加了它们通过细胞迁移以碎片或完整细胞的形式被运送到肿瘤或邻近组织的可能性[17]，但也不能排除血管中的细菌直接感染肿瘤部位的可能性。除此之外，它们有一些共同特点[18]如：① 它们在肿瘤组织中的含量都很低，只有0.1%～10%的癌细胞携带细菌；② 瘤内菌群群落的多样性较肠道菌群低；③ 它们主要寄生于细胞内。瘤内菌群的发现重塑了目前TME的概念，让我们对肿瘤的微生态系统有了新的理解。
1.3 TME对肝癌的影响
TME通过多种方式促进肝癌的发生，不同的组成成分在肝癌的发生与发展中起着不同的作用。Sas等[19]通过阐述TME内部组成成分的促病功能来描述TME和肝癌细胞之间错综复杂的相互作用，例如T调节性淋巴细胞（regulatory T cells，Tregs）通过抑制细胞毒性CD8+ T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocytes，CTLs）和促进对肿瘤细胞的免疫耐受来参与肝癌的进展；肿瘤相关巨噬细胞通过促进癌细胞增殖、血管生成、播散、免疫逃避等多种机制促进肿瘤进展[20]；肿瘤相关中性粒细胞（tumor-associated neutrophils，TAN）通过释放中性粒细胞胞外陷阱，分泌组织蛋白酶G来支持肿瘤生长，诱导肝癌细胞转移； TME中的转化生长因子-β是一把双刃剑，在肝癌出现的初始阶段促进抗肿瘤活性，但在肝癌进展期间有促肿瘤功能[19]。还有研究[20-22]发现，NK细胞参与了肿瘤的免疫逃逸，白细胞介素-6、信号转导与转录激活因子3等细胞因子和趋化因子则导致了持续的炎症相关损伤。协同抑制分子特别是细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4、程序性死亡受体1（programmed death 1，PD-1）和程序性死亡受体配体1的高表达与免疫系统衰竭和免疫耐受密切相关，促进了肝癌的免疫逃逸[19, 23]。另一方面，癌细胞与其微环境之间的相互作用激活和调动了具有免疫抑制特性的免疫细胞，进而导致抗癌反应被抑制[24]。同时，免疫细胞的浸润导致趋化因子和细胞因子失衡，活性氧和活性氮生成增加，促进了肝纤维化和肝硬化的发展，并最终导致肝细胞的恶性转化[25]。总体而言，肝癌的进展是由TME中不同的组成成分通过复杂的相互作用介导的。
TME还可通过其酸性条件来影响肝癌的发展。由于TME酸性过高具有一定的细胞毒性，可以筛选出具有更强适应性的肿瘤细胞，使其具有更高的恶性程度，所以TME的酸性程度对肝癌发展的恶性程度有着重要的影响[26]。
TME可以影响肝癌的肿瘤亚型，不同肝癌患者因其TME免疫组成的不同可以分为4个亚型，分别是C1型即免疫沙漠型（immune desert subclass），特点是缺乏启动T细胞； C2型即免疫原型（immunogenic subclass），特点是肿瘤中有大量免疫细胞浸润；C3型即先天免疫型（innate immune subclass），特点是激活了M2巨噬细胞从而促进肿瘤细胞免疫逃逸；C4型即间质型（mesenchymal subclass），特点是存在大量活化的成纤维细胞。这些亚型特点各不相同，预后也不同。可以通过识别肝癌患者的免疫亚型来制定个性化治疗，从而改善患者预后，如针对C1型的患者可以应用将冷肿瘤转化为炎症肿瘤的细胞毒性和调节性药物治疗，C2型的患者更适合索拉非尼和抗PD-1药物，C3型的患者则适合集落刺激因子-1抑制剂治疗，而C4型的患者使用抗纤维化药物（如NOX4抑制剂）可显著提高免疫治疗的疗效[27]。
可以看出，TME在一定程度上影响了肿瘤的生长、侵袭、免疫逃逸和分型。因此，了解TME各成分对肿瘤细胞的作用有助于进一步了解肝癌的发生机制。
1.4 瘤内菌群与肝癌
通过对超过1 500例患者的肿瘤样本分别进行多区域16S测序分析，结果发现不同类型的肿瘤具有不同的微生物群落[12]。在针对肝癌的研究中，一项研究[28]利用16S rRNA基因测序对20例肝癌样本和16例对照样本进行分析，结果显示肝癌组织中可见幽门螺旋杆菌，这种细菌可能与肝脏中的致癌过程有关。在另一项研究[29]中，将28例原发性肝癌（primary liver carcinoma，PLC）样本与相邻正常组织样本进行对比，发现具有抗肿瘤作用的细菌如蛋白质细菌、放线菌、类杆菌、固醇菌等在PLC组织中减少，且它们的丰度与PLC患者的预后呈线性相关。此外，Liu 等[30]还发现，肝癌细胞中微生物多样性减少导致的肝内微生物群紊乱会引发肝星状细胞活化和衰老，从而促进肝癌的发展。这些研究都反映出瘤内菌群可以影响肝癌的发展，而作为肿瘤的一个组成部分，瘤内菌群具有作为新型诊断或预后标志物的潜力。Poore等[31]通过对来自33种肿瘤的18 116份样本进行全基因组和全转录组测序，最终在组织和血液中发现了可预测肿瘤类型的瘤内菌群特征。有研究[32]提供了通过检测血液中瘤内菌群标志物并将其用作新的非侵入性诊断工具的可能性。但确定标志物是一个新的挑战，因为瘤内菌群含量低，且要保证在检测过程中避免被污染。因此，还需要更多的研究来了解瘤内菌群对肿瘤细胞的作用机制。
2 TME与肠道菌群
2.1 肠道菌群
随着测序技术的不断发展，微生物组学的研究成为了一个新的研究热点。人体胃肠道中包含大约500～1 500个不同的细菌种类，称为肠道菌群，它的数量约是人体细胞数量的10倍[33]。肠道菌群与多种疾病密切相关，如慢性炎症、自身免疫、癌症等[34]，在某种程度上，它也被认为是人体的“重要器官” [35]。肠道菌群包括细菌、古细菌和真菌，它们之间相互作用且与宿主共存并以代谢物、微生物组的模式识别、塑造适应性免疫系统等方式持续与宿主相互作用，影响宿主几乎每一个生理活动[36]。健康肠道菌群的核心功能包括：编码糖胺聚糖降解的基因[37]，发酵复合多糖和合成特殊脂多糖从而产生短链脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA） [38]和一些必需氨基酸的合成[39]，以及部分维生素的合成[40]和毒素的降解。研究[41]发现，将罗伊乳杆菌引入无菌小鼠肠道内促进了免疫细胞的产生，可见肠道菌群与宿主免疫力的维持密切相关。 肠道菌群与宿主免疫系统的相互作用促进了宿主的免疫平衡。不当的抗生素使用会引起肠道菌群失调，从而引发免疫紊乱，这种紊乱可能导致对肿瘤免疫监视的不足，从而引起或加剧肿瘤的发生和发展[42]。
2.2 肠道菌群在TME中的作用
肠道菌群和宿主免疫系统之间的相互作用维持了机体的免疫平衡，肠道菌群可以调节宿主的免疫系统，而宿主的免疫系统亦能够对潜在的有害菌群做出适当的反应。然而，这种平衡的扰乱和菌群的失调会导致TME的改变，从而促进癌前病变发展为肿瘤[43]。肠道菌群可以调节肠上皮屏障的造血和非造血成分，激活原代和次级淋巴器官，最终调节TME。这种免疫介导的相互作用和集体反馈回路被定义为免疫肿瘤学微生物组轴[44]。
肠道菌群和宿主免疫系统之间的相互作用增强了TME与更广泛的系统微生物-免疫网络相互作用的可能性。Yang等[45]发现，肠道菌群的代谢产物如SCFA、脂多糖等对TME和肿瘤免疫抑制治疗有影响；中性粒细胞在肿瘤和TME的介导下可以发生表型和功能的重塑。具有前肿瘤表型的TAN参与肿瘤进展的多种过程，包括肿瘤的发生、增殖、转移、血管生成以及免疫抑制[46-47]。中性粒细胞与TME之间的相互作用加速了肿瘤的进展，而中性粒细胞的动态平衡受到肠道菌群的调控。Qiu 等[8]则在其研究中指出，Treg聚集在TME附近，具有免疫抑制作用，特定的肠道菌群诱导Treg改变TME，从而延缓肿瘤的发生，并且肠道菌群可以维持肠道上皮细胞的完整性，有利于降低肿瘤的发病率。Schneider等[48]发现，肠道菌群直接影响小鼠的肝脏炎症微环境，不利的菌群通过促进髓源性抑制细胞抑制CD8+ T细胞来促进肝病的进展；除此之外，实验还发现肠道菌群可以通过调节整个宿主的免疫环境，炎症反应、代谢等因素从而影响TME的重塑、进而影响局部和远处的肿瘤。这些发现表明肠道菌群正在成为TME的一个重要调节因素，微生物群治疗可能成为肿瘤治疗新的靶点。
3 肠道菌群与肝癌
3.1 肠-肝循环
肠道-肝脏轴是指肠道及其微生物群与肝脏之间的双向关系，受环境因素、饮食、遗传等因素影响[49]。肠道-肝脏轴在营养物质代谢和细菌代谢物的生物转化以及免疫调节中起着重要的作用，一个完整的肠道-肝脏轴依赖于完整的肠道屏障、健康的肠道菌群和正常的肝功能[50]。肠道菌群和肝脏通过门静脉相互作用，门静脉将细菌及其代谢产物带到肝脏，而肝脏将胆汁和抗体排入到肠道[49]。研究[51]发现，胆汁酸除了与核受体相互作用调节代谢功能外，还对肠道菌群的组成和肠道屏障功能进行调节。 肠道菌群及其代谢产物通过影响胆汁酸的去共轭[52]、脱羟基[53]、氧化[54]以及异构化[55]过程来影响胆汁酸组成和次生胆汁酸合成，丰富了胆汁酸的多样性。而胆汁酸可以刺激具有胆汁酸代谢酶的细菌生长，抑制对胆汁酸敏感的细菌生长，从而维持肠道菌群平衡和肠道屏障功能，防止细菌迁移[56]。除此之外，胆汁酸还会影响肠道上皮细胞的完整性和黏膜免疫反应，从而间接调节肠道菌群的组成[57]。换句话说，肠道菌群及其代谢产物影响胆汁酸的合成，而胆汁酸则能影响肠道菌群的组成[49, 58]。
随着对肠道微生物组的组成和功能、肠道屏障的功能、胆汁在肠-肝循环中作用研究的不断深入，肠道-肝脏轴紊乱在肝癌发病机制中的作用才逐渐被人们认识[59-60]。肠道-肝脏轴紊乱包括肠道菌群改变、肠道屏障损伤和损伤导致的渗透性增加，以及胆汁酸在肠腔内水平的变化[59]。肠道屏障损伤会导致细菌或其产物从门静脉进入肝脏，从而引起或加重一系列慢性肝病的发展，例如引发肝癌的独立危险因素肝硬化[49]。
3.2 肠道菌群对肝癌的影响
与肝脏和肠道之间存在持续相互作用的结论一致，肝癌的发展与肠道菌群的失调和易位有关。而肠道菌群失调与肠道屏障受损、微生物群多样性减少、某些不利细菌过度生长及缺乏有益菌群有关[61]。菌群的失调会影响参与维持肠道稳态的免疫原性物质的含量，同时也会改变细胞内紧密连接，从而增强危险信号与免疫细胞的相互作用并促进慢性炎症，这些改变导致受影响的个体更易发展为肝癌[60]。
越来越多的证据表明，肠道菌群及其衍生代谢物、免疫系统和肝脏之间的相互作用在肝癌的发病机制中起着重要作用[50, 62-63]。在肝癌中，TME中的基质和免疫细胞与肝癌细胞的相互作用可以调控癌性转录程序，而肠道菌群可以通过系统或局部作用对TME进行调节。与肝细胞不同，肠道菌群会随环境等因素的改变而改变，从而影响到宿主与菌群的相互作用。当肠道-肝脏轴紊乱时，会诱导肝脏疾病的发生，一些特定的肠道微生物也可以通过肠道-肝脏轴促进肝癌的形成。例如有研究发现，肠道菌群失衡可以通过调节色氨酸的代谢以及上调胆固醇调节元件结合蛋白2来促进肝癌的发生[64]。 Huang等[65]学者发现，肠道菌群可以通过血清胆汁酸调节肿瘤免疫微环境，这种调节与肝癌的不良临床结局显著相关，并且肿瘤的微生物相关转录物可以解释一部分肠道菌群促进肝癌形成的机制。Ren等[66]通过对比早期肝癌、肝硬化以及健康患者的粪便，鉴定了微生物标志物并构建了肝癌分类器，提出肠道菌群靶向生物标志物可以成为早期诊断肝癌的非侵入性工具。 Yang等[67]关注乙型肝炎病毒-肝癌患者口腔-肠道微生物组诊断潜力，通过前瞻性匹配人群系统的纵向队列研究介绍了肝脏肿瘤与口腔-肠道轴之间的微生物关系。该研究描述了一种独特的微生物组特征，这种微生物组特征在对肝癌进行检测时具备独特的特异性，并与目前的生物学标志物互补，认为这种微生物物种组除了用于早期诊断外，还可能与肝癌发生有关。还有研究[68]发现，肠道菌群及其代谢物可以影响宿主的致癌细胞信号通路，导致其激活或上调，特别是Wnt/β-catenin通路，而β-catenin信号的改变可以促进c-MYC、CyclinD-1等致癌基因的转录，诱导肝癌的发展。
除此之外，肠道菌群对肝癌的治疗也有影响。Zimmermann等[69]通过测量76种不同的人类肠道细菌代谢271种口服药物的能力，发现肠道菌群可以通过代谢调节药物敏感性从而影响肝癌的治疗。Li等[70] 利用高通量测序技术在多种基因敲除小鼠中发现肠道菌群通过影响树突状细胞中cGAS-STING-IFN-I信号通路调控机体CD8+ CTL适应性免疫应答，从而影响肝癌放疗疗效，并提出菌群中广泛存在的第二信使环二腺苷酸在肠道菌群介导的放疗疗效中发挥重要的介质作用。肠道菌群种类的变化可以影响肝癌术后的复发，有研究[71]发现肝癌根治术后1年复发组的有害菌属高于无复发组。从这些研究可以看出，肠道菌群及其代谢物直接或间接地对肝脏产生影响，进而促进肝癌的发生与发展，甚至在肝癌术后复发以及预后中也有着一定的影响。
4 结论
肠道菌群在肝癌的发生发展过程中可以通过促进炎症相关性损害和抑制抗肿瘤免疫力进而影响TME。宿主的免疫系统和肠道菌群之间的相互作用影响肝癌的生长和扩散[72]。总的来说，肠道菌群除了通过将肠道-肝脏轴作为纽带，以代谢物质或者细胞信号通路的形式对肝脏产生影响之外，还作为TME的一个重要“调节器”，通过影响TME来诱导肝癌的发生发展，在肿瘤进展和预后中扮演着关键角色。
尽管对于肠道菌群在肝癌发生发展中的作用研究越来越深入，但肝癌相关细菌的作用机制仍需要进一步研究。肠道菌群、TME和癌细胞之间的相互关系，可以为肝癌患者的诊断提供新的思路，为治疗提供新的靶点，期待未来从肠道菌群和TME中获得针对肝癌的更精准的治疗方法。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：郑燕负责文献检索、论文撰写与修改；徐龄聪和周永强参与论文修改及定稿；闫洁熙和李汛参与论文选题和设计并给予指导。
根据2020年的全球癌症统计，肝细胞癌（简称“肝癌”）是第6大常见癌症，也是第3大癌症的常见死因[1]。肝癌的发生与发展通常由多种原因导致，它不仅取决于基因突变，也取决于肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）变化。TME可诱导肿瘤血管生成，激活肿瘤细胞，从而提高其侵袭和转移能力[2]，促进免疫逃逸[3]，影响肿瘤细胞的能量代谢等[4]，这些作用共同促进了肿瘤的发生与发展。 既往研究[5]发现，肠道菌群是TME的重要调节因素且参与免疫调节，其失调可能导致TME重塑及免疫反应异常，从而促进肿瘤的发生。笔者现就肠道菌群对TME的作用、二者对肝癌发生发展的影响及肠道菌群作用于TME进而影响肝癌发生发展的最新研究作一综述。
1 肝癌与TME的关系
1.1 TME
TME除了癌细胞外，由细胞成分及非细胞成分组成并富含血供。其中细胞成分包括成纤维细胞、内皮细胞、脂肪细胞、适应性和先天性免疫细胞等，而非细胞成分包括细胞外基质、趋化因子、细胞因子、生长因子、细胞外囊泡等[6]。 除此之外，近年研究[7]显示，瘤内菌群也参与了TME的构成。有研究[8]发现，TME中的T细胞、成纤维细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、树突状细胞等多种细胞在肿瘤免疫治疗中发挥重要作用。同时，TME还可与各种免疫细胞及其产物相互作用共同构成肿瘤免疫环境。抑制性免疫微环境是由抑制性免疫细胞、基质细胞、免疫调节细胞因子和信号级联之间错综复杂的相互作用引起的。研究发现，免疫抑制性TME是肿瘤免疫逃逸的外部驱动因素，主要原因：① 免疫抑制性细胞活性增高，肝脏非实质细胞分泌免疫抑制性细胞因子，共刺激分子下调、T细胞衰竭等促进了肿瘤的免疫逃逸；② 不利于代谢的肿瘤微环境，对阻止肿瘤浸润的免疫细胞产生了抑制；③ 肠道微生物群改变免疫微环境的状态，促使肿瘤进展[9-11]。TME是一个复杂的生态系统，它与肿瘤细胞持续相互作用，在肿瘤的发生、发展以及治疗中起着关键作用。
1.2 瘤内菌群的概念
瘤内菌群已被发现存在于许多肿瘤中，包括胰腺癌、结肠直肠癌、肝癌、食管癌、乳腺癌和肺癌[12]。它是指肿瘤组织内的细菌群落，是一种新的、完整的肿瘤成分，参与TME的构成。这些细菌可以在肿瘤发生、发展、转移、耐药等过程中发挥重要作用[7]。瘤内菌群主要存在于免疫细胞和肿瘤细胞中，它不仅与患者的预后相关[13]，并且具有诊断价值[14]。近年的证据表明，瘤内微生物的潜在来源可分为3类[15]：① 通过黏膜屏障来源。在肿瘤发生过程中，由于黏膜破坏，黏膜定植的微生物可能会侵入肿瘤。② 邻近的正常组织来源。③ 血源性传播来源。肠道微生物群可能通过血液运送到肿瘤部位，并通过受损的血管浸润肿瘤。结直肠癌发生时，肠道菌群会破坏肠道血管屏障，进入血液循环，随后在肝脏定植，诱导形成转移前微环境，促进肿瘤肝转移[16]。并且肿瘤内菌群大多位于细胞内，这就增加了它们通过细胞迁移以碎片或完整细胞的形式被运送到肿瘤或邻近组织的可能性[17]，但也不能排除血管中的细菌直接感染肿瘤部位的可能性。除此之外，它们有一些共同特点[18]如：① 它们在肿瘤组织中的含量都很低，只有0.1%～10%的癌细胞携带细菌；② 瘤内菌群群落的多样性较肠道菌群低；③ 它们主要寄生于细胞内。瘤内菌群的发现重塑了目前TME的概念，让我们对肿瘤的微生态系统有了新的理解。
1.3 TME对肝癌的影响
TME通过多种方式促进肝癌的发生，不同的组成成分在肝癌的发生与发展中起着不同的作用。Sas等[19]通过阐述TME内部组成成分的促病功能来描述TME和肝癌细胞之间错综复杂的相互作用，例如T调节性淋巴细胞（regulatory T cells，Tregs）通过抑制细胞毒性CD8+ T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocytes，CTLs）和促进对肿瘤细胞的免疫耐受来参与肝癌的进展；肿瘤相关巨噬细胞通过促进癌细胞增殖、血管生成、播散、免疫逃避等多种机制促进肿瘤进展[20]；肿瘤相关中性粒细胞（tumor-associated neutrophils，TAN）通过释放中性粒细胞胞外陷阱，分泌组织蛋白酶G来支持肿瘤生长，诱导肝癌细胞转移； TME中的转化生长因子-β是一把双刃剑，在肝癌出现的初始阶段促进抗肿瘤活性，但在肝癌进展期间有促肿瘤功能[19]。还有研究[20-22]发现，NK细胞参与了肿瘤的免疫逃逸，白细胞介素-6、信号转导与转录激活因子3等细胞因子和趋化因子则导致了持续的炎症相关损伤。协同抑制分子特别是细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4、程序性死亡受体1（programmed death 1，PD-1）和程序性死亡受体配体1的高表达与免疫系统衰竭和免疫耐受密切相关，促进了肝癌的免疫逃逸[19, 23]。另一方面，癌细胞与其微环境之间的相互作用激活和调动了具有免疫抑制特性的免疫细胞，进而导致抗癌反应被抑制[24]。同时，免疫细胞的浸润导致趋化因子和细胞因子失衡，活性氧和活性氮生成增加，促进了肝纤维化和肝硬化的发展，并最终导致肝细胞的恶性转化[25]。总体而言，肝癌的进展是由TME中不同的组成成分通过复杂的相互作用介导的。
TME还可通过其酸性条件来影响肝癌的发展。由于TME酸性过高具有一定的细胞毒性，可以筛选出具有更强适应性的肿瘤细胞，使其具有更高的恶性程度，所以TME的酸性程度对肝癌发展的恶性程度有着重要的影响[26]。
TME可以影响肝癌的肿瘤亚型，不同肝癌患者因其TME免疫组成的不同可以分为4个亚型，分别是C1型即免疫沙漠型（immune desert subclass），特点是缺乏启动T细胞； C2型即免疫原型（immunogenic subclass），特点是肿瘤中有大量免疫细胞浸润；C3型即先天免疫型（innate immune subclass），特点是激活了M2巨噬细胞从而促进肿瘤细胞免疫逃逸；C4型即间质型（mesenchymal subclass），特点是存在大量活化的成纤维细胞。这些亚型特点各不相同，预后也不同。可以通过识别肝癌患者的免疫亚型来制定个性化治疗，从而改善患者预后，如针对C1型的患者可以应用将冷肿瘤转化为炎症肿瘤的细胞毒性和调节性药物治疗，C2型的患者更适合索拉非尼和抗PD-1药物，C3型的患者则适合集落刺激因子-1抑制剂治疗，而C4型的患者使用抗纤维化药物（如NOX4抑制剂）可显著提高免疫治疗的疗效[27]。
可以看出，TME在一定程度上影响了肿瘤的生长、侵袭、免疫逃逸和分型。因此，了解TME各成分对肿瘤细胞的作用有助于进一步了解肝癌的发生机制。
1.4 瘤内菌群与肝癌
通过对超过1 500例患者的肿瘤样本分别进行多区域16S测序分析，结果发现不同类型的肿瘤具有不同的微生物群落[12]。在针对肝癌的研究中，一项研究[28]利用16S rRNA基因测序对20例肝癌样本和16例对照样本进行分析，结果显示肝癌组织中可见幽门螺旋杆菌，这种细菌可能与肝脏中的致癌过程有关。在另一项研究[29]中，将28例原发性肝癌（primary liver carcinoma，PLC）样本与相邻正常组织样本进行对比，发现具有抗肿瘤作用的细菌如蛋白质细菌、放线菌、类杆菌、固醇菌等在PLC组织中减少，且它们的丰度与PLC患者的预后呈线性相关。此外，Liu 等[30]还发现，肝癌细胞中微生物多样性减少导致的肝内微生物群紊乱会引发肝星状细胞活化和衰老，从而促进肝癌的发展。这些研究都反映出瘤内菌群可以影响肝癌的发展，而作为肿瘤的一个组成部分，瘤内菌群具有作为新型诊断或预后标志物的潜力。Poore等[31]通过对来自33种肿瘤的18 116份样本进行全基因组和全转录组测序，最终在组织和血液中发现了可预测肿瘤类型的瘤内菌群特征。有研究[32]提供了通过检测血液中瘤内菌群标志物并将其用作新的非侵入性诊断工具的可能性。但确定标志物是一个新的挑战，因为瘤内菌群含量低，且要保证在检测过程中避免被污染。因此，还需要更多的研究来了解瘤内菌群对肿瘤细胞的作用机制。
2 TME与肠道菌群
2.1 肠道菌群
随着测序技术的不断发展，微生物组学的研究成为了一个新的研究热点。人体胃肠道中包含大约500～1 500个不同的细菌种类，称为肠道菌群，它的数量约是人体细胞数量的10倍[33]。肠道菌群与多种疾病密切相关，如慢性炎症、自身免疫、癌症等[34]，在某种程度上，它也被认为是人体的“重要器官” [35]。肠道菌群包括细菌、古细菌和真菌，它们之间相互作用且与宿主共存并以代谢物、微生物组的模式识别、塑造适应性免疫系统等方式持续与宿主相互作用，影响宿主几乎每一个生理活动[36]。健康肠道菌群的核心功能包括：编码糖胺聚糖降解的基因[37]，发酵复合多糖和合成特殊脂多糖从而产生短链脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA） [38]和一些必需氨基酸的合成[39]，以及部分维生素的合成[40]和毒素的降解。研究[41]发现，将罗伊乳杆菌引入无菌小鼠肠道内促进了免疫细胞的产生，可见肠道菌群与宿主免疫力的维持密切相关。 肠道菌群与宿主免疫系统的相互作用促进了宿主的免疫平衡。不当的抗生素使用会引起肠道菌群失调，从而引发免疫紊乱，这种紊乱可能导致对肿瘤免疫监视的不足，从而引起或加剧肿瘤的发生和发展[42]。
2.2 肠道菌群在TME中的作用
肠道菌群和宿主免疫系统之间的相互作用维持了机体的免疫平衡，肠道菌群可以调节宿主的免疫系统，而宿主的免疫系统亦能够对潜在的有害菌群做出适当的反应。然而，这种平衡的扰乱和菌群的失调会导致TME的改变，从而促进癌前病变发展为肿瘤[43]。肠道菌群可以调节肠上皮屏障的造血和非造血成分，激活原代和次级淋巴器官，最终调节TME。这种免疫介导的相互作用和集体反馈回路被定义为免疫肿瘤学微生物组轴[44]。
肠道菌群和宿主免疫系统之间的相互作用增强了TME与更广泛的系统微生物-免疫网络相互作用的可能性。Yang等[45]发现，肠道菌群的代谢产物如SCFA、脂多糖等对TME和肿瘤免疫抑制治疗有影响；中性粒细胞在肿瘤和TME的介导下可以发生表型和功能的重塑。具有前肿瘤表型的TAN参与肿瘤进展的多种过程，包括肿瘤的发生、增殖、转移、血管生成以及免疫抑制[46-47]。中性粒细胞与TME之间的相互作用加速了肿瘤的进展，而中性粒细胞的动态平衡受到肠道菌群的调控。Qiu 等[8]则在其研究中指出，Treg聚集在TME附近，具有免疫抑制作用，特定的肠道菌群诱导Treg改变TME，从而延缓肿瘤的发生，并且肠道菌群可以维持肠道上皮细胞的完整性，有利于降低肿瘤的发病率。Schneider等[48]发现，肠道菌群直接影响小鼠的肝脏炎症微环境，不利的菌群通过促进髓源性抑制细胞抑制CD8+ T细胞来促进肝病的进展；除此之外，实验还发现肠道菌群可以通过调节整个宿主的免疫环境，炎症反应、代谢等因素从而影响TME的重塑、进而影响局部和远处的肿瘤。这些发现表明肠道菌群正在成为TME的一个重要调节因素，微生物群治疗可能成为肿瘤治疗新的靶点。
3 肠道菌群与肝癌
3.1 肠-肝循环
肠道-肝脏轴是指肠道及其微生物群与肝脏之间的双向关系，受环境因素、饮食、遗传等因素影响[49]。肠道-肝脏轴在营养物质代谢和细菌代谢物的生物转化以及免疫调节中起着重要的作用，一个完整的肠道-肝脏轴依赖于完整的肠道屏障、健康的肠道菌群和正常的肝功能[50]。肠道菌群和肝脏通过门静脉相互作用，门静脉将细菌及其代谢产物带到肝脏，而肝脏将胆汁和抗体排入到肠道[49]。研究[51]发现，胆汁酸除了与核受体相互作用调节代谢功能外，还对肠道菌群的组成和肠道屏障功能进行调节。 肠道菌群及其代谢产物通过影响胆汁酸的去共轭[52]、脱羟基[53]、氧化[54]以及异构化[55]过程来影响胆汁酸组成和次生胆汁酸合成，丰富了胆汁酸的多样性。而胆汁酸可以刺激具有胆汁酸代谢酶的细菌生长，抑制对胆汁酸敏感的细菌生长，从而维持肠道菌群平衡和肠道屏障功能，防止细菌迁移[56]。除此之外，胆汁酸还会影响肠道上皮细胞的完整性和黏膜免疫反应，从而间接调节肠道菌群的组成[57]。换句话说，肠道菌群及其代谢产物影响胆汁酸的合成，而胆汁酸则能影响肠道菌群的组成[49, 58]。
随着对肠道微生物组的组成和功能、肠道屏障的功能、胆汁在肠-肝循环中作用研究的不断深入，肠道-肝脏轴紊乱在肝癌发病机制中的作用才逐渐被人们认识[59-60]。肠道-肝脏轴紊乱包括肠道菌群改变、肠道屏障损伤和损伤导致的渗透性增加，以及胆汁酸在肠腔内水平的变化[59]。肠道屏障损伤会导致细菌或其产物从门静脉进入肝脏，从而引起或加重一系列慢性肝病的发展，例如引发肝癌的独立危险因素肝硬化[49]。
3.2 肠道菌群对肝癌的影响
与肝脏和肠道之间存在持续相互作用的结论一致，肝癌的发展与肠道菌群的失调和易位有关。而肠道菌群失调与肠道屏障受损、微生物群多样性减少、某些不利细菌过度生长及缺乏有益菌群有关[61]。菌群的失调会影响参与维持肠道稳态的免疫原性物质的含量，同时也会改变细胞内紧密连接，从而增强危险信号与免疫细胞的相互作用并促进慢性炎症，这些改变导致受影响的个体更易发展为肝癌[60]。
越来越多的证据表明，肠道菌群及其衍生代谢物、免疫系统和肝脏之间的相互作用在肝癌的发病机制中起着重要作用[50, 62-63]。在肝癌中，TME中的基质和免疫细胞与肝癌细胞的相互作用可以调控癌性转录程序，而肠道菌群可以通过系统或局部作用对TME进行调节。与肝细胞不同，肠道菌群会随环境等因素的改变而改变，从而影响到宿主与菌群的相互作用。当肠道-肝脏轴紊乱时，会诱导肝脏疾病的发生，一些特定的肠道微生物也可以通过肠道-肝脏轴促进肝癌的形成。例如有研究发现，肠道菌群失衡可以通过调节色氨酸的代谢以及上调胆固醇调节元件结合蛋白2来促进肝癌的发生[64]。 Huang等[65]学者发现，肠道菌群可以通过血清胆汁酸调节肿瘤免疫微环境，这种调节与肝癌的不良临床结局显著相关，并且肿瘤的微生物相关转录物可以解释一部分肠道菌群促进肝癌形成的机制。Ren等[66]通过对比早期肝癌、肝硬化以及健康患者的粪便，鉴定了微生物标志物并构建了肝癌分类器，提出肠道菌群靶向生物标志物可以成为早期诊断肝癌的非侵入性工具。 Yang等[67]关注乙型肝炎病毒-肝癌患者口腔-肠道微生物组诊断潜力，通过前瞻性匹配人群系统的纵向队列研究介绍了肝脏肿瘤与口腔-肠道轴之间的微生物关系。该研究描述了一种独特的微生物组特征，这种微生物组特征在对肝癌进行检测时具备独特的特异性，并与目前的生物学标志物互补，认为这种微生物物种组除了用于早期诊断外，还可能与肝癌发生有关。还有研究[68]发现，肠道菌群及其代谢物可以影响宿主的致癌细胞信号通路，导致其激活或上调，特别是Wnt/β-catenin通路，而β-catenin信号的改变可以促进c-MYC、CyclinD-1等致癌基因的转录，诱导肝癌的发展。
除此之外，肠道菌群对肝癌的治疗也有影响。Zimmermann等[69]通过测量76种不同的人类肠道细菌代谢271种口服药物的能力，发现肠道菌群可以通过代谢调节药物敏感性从而影响肝癌的治疗。Li等[70] 利用高通量测序技术在多种基因敲除小鼠中发现肠道菌群通过影响树突状细胞中cGAS-STING-IFN-I信号通路调控机体CD8+ CTL适应性免疫应答，从而影响肝癌放疗疗效，并提出菌群中广泛存在的第二信使环二腺苷酸在肠道菌群介导的放疗疗效中发挥重要的介质作用。肠道菌群种类的变化可以影响肝癌术后的复发，有研究[71]发现肝癌根治术后1年复发组的有害菌属高于无复发组。从这些研究可以看出，肠道菌群及其代谢物直接或间接地对肝脏产生影响，进而促进肝癌的发生与发展，甚至在肝癌术后复发以及预后中也有着一定的影响。
4 结论
肠道菌群在肝癌的发生发展过程中可以通过促进炎症相关性损害和抑制抗肿瘤免疫力进而影响TME。宿主的免疫系统和肠道菌群之间的相互作用影响肝癌的生长和扩散[72]。总的来说，肠道菌群除了通过将肠道-肝脏轴作为纽带，以代谢物质或者细胞信号通路的形式对肝脏产生影响之外，还作为TME的一个重要“调节器”，通过影响TME来诱导肝癌的发生发展，在肿瘤进展和预后中扮演着关键角色。
尽管对于肠道菌群在肝癌发生发展中的作用研究越来越深入，但肝癌相关细菌的作用机制仍需要进一步研究。肠道菌群、TME和癌细胞之间的相互关系，可以为肝癌患者的诊断提供新的思路，为治疗提供新的靶点，期待未来从肠道菌群和TME中获得针对肝癌的更精准的治疗方法。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：郑燕负责文献检索、论文撰写与修改；徐龄聪和周永强参与论文修改及定稿；闫洁熙和李汛参与论文选题和设计并给予指导。