引用本文： 鄭燕, 徐齡聰, 周永強, 閆潔熙, 李汛. 腸道菌群通過調節腫瘤微環境影響肝癌的發生. 中國普外基礎與臨床雜志, 2024, 31(4): 502-507. doi: 10.7507/1007-9424.202311036 復制
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根據2020年的全球癌癥統計，肝細胞癌（簡稱“肝癌”）是第6大常見癌癥，也是第3大癌癥的常見死因[1]。肝癌的發生與發展通常由多種原因導致，它不僅取決于基因突變，也取決于腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）變化。TME可誘導腫瘤血管生成，激活腫瘤細胞，從而提高其侵襲和轉移能力[2]，促進免疫逃逸[3]，影響腫瘤細胞的能量代謝等[4]，這些作用共同促進了腫瘤的發生與發展。 既往研究[5]發現，腸道菌群是TME的重要調節因素且參與免疫調節，其失調可能導致TME重塑及免疫反應異常，從而促進腫瘤的發生。筆者現就腸道菌群對TME的作用、二者對肝癌發生發展的影響及腸道菌群作用于TME進而影響肝癌發生發展的最新研究作一綜述。
1 肝癌與TME的關系
1.1 TME
TME除了癌細胞外，由細胞成分及非細胞成分組成并富含血供。其中細胞成分包括成纖維細胞、內皮細胞、脂肪細胞、適應性和先天性免疫細胞等，而非細胞成分包括細胞外基質、趨化因子、細胞因子、生長因子、細胞外囊泡等[6]。 除此之外，近年研究[7]顯示，瘤內菌群也參與了TME的構成。有研究[8]發現，TME中的T細胞、成纖維細胞、自然殺傷（natural killer，NK）細胞、樹突狀細胞等多種細胞在腫瘤免疫治療中發揮重要作用。同時，TME還可與各種免疫細胞及其產物相互作用共同構成腫瘤免疫環境。抑制性免疫微環境是由抑制性免疫細胞、基質細胞、免疫調節細胞因子和信號級聯之間錯綜復雜的相互作用引起的。研究發現，免疫抑制性TME是腫瘤免疫逃逸的外部驅動因素，主要原因：① 免疫抑制性細胞活性增高，肝臟非實質細胞分泌免疫抑制性細胞因子，共刺激分子下調、T細胞衰竭等促進了腫瘤的免疫逃逸；② 不利于代謝的腫瘤微環境，對阻止腫瘤浸潤的免疫細胞產生了抑制；③ 腸道微生物群改變免疫微環境的狀態，促使腫瘤進展[9-11]。TME是一個復雜的生態系統，它與腫瘤細胞持續相互作用，在腫瘤的發生、發展以及治療中起著關鍵作用。
1.2 瘤內菌群的概念
瘤內菌群已被發現存在于許多腫瘤中，包括胰腺癌、結腸直腸癌、肝癌、食管癌、乳腺癌和肺癌[12]。它是指腫瘤組織內的細菌群落，是一種新的、完整的腫瘤成分，參與TME的構成。這些細菌可以在腫瘤發生、發展、轉移、耐藥等過程中發揮重要作用[7]。瘤內菌群主要存在于免疫細胞和腫瘤細胞中，它不僅與患者的預后相關[13]，并且具有診斷價值[14]。近年的證據表明，瘤內微生物的潛在來源可分為3類[15]：① 通過黏膜屏障來源。在腫瘤發生過程中，由于黏膜破壞，黏膜定植的微生物可能會侵入腫瘤。② 鄰近的正常組織來源。③ 血源性傳播來源。腸道微生物群可能通過血液運送到腫瘤部位，并通過受損的血管浸潤腫瘤。結直腸癌發生時，腸道菌群會破壞腸道血管屏障，進入血液循環，隨后在肝臟定植，誘導形成轉移前微環境，促進腫瘤肝轉移[16]。并且腫瘤內菌群大多位于細胞內，這就增加了它們通過細胞遷移以碎片或完整細胞的形式被運送到腫瘤或鄰近組織的可能性[17]，但也不能排除血管中的細菌直接感染腫瘤部位的可能性。除此之外，它們有一些共同特點[18]如：① 它們在腫瘤組織中的含量都很低，只有0.1%～10%的癌細胞攜帶細菌；② 瘤內菌群群落的多樣性較腸道菌群低；③ 它們主要寄生于細胞內。瘤內菌群的發現重塑了目前TME的概念，讓我們對腫瘤的微生態系統有了新的理解。
1.3 TME對肝癌的影響
TME通過多種方式促進肝癌的發生，不同的組成成分在肝癌的發生與發展中起著不同的作用。Sas等[19]通過闡述TME內部組成成分的促病功能來描述TME和肝癌細胞之間錯綜復雜的相互作用，例如T調節性淋巴細胞（regulatory T cells，Tregs）通過抑制細胞毒性CD8+ T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocytes，CTLs）和促進對腫瘤細胞的免疫耐受來參與肝癌的進展；腫瘤相關巨噬細胞通過促進癌細胞增殖、血管生成、播散、免疫逃避等多種機制促進腫瘤進展[20]；腫瘤相關中性粒細胞（tumor-associated neutrophils，TAN）通過釋放中性粒細胞胞外陷阱，分泌組織蛋白酶G來支持腫瘤生長，誘導肝癌細胞轉移； TME中的轉化生長因子-β是一把雙刃劍，在肝癌出現的初始階段促進抗腫瘤活性，但在肝癌進展期間有促腫瘤功能[19]。還有研究[20-22]發現，NK細胞參與了腫瘤的免疫逃逸，白細胞介素-6、信號轉導與轉錄激活因子3等細胞因子和趨化因子則導致了持續的炎癥相關損傷。協同抑制分子特別是細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4、程序性死亡受體1（programmed death 1，PD-1）和程序性死亡受體配體1的高表達與免疫系統衰竭和免疫耐受密切相關，促進了肝癌的免疫逃逸[19, 23]。另一方面，癌細胞與其微環境之間的相互作用激活和調動了具有免疫抑制特性的免疫細胞，進而導致抗癌反應被抑制[24]。同時，免疫細胞的浸潤導致趨化因子和細胞因子失衡，活性氧和活性氮生成增加，促進了肝纖維化和肝硬化的發展，并最終導致肝細胞的惡性轉化[25]。總體而言，肝癌的進展是由TME中不同的組成成分通過復雜的相互作用介導的。
TME還可通過其酸性條件來影響肝癌的發展。由于TME酸性過高具有一定的細胞毒性，可以篩選出具有更強適應性的腫瘤細胞，使其具有更高的惡性程度，所以TME的酸性程度對肝癌發展的惡性程度有著重要的影響[26]。
TME可以影響肝癌的腫瘤亞型，不同肝癌患者因其TME免疫組成的不同可以分為4個亞型，分別是C1型即免疫沙漠型（immune desert subclass），特點是缺乏啟動T細胞； C2型即免疫原型（immunogenic subclass），特點是腫瘤中有大量免疫細胞浸潤；C3型即先天免疫型（innate immune subclass），特點是激活了M2巨噬細胞從而促進腫瘤細胞免疫逃逸；C4型即間質型（mesenchymal subclass），特點是存在大量活化的成纖維細胞。這些亞型特點各不相同，預后也不同。可以通過識別肝癌患者的免疫亞型來制定個性化治療，從而改善患者預后，如針對C1型的患者可以應用將冷腫瘤轉化為炎癥腫瘤的細胞毒性和調節性藥物治療，C2型的患者更適合索拉非尼和抗PD-1藥物，C3型的患者則適合集落刺激因子-1抑制劑治療，而C4型的患者使用抗纖維化藥物（如NOX4抑制劑）可顯著提高免疫治療的療效[27]。
可以看出，TME在一定程度上影響了腫瘤的生長、侵襲、免疫逃逸和分型。因此，了解TME各成分對腫瘤細胞的作用有助于進一步了解肝癌的發生機制。
1.4 瘤內菌群與肝癌
通過對超過1 500例患者的腫瘤樣本分別進行多區域16S測序分析，結果發現不同類型的腫瘤具有不同的微生物群落[12]。在針對肝癌的研究中，一項研究[28]利用16S rRNA基因測序對20例肝癌樣本和16例對照樣本進行分析，結果顯示肝癌組織中可見幽門螺旋桿菌，這種細菌可能與肝臟中的致癌過程有關。在另一項研究[29]中，將28例原發性肝癌（primary liver carcinoma，PLC）樣本與相鄰正常組織樣本進行對比，發現具有抗腫瘤作用的細菌如蛋白質細菌、放線菌、類桿菌、固醇菌等在PLC組織中減少，且它們的豐度與PLC患者的預后呈線性相關。此外，Liu 等[30]還發現，肝癌細胞中微生物多樣性減少導致的肝內微生物群紊亂會引發肝星狀細胞活化和衰老，從而促進肝癌的發展。這些研究都反映出瘤內菌群可以影響肝癌的發展，而作為腫瘤的一個組成部分，瘤內菌群具有作為新型診斷或預后標志物的潛力。Poore等[31]通過對來自33種腫瘤的18 116份樣本進行全基因組和全轉錄組測序，最終在組織和血液中發現了可預測腫瘤類型的瘤內菌群特征。有研究[32]提供了通過檢測血液中瘤內菌群標志物并將其用作新的非侵入性診斷工具的可能性。但確定標志物是一個新的挑戰，因為瘤內菌群含量低，且要保證在檢測過程中避免被污染。因此，還需要更多的研究來了解瘤內菌群對腫瘤細胞的作用機制。
2 TME與腸道菌群
2.1 腸道菌群
隨著測序技術的不斷發展，微生物組學的研究成為了一個新的研究熱點。人體胃腸道中包含大約500～1 500個不同的細菌種類，稱為腸道菌群，它的數量約是人體細胞數量的10倍[33]。腸道菌群與多種疾病密切相關，如慢性炎癥、自身免疫、癌癥等[34]，在某種程度上，它也被認為是人體的“重要器官” [35]。腸道菌群包括細菌、古細菌和真菌，它們之間相互作用且與宿主共存并以代謝物、微生物組的模式識別、塑造適應性免疫系統等方式持續與宿主相互作用，影響宿主幾乎每一個生理活動[36]。健康腸道菌群的核心功能包括：編碼糖胺聚糖降解的基因[37]，發酵復合多糖和合成特殊脂多糖從而產生短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA） [38]和一些必需氨基酸的合成[39]，以及部分維生素的合成[40]和毒素的降解。研究[41]發現，將羅伊乳桿菌引入無菌小鼠腸道內促進了免疫細胞的產生，可見腸道菌群與宿主免疫力的維持密切相關。 腸道菌群與宿主免疫系統的相互作用促進了宿主的免疫平衡。不當的抗生素使用會引起腸道菌群失調，從而引發免疫紊亂，這種紊亂可能導致對腫瘤免疫監視的不足，從而引起或加劇腫瘤的發生和發展[42]。
2.2 腸道菌群在TME中的作用
腸道菌群和宿主免疫系統之間的相互作用維持了機體的免疫平衡，腸道菌群可以調節宿主的免疫系統，而宿主的免疫系統亦能夠對潛在的有害菌群做出適當的反應。然而，這種平衡的擾亂和菌群的失調會導致TME的改變，從而促進癌前病變發展為腫瘤[43]。腸道菌群可以調節腸上皮屏障的造血和非造血成分，激活原代和次級淋巴器官，最終調節TME。這種免疫介導的相互作用和集體反饋回路被定義為免疫腫瘤學微生物組軸[44]。
腸道菌群和宿主免疫系統之間的相互作用增強了TME與更廣泛的系統微生物-免疫網絡相互作用的可能性。Yang等[45]發現，腸道菌群的代謝產物如SCFA、脂多糖等對TME和腫瘤免疫抑制治療有影響；中性粒細胞在腫瘤和TME的介導下可以發生表型和功能的重塑。具有前腫瘤表型的TAN參與腫瘤進展的多種過程，包括腫瘤的發生、增殖、轉移、血管生成以及免疫抑制[46-47]。中性粒細胞與TME之間的相互作用加速了腫瘤的進展，而中性粒細胞的動態平衡受到腸道菌群的調控。Qiu 等[8]則在其研究中指出，Treg聚集在TME附近，具有免疫抑制作用，特定的腸道菌群誘導Treg改變TME，從而延緩腫瘤的發生，并且腸道菌群可以維持腸道上皮細胞的完整性，有利于降低腫瘤的發病率。Schneider等[48]發現，腸道菌群直接影響小鼠的肝臟炎癥微環境，不利的菌群通過促進髓源性抑制細胞抑制CD8+ T細胞來促進肝病的進展；除此之外，實驗還發現腸道菌群可以通過調節整個宿主的免疫環境，炎癥反應、代謝等因素從而影響TME的重塑、進而影響局部和遠處的腫瘤。這些發現表明腸道菌群正在成為TME的一個重要調節因素，微生物群治療可能成為腫瘤治療新的靶點。
3 腸道菌群與肝癌
3.1 腸-肝循環
腸道-肝臟軸是指腸道及其微生物群與肝臟之間的雙向關系，受環境因素、飲食、遺傳等因素影響[49]。腸道-肝臟軸在營養物質代謝和細菌代謝物的生物轉化以及免疫調節中起著重要的作用，一個完整的腸道-肝臟軸依賴于完整的腸道屏障、健康的腸道菌群和正常的肝功能[50]。腸道菌群和肝臟通過門靜脈相互作用，門靜脈將細菌及其代謝產物帶到肝臟，而肝臟將膽汁和抗體排入到腸道[49]。研究[51]發現，膽汁酸除了與核受體相互作用調節代謝功能外，還對腸道菌群的組成和腸道屏障功能進行調節。 腸道菌群及其代謝產物通過影響膽汁酸的去共軛[52]、脫羥基[53]、氧化[54]以及異構化[55]過程來影響膽汁酸組成和次生膽汁酸合成，豐富了膽汁酸的多樣性。而膽汁酸可以刺激具有膽汁酸代謝酶的細菌生長，抑制對膽汁酸敏感的細菌生長，從而維持腸道菌群平衡和腸道屏障功能，防止細菌遷移[56]。除此之外，膽汁酸還會影響腸道上皮細胞的完整性和黏膜免疫反應，從而間接調節腸道菌群的組成[57]。換句話說，腸道菌群及其代謝產物影響膽汁酸的合成，而膽汁酸則能影響腸道菌群的組成[49, 58]。
隨著對腸道微生物組的組成和功能、腸道屏障的功能、膽汁在腸-肝循環中作用研究的不斷深入，腸道-肝臟軸紊亂在肝癌發病機制中的作用才逐漸被人們認識[59-60]。腸道-肝臟軸紊亂包括腸道菌群改變、腸道屏障損傷和損傷導致的滲透性增加，以及膽汁酸在腸腔內水平的變化[59]。腸道屏障損傷會導致細菌或其產物從門靜脈進入肝臟，從而引起或加重一系列慢性肝病的發展，例如引發肝癌的獨立危險因素肝硬化[49]。
3.2 腸道菌群對肝癌的影響
與肝臟和腸道之間存在持續相互作用的結論一致，肝癌的發展與腸道菌群的失調和易位有關。而腸道菌群失調與腸道屏障受損、微生物群多樣性減少、某些不利細菌過度生長及缺乏有益菌群有關[61]。菌群的失調會影響參與維持腸道穩態的免疫原性物質的含量，同時也會改變細胞內緊密連接，從而增強危險信號與免疫細胞的相互作用并促進慢性炎癥，這些改變導致受影響的個體更易發展為肝癌[60]。
越來越多的證據表明，腸道菌群及其衍生代謝物、免疫系統和肝臟之間的相互作用在肝癌的發病機制中起著重要作用[50, 62-63]。在肝癌中，TME中的基質和免疫細胞與肝癌細胞的相互作用可以調控癌性轉錄程序，而腸道菌群可以通過系統或局部作用對TME進行調節。與肝細胞不同，腸道菌群會隨環境等因素的改變而改變，從而影響到宿主與菌群的相互作用。當腸道-肝臟軸紊亂時，會誘導肝臟疾病的發生，一些特定的腸道微生物也可以通過腸道-肝臟軸促進肝癌的形成。例如有研究發現，腸道菌群失衡可以通過調節色氨酸的代謝以及上調膽固醇調節元件結合蛋白2來促進肝癌的發生[64]。 Huang等[65]學者發現，腸道菌群可以通過血清膽汁酸調節腫瘤免疫微環境，這種調節與肝癌的不良臨床結局顯著相關，并且腫瘤的微生物相關轉錄物可以解釋一部分腸道菌群促進肝癌形成的機制。Ren等[66]通過對比早期肝癌、肝硬化以及健康患者的糞便，鑒定了微生物標志物并構建了肝癌分類器，提出腸道菌群靶向生物標志物可以成為早期診斷肝癌的非侵入性工具。 Yang等[67]關注乙型肝炎病毒-肝癌患者口腔-腸道微生物組診斷潛力，通過前瞻性匹配人群系統的縱向隊列研究介紹了肝臟腫瘤與口腔-腸道軸之間的微生物關系。該研究描述了一種獨特的微生物組特征，這種微生物組特征在對肝癌進行檢測時具備獨特的特異性，并與目前的生物學標志物互補，認為這種微生物物種組除了用于早期診斷外，還可能與肝癌發生有關。還有研究[68]發現，腸道菌群及其代謝物可以影響宿主的致癌細胞信號通路，導致其激活或上調，特別是Wnt/β-catenin通路，而β-catenin信號的改變可以促進c-MYC、CyclinD-1等致癌基因的轉錄，誘導肝癌的發展。
除此之外，腸道菌群對肝癌的治療也有影響。Zimmermann等[69]通過測量76種不同的人類腸道細菌代謝271種口服藥物的能力，發現腸道菌群可以通過代謝調節藥物敏感性從而影響肝癌的治療。Li等[70] 利用高通量測序技術在多種基因敲除小鼠中發現腸道菌群通過影響樹突狀細胞中cGAS-STING-IFN-I信號通路調控機體CD8+ CTL適應性免疫應答，從而影響肝癌放療療效，并提出菌群中廣泛存在的第二信使環二腺苷酸在腸道菌群介導的放療療效中發揮重要的介質作用。腸道菌群種類的變化可以影響肝癌術后的復發，有研究[71]發現肝癌根治術后1年復發組的有害菌屬高于無復發組。從這些研究可以看出，腸道菌群及其代謝物直接或間接地對肝臟產生影響，進而促進肝癌的發生與發展，甚至在肝癌術后復發以及預后中也有著一定的影響。
4 結論
腸道菌群在肝癌的發生發展過程中可以通過促進炎癥相關性損害和抑制抗腫瘤免疫力進而影響TME。宿主的免疫系統和腸道菌群之間的相互作用影響肝癌的生長和擴散[72]。總的來說，腸道菌群除了通過將腸道-肝臟軸作為紐帶，以代謝物質或者細胞信號通路的形式對肝臟產生影響之外，還作為TME的一個重要“調節器”，通過影響TME來誘導肝癌的發生發展，在腫瘤進展和預后中扮演著關鍵角色。
盡管對于腸道菌群在肝癌發生發展中的作用研究越來越深入，但肝癌相關細菌的作用機制仍需要進一步研究。腸道菌群、TME和癌細胞之間的相互關系，可以為肝癌患者的診斷提供新的思路，為治療提供新的靶點，期待未來從腸道菌群和TME中獲得針對肝癌的更精準的治療方法。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：鄭燕負責文獻檢索、論文撰寫與修改；徐齡聰和周永強參與論文修改及定稿；閆潔熙和李汛參與論文選題和設計并給予指導。
根據2020年的全球癌癥統計，肝細胞癌（簡稱“肝癌”）是第6大常見癌癥，也是第3大癌癥的常見死因[1]。肝癌的發生與發展通常由多種原因導致，它不僅取決于基因突變，也取決于腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）變化。TME可誘導腫瘤血管生成，激活腫瘤細胞，從而提高其侵襲和轉移能力[2]，促進免疫逃逸[3]，影響腫瘤細胞的能量代謝等[4]，這些作用共同促進了腫瘤的發生與發展。 既往研究[5]發現，腸道菌群是TME的重要調節因素且參與免疫調節，其失調可能導致TME重塑及免疫反應異常，從而促進腫瘤的發生。筆者現就腸道菌群對TME的作用、二者對肝癌發生發展的影響及腸道菌群作用于TME進而影響肝癌發生發展的最新研究作一綜述。
1 肝癌與TME的關系
1.1 TME
TME除了癌細胞外，由細胞成分及非細胞成分組成并富含血供。其中細胞成分包括成纖維細胞、內皮細胞、脂肪細胞、適應性和先天性免疫細胞等，而非細胞成分包括細胞外基質、趨化因子、細胞因子、生長因子、細胞外囊泡等[6]。 除此之外，近年研究[7]顯示，瘤內菌群也參與了TME的構成。有研究[8]發現，TME中的T細胞、成纖維細胞、自然殺傷（natural killer，NK）細胞、樹突狀細胞等多種細胞在腫瘤免疫治療中發揮重要作用。同時，TME還可與各種免疫細胞及其產物相互作用共同構成腫瘤免疫環境。抑制性免疫微環境是由抑制性免疫細胞、基質細胞、免疫調節細胞因子和信號級聯之間錯綜復雜的相互作用引起的。研究發現，免疫抑制性TME是腫瘤免疫逃逸的外部驅動因素，主要原因：① 免疫抑制性細胞活性增高，肝臟非實質細胞分泌免疫抑制性細胞因子，共刺激分子下調、T細胞衰竭等促進了腫瘤的免疫逃逸；② 不利于代謝的腫瘤微環境，對阻止腫瘤浸潤的免疫細胞產生了抑制；③ 腸道微生物群改變免疫微環境的狀態，促使腫瘤進展[9-11]。TME是一個復雜的生態系統，它與腫瘤細胞持續相互作用，在腫瘤的發生、發展以及治療中起著關鍵作用。
1.2 瘤內菌群的概念
瘤內菌群已被發現存在于許多腫瘤中，包括胰腺癌、結腸直腸癌、肝癌、食管癌、乳腺癌和肺癌[12]。它是指腫瘤組織內的細菌群落，是一種新的、完整的腫瘤成分，參與TME的構成。這些細菌可以在腫瘤發生、發展、轉移、耐藥等過程中發揮重要作用[7]。瘤內菌群主要存在于免疫細胞和腫瘤細胞中，它不僅與患者的預后相關[13]，并且具有診斷價值[14]。近年的證據表明，瘤內微生物的潛在來源可分為3類[15]：① 通過黏膜屏障來源。在腫瘤發生過程中，由于黏膜破壞，黏膜定植的微生物可能會侵入腫瘤。② 鄰近的正常組織來源。③ 血源性傳播來源。腸道微生物群可能通過血液運送到腫瘤部位，并通過受損的血管浸潤腫瘤。結直腸癌發生時，腸道菌群會破壞腸道血管屏障，進入血液循環，隨后在肝臟定植，誘導形成轉移前微環境，促進腫瘤肝轉移[16]。并且腫瘤內菌群大多位于細胞內，這就增加了它們通過細胞遷移以碎片或完整細胞的形式被運送到腫瘤或鄰近組織的可能性[17]，但也不能排除血管中的細菌直接感染腫瘤部位的可能性。除此之外，它們有一些共同特點[18]如：① 它們在腫瘤組織中的含量都很低，只有0.1%～10%的癌細胞攜帶細菌；② 瘤內菌群群落的多樣性較腸道菌群低；③ 它們主要寄生于細胞內。瘤內菌群的發現重塑了目前TME的概念，讓我們對腫瘤的微生態系統有了新的理解。
1.3 TME對肝癌的影響
TME通過多種方式促進肝癌的發生，不同的組成成分在肝癌的發生與發展中起著不同的作用。Sas等[19]通過闡述TME內部組成成分的促病功能來描述TME和肝癌細胞之間錯綜復雜的相互作用，例如T調節性淋巴細胞（regulatory T cells，Tregs）通過抑制細胞毒性CD8+ T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocytes，CTLs）和促進對腫瘤細胞的免疫耐受來參與肝癌的進展；腫瘤相關巨噬細胞通過促進癌細胞增殖、血管生成、播散、免疫逃避等多種機制促進腫瘤進展[20]；腫瘤相關中性粒細胞（tumor-associated neutrophils，TAN）通過釋放中性粒細胞胞外陷阱，分泌組織蛋白酶G來支持腫瘤生長，誘導肝癌細胞轉移； TME中的轉化生長因子-β是一把雙刃劍，在肝癌出現的初始階段促進抗腫瘤活性，但在肝癌進展期間有促腫瘤功能[19]。還有研究[20-22]發現，NK細胞參與了腫瘤的免疫逃逸，白細胞介素-6、信號轉導與轉錄激活因子3等細胞因子和趨化因子則導致了持續的炎癥相關損傷。協同抑制分子特別是細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4、程序性死亡受體1（programmed death 1，PD-1）和程序性死亡受體配體1的高表達與免疫系統衰竭和免疫耐受密切相關，促進了肝癌的免疫逃逸[19, 23]。另一方面，癌細胞與其微環境之間的相互作用激活和調動了具有免疫抑制特性的免疫細胞，進而導致抗癌反應被抑制[24]。同時，免疫細胞的浸潤導致趨化因子和細胞因子失衡，活性氧和活性氮生成增加，促進了肝纖維化和肝硬化的發展，并最終導致肝細胞的惡性轉化[25]。總體而言，肝癌的進展是由TME中不同的組成成分通過復雜的相互作用介導的。
TME還可通過其酸性條件來影響肝癌的發展。由于TME酸性過高具有一定的細胞毒性，可以篩選出具有更強適應性的腫瘤細胞，使其具有更高的惡性程度，所以TME的酸性程度對肝癌發展的惡性程度有著重要的影響[26]。
TME可以影響肝癌的腫瘤亞型，不同肝癌患者因其TME免疫組成的不同可以分為4個亞型，分別是C1型即免疫沙漠型（immune desert subclass），特點是缺乏啟動T細胞； C2型即免疫原型（immunogenic subclass），特點是腫瘤中有大量免疫細胞浸潤；C3型即先天免疫型（innate immune subclass），特點是激活了M2巨噬細胞從而促進腫瘤細胞免疫逃逸；C4型即間質型（mesenchymal subclass），特點是存在大量活化的成纖維細胞。這些亞型特點各不相同，預后也不同。可以通過識別肝癌患者的免疫亞型來制定個性化治療，從而改善患者預后，如針對C1型的患者可以應用將冷腫瘤轉化為炎癥腫瘤的細胞毒性和調節性藥物治療，C2型的患者更適合索拉非尼和抗PD-1藥物，C3型的患者則適合集落刺激因子-1抑制劑治療，而C4型的患者使用抗纖維化藥物（如NOX4抑制劑）可顯著提高免疫治療的療效[27]。
可以看出，TME在一定程度上影響了腫瘤的生長、侵襲、免疫逃逸和分型。因此，了解TME各成分對腫瘤細胞的作用有助于進一步了解肝癌的發生機制。
1.4 瘤內菌群與肝癌
通過對超過1 500例患者的腫瘤樣本分別進行多區域16S測序分析，結果發現不同類型的腫瘤具有不同的微生物群落[12]。在針對肝癌的研究中，一項研究[28]利用16S rRNA基因測序對20例肝癌樣本和16例對照樣本進行分析，結果顯示肝癌組織中可見幽門螺旋桿菌，這種細菌可能與肝臟中的致癌過程有關。在另一項研究[29]中，將28例原發性肝癌（primary liver carcinoma，PLC）樣本與相鄰正常組織樣本進行對比，發現具有抗腫瘤作用的細菌如蛋白質細菌、放線菌、類桿菌、固醇菌等在PLC組織中減少，且它們的豐度與PLC患者的預后呈線性相關。此外，Liu 等[30]還發現，肝癌細胞中微生物多樣性減少導致的肝內微生物群紊亂會引發肝星狀細胞活化和衰老，從而促進肝癌的發展。這些研究都反映出瘤內菌群可以影響肝癌的發展，而作為腫瘤的一個組成部分，瘤內菌群具有作為新型診斷或預后標志物的潛力。Poore等[31]通過對來自33種腫瘤的18 116份樣本進行全基因組和全轉錄組測序，最終在組織和血液中發現了可預測腫瘤類型的瘤內菌群特征。有研究[32]提供了通過檢測血液中瘤內菌群標志物并將其用作新的非侵入性診斷工具的可能性。但確定標志物是一個新的挑戰，因為瘤內菌群含量低，且要保證在檢測過程中避免被污染。因此，還需要更多的研究來了解瘤內菌群對腫瘤細胞的作用機制。
2 TME與腸道菌群
2.1 腸道菌群
隨著測序技術的不斷發展，微生物組學的研究成為了一個新的研究熱點。人體胃腸道中包含大約500～1 500個不同的細菌種類，稱為腸道菌群，它的數量約是人體細胞數量的10倍[33]。腸道菌群與多種疾病密切相關，如慢性炎癥、自身免疫、癌癥等[34]，在某種程度上，它也被認為是人體的“重要器官” [35]。腸道菌群包括細菌、古細菌和真菌，它們之間相互作用且與宿主共存并以代謝物、微生物組的模式識別、塑造適應性免疫系統等方式持續與宿主相互作用，影響宿主幾乎每一個生理活動[36]。健康腸道菌群的核心功能包括：編碼糖胺聚糖降解的基因[37]，發酵復合多糖和合成特殊脂多糖從而產生短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA） [38]和一些必需氨基酸的合成[39]，以及部分維生素的合成[40]和毒素的降解。研究[41]發現，將羅伊乳桿菌引入無菌小鼠腸道內促進了免疫細胞的產生，可見腸道菌群與宿主免疫力的維持密切相關。 腸道菌群與宿主免疫系統的相互作用促進了宿主的免疫平衡。不當的抗生素使用會引起腸道菌群失調，從而引發免疫紊亂，這種紊亂可能導致對腫瘤免疫監視的不足，從而引起或加劇腫瘤的發生和發展[42]。
2.2 腸道菌群在TME中的作用
腸道菌群和宿主免疫系統之間的相互作用維持了機體的免疫平衡，腸道菌群可以調節宿主的免疫系統，而宿主的免疫系統亦能夠對潛在的有害菌群做出適當的反應。然而，這種平衡的擾亂和菌群的失調會導致TME的改變，從而促進癌前病變發展為腫瘤[43]。腸道菌群可以調節腸上皮屏障的造血和非造血成分，激活原代和次級淋巴器官，最終調節TME。這種免疫介導的相互作用和集體反饋回路被定義為免疫腫瘤學微生物組軸[44]。
腸道菌群和宿主免疫系統之間的相互作用增強了TME與更廣泛的系統微生物-免疫網絡相互作用的可能性。Yang等[45]發現，腸道菌群的代謝產物如SCFA、脂多糖等對TME和腫瘤免疫抑制治療有影響；中性粒細胞在腫瘤和TME的介導下可以發生表型和功能的重塑。具有前腫瘤表型的TAN參與腫瘤進展的多種過程，包括腫瘤的發生、增殖、轉移、血管生成以及免疫抑制[46-47]。中性粒細胞與TME之間的相互作用加速了腫瘤的進展，而中性粒細胞的動態平衡受到腸道菌群的調控。Qiu 等[8]則在其研究中指出，Treg聚集在TME附近，具有免疫抑制作用，特定的腸道菌群誘導Treg改變TME，從而延緩腫瘤的發生，并且腸道菌群可以維持腸道上皮細胞的完整性，有利于降低腫瘤的發病率。Schneider等[48]發現，腸道菌群直接影響小鼠的肝臟炎癥微環境，不利的菌群通過促進髓源性抑制細胞抑制CD8+ T細胞來促進肝病的進展；除此之外，實驗還發現腸道菌群可以通過調節整個宿主的免疫環境，炎癥反應、代謝等因素從而影響TME的重塑、進而影響局部和遠處的腫瘤。這些發現表明腸道菌群正在成為TME的一個重要調節因素，微生物群治療可能成為腫瘤治療新的靶點。
3 腸道菌群與肝癌
3.1 腸-肝循環
腸道-肝臟軸是指腸道及其微生物群與肝臟之間的雙向關系，受環境因素、飲食、遺傳等因素影響[49]。腸道-肝臟軸在營養物質代謝和細菌代謝物的生物轉化以及免疫調節中起著重要的作用，一個完整的腸道-肝臟軸依賴于完整的腸道屏障、健康的腸道菌群和正常的肝功能[50]。腸道菌群和肝臟通過門靜脈相互作用，門靜脈將細菌及其代謝產物帶到肝臟，而肝臟將膽汁和抗體排入到腸道[49]。研究[51]發現，膽汁酸除了與核受體相互作用調節代謝功能外，還對腸道菌群的組成和腸道屏障功能進行調節。 腸道菌群及其代謝產物通過影響膽汁酸的去共軛[52]、脫羥基[53]、氧化[54]以及異構化[55]過程來影響膽汁酸組成和次生膽汁酸合成，豐富了膽汁酸的多樣性。而膽汁酸可以刺激具有膽汁酸代謝酶的細菌生長，抑制對膽汁酸敏感的細菌生長，從而維持腸道菌群平衡和腸道屏障功能，防止細菌遷移[56]。除此之外，膽汁酸還會影響腸道上皮細胞的完整性和黏膜免疫反應，從而間接調節腸道菌群的組成[57]。換句話說，腸道菌群及其代謝產物影響膽汁酸的合成，而膽汁酸則能影響腸道菌群的組成[49, 58]。
隨著對腸道微生物組的組成和功能、腸道屏障的功能、膽汁在腸-肝循環中作用研究的不斷深入，腸道-肝臟軸紊亂在肝癌發病機制中的作用才逐漸被人們認識[59-60]。腸道-肝臟軸紊亂包括腸道菌群改變、腸道屏障損傷和損傷導致的滲透性增加，以及膽汁酸在腸腔內水平的變化[59]。腸道屏障損傷會導致細菌或其產物從門靜脈進入肝臟，從而引起或加重一系列慢性肝病的發展，例如引發肝癌的獨立危險因素肝硬化[49]。
3.2 腸道菌群對肝癌的影響
與肝臟和腸道之間存在持續相互作用的結論一致，肝癌的發展與腸道菌群的失調和易位有關。而腸道菌群失調與腸道屏障受損、微生物群多樣性減少、某些不利細菌過度生長及缺乏有益菌群有關[61]。菌群的失調會影響參與維持腸道穩態的免疫原性物質的含量，同時也會改變細胞內緊密連接，從而增強危險信號與免疫細胞的相互作用并促進慢性炎癥，這些改變導致受影響的個體更易發展為肝癌[60]。
越來越多的證據表明，腸道菌群及其衍生代謝物、免疫系統和肝臟之間的相互作用在肝癌的發病機制中起著重要作用[50, 62-63]。在肝癌中，TME中的基質和免疫細胞與肝癌細胞的相互作用可以調控癌性轉錄程序，而腸道菌群可以通過系統或局部作用對TME進行調節。與肝細胞不同，腸道菌群會隨環境等因素的改變而改變，從而影響到宿主與菌群的相互作用。當腸道-肝臟軸紊亂時，會誘導肝臟疾病的發生，一些特定的腸道微生物也可以通過腸道-肝臟軸促進肝癌的形成。例如有研究發現，腸道菌群失衡可以通過調節色氨酸的代謝以及上調膽固醇調節元件結合蛋白2來促進肝癌的發生[64]。 Huang等[65]學者發現，腸道菌群可以通過血清膽汁酸調節腫瘤免疫微環境，這種調節與肝癌的不良臨床結局顯著相關，并且腫瘤的微生物相關轉錄物可以解釋一部分腸道菌群促進肝癌形成的機制。Ren等[66]通過對比早期肝癌、肝硬化以及健康患者的糞便，鑒定了微生物標志物并構建了肝癌分類器，提出腸道菌群靶向生物標志物可以成為早期診斷肝癌的非侵入性工具。 Yang等[67]關注乙型肝炎病毒-肝癌患者口腔-腸道微生物組診斷潛力，通過前瞻性匹配人群系統的縱向隊列研究介紹了肝臟腫瘤與口腔-腸道軸之間的微生物關系。該研究描述了一種獨特的微生物組特征，這種微生物組特征在對肝癌進行檢測時具備獨特的特異性，并與目前的生物學標志物互補，認為這種微生物物種組除了用于早期診斷外，還可能與肝癌發生有關。還有研究[68]發現，腸道菌群及其代謝物可以影響宿主的致癌細胞信號通路，導致其激活或上調，特別是Wnt/β-catenin通路，而β-catenin信號的改變可以促進c-MYC、CyclinD-1等致癌基因的轉錄，誘導肝癌的發展。
除此之外，腸道菌群對肝癌的治療也有影響。Zimmermann等[69]通過測量76種不同的人類腸道細菌代謝271種口服藥物的能力，發現腸道菌群可以通過代謝調節藥物敏感性從而影響肝癌的治療。Li等[70] 利用高通量測序技術在多種基因敲除小鼠中發現腸道菌群通過影響樹突狀細胞中cGAS-STING-IFN-I信號通路調控機體CD8+ CTL適應性免疫應答，從而影響肝癌放療療效，并提出菌群中廣泛存在的第二信使環二腺苷酸在腸道菌群介導的放療療效中發揮重要的介質作用。腸道菌群種類的變化可以影響肝癌術后的復發，有研究[71]發現肝癌根治術后1年復發組的有害菌屬高于無復發組。從這些研究可以看出，腸道菌群及其代謝物直接或間接地對肝臟產生影響，進而促進肝癌的發生與發展，甚至在肝癌術后復發以及預后中也有著一定的影響。
4 結論
腸道菌群在肝癌的發生發展過程中可以通過促進炎癥相關性損害和抑制抗腫瘤免疫力進而影響TME。宿主的免疫系統和腸道菌群之間的相互作用影響肝癌的生長和擴散[72]。總的來說，腸道菌群除了通過將腸道-肝臟軸作為紐帶，以代謝物質或者細胞信號通路的形式對肝臟產生影響之外，還作為TME的一個重要“調節器”，通過影響TME來誘導肝癌的發生發展，在腫瘤進展和預后中扮演著關鍵角色。
盡管對于腸道菌群在肝癌發生發展中的作用研究越來越深入，但肝癌相關細菌的作用機制仍需要進一步研究。腸道菌群、TME和癌細胞之間的相互關系，可以為肝癌患者的診斷提供新的思路，為治療提供新的靶點，期待未來從腸道菌群和TME中獲得針對肝癌的更精準的治療方法。
重要聲明
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