食管癌的微生物群组成与治疗预后

前  言

人体含有数万亿的微生物。存在于人体表面的微生物及其集体遗传物质的总和被称为人体微生物组。存在于特定解剖生态位中的许多不同微生物物种的整体通常被称为“微生物群”，如“皮肤微生物群”或“食管微生物群”。食管中的细菌数量估计为10*10个，包括需氧菌和厌氧菌，而结肠中主要有10个厌氧菌。

几种食管疾病与微生物群组成的变化有关。在反流性食管炎和巴雷特食管中，已观察到链球菌物种丰度下降和革兰氏阴性细菌增加。食管腺癌中，总体微生物多样性减少，厚壁菌门减少，变形菌门和发酵乳杆菌增加已被报道。在鳞癌(SCC)中观察到的微生物群变化包括链球菌的减少和有核梭杆菌的增加。此外，一些证据表明，口腔菌群与固有的微生物群组成相当，并指向口腔微生物群与食管疾病之间的联系。其次，胃疾病包括胃炎、消化性溃疡和不同阶段的胃癌，都与胃微生物群组成的变化有关。

除了这些观察，手术结果还与特定的微生物群特征有关。目前局部晚期食管癌的治疗包括三种治疗方式:食管癌切除术、放化疗。吻合口瘘仍然是最可怕的并发症之一，导致再次手术和延迟出院的风险增加，导致并发症和住院费用的大幅增加。此外，据报道，住院死亡率和疾病复发有所增加。70多年来，人们一直认为微生物会影响吻合口愈合。这一概念现在重新引起了人们的兴趣，这主要是由于最近研究中应用的基于DNA的微生物群分析技术的进步，与传统培养方法相比，这些技术提供了对微生物群组成的更深入的了解。微生物群在吻合口瘘发生中的作用的证据来自动物研究和临床结直肠研究，这增加了人们关于微生物群对食管手术结果的潜在影响的兴趣。

除了微生物组成和治疗并发症之间的联系外，一些研究表明，食管癌的微生物组成和(长期)疾病结局之间存在相关性。在接受三联疗法后，至少24个月的随访后，约35%的患者出现肿瘤复发。在结直肠手术中，已经证明在手术后的肠腔中可以检测到癌细胞，位于环形吻合器和吻合处的缝合线上同样的现象也可能发生在食管手术中。肠道微生物群的特定改变可能会导致微环境促进这些脱落的癌细胞的播种。这些机制是否真的促进癌症复发仍有待探索。

本系统综述的目的是提供有关食管癌治疗后微生物群与预后之间关系的文献的结构化概述。该研究涉及(i)肿瘤对(新)辅助化疗(无线电)治疗的反应，(ii)短期手术相关并发症(即感染并发症和吻合口漏)，以及(iii)长期肿瘤结局(即复发和生存)。这为未来的研究提供了指导，并可能导致有针对性的干预措施的发展，以控制食管癌患者的微生物群组成，改善食管癌患者的短期和长期预后。

摘  要

目的

食管微生物群在食管癌治疗中的作用正在重新引起人们的兴趣，这主要是由新的基于DNA微生物群分析技术驱动的。本系统综述的目的是提供食管癌治疗结果(包括肿瘤对(新)辅助化疗(放疗)治疗的反应、短期手术相关并发症和长期疗效)与食管癌治疗结果之间可能关联的当前文献的概述。

方法

两名独立研究人员对文献进行了系统综述，检索了文献数据库，并选择了相关文章。纽卡斯尔-渥太华量表用于评估纳入研究的质量。

结果

目前的证据指向食管癌治疗结果与微生物群之间的联系，并证明进一步的研究是正确的。个体食管菌群的筛选是否可用于识别和选择有不良结局倾向的患者，尚需进一步研究。这可能会导致基于微生物群的干预措施的发展，以优化食管微生物群的组成，从而改善食管癌患者的预后。

讨  论

本系统文献综述描述了食管癌患者微生物群组成与治疗结果之间关系的有限可用数据。只有5项研究评估了这种关联，其中4项研究被认为质量良好，其中3项研究是由同一研究小组进行的。不能排除研究人群的重叠。然而，这几项研究指出微生物群组成和治疗结果之间可能存在联系。考虑到化疗反应，两项研究发现高瘤内核状核糖体水平与较低的新辅助化疗反应率之间存在潜在联系。只有一项小型研究关注手术并发症，但没有发现食管微生物群与吻合口瘘或肺炎之间的联系。考虑到长期的肿瘤结果，高水平的F. nucleatum，低丰度的变形菌门和高丰度的普雷沃氏菌和链球菌似乎与缩短的生存期相关。目前的证据是有限的，但这些有趣的结果证明了进一步的研究，以阐明食管癌治疗中的微生物群的作用。

Yamamura等使用体外共培养试验研究了F. nucleatum可能影响SCC细胞系的化学抗性的机制。利用透射电子显微镜和激光扫描共聚焦显微镜观察F. nucleatum侵入SCC细胞并作为细胞内病原体存活的能力。在有核梭杆菌存在的SCC细胞中加入多西他赛、顺铂和5-氟尿嘧啶，相比于在没有核梭杆菌存在的SCC细胞中加入这些化疗药物，SCC细胞的增殖显著提高，这表明核梭杆菌诱导的化疗耐药。此外，作者在F. nucleatum共培养的SCC细胞株中检测到多种自噬诱导或促进蛋白(LC3, LC3B-II, ATG7和Beclin-1)的上调。由于自噬可以通过抑制自噬来逆转F. nucleatum的化疗耐药，作者认为自噬在F. nucleatum诱导的化疗耐药中起着关键作用。在人结直肠癌细胞系中，观察到相似的自噬促进机制，相似的信号蛋白(ATG7, LC3和LC3-ii)，以及类似的奥沙利铂和5-FU耐药性。

只有一项研究涉及食管癌手术的近期并发症，其中没有观察到食管微生物群与并发症之间的直接联系。小样本量(n=55例，其中10例发生吻合口瘘，仅2例发生肺炎)和异质性人群(EAC、SCC和良性疾病)可能是导致这一阴性结果的原因。在这方面缺乏更多的负面研究结果，当然可能是发表偏倚的结果。相反，在结直肠癌研究中观察到一些有趣的发现:在围手术期收集的结直肠粘膜活检中，低微生物多样性和相对丰富的Lachnospiraceae和拟杆菌科与发生吻合口渗瘘的较高风险相关。这一发现的潜在机制是缺乏多样性可促进致病菌过度生长，导致吻合口瘘。

食管微生物群如何影响肿瘤的长期预后仍有待阐明。Yamamura等观察到食管癌组织中“细胞因子-细胞因子接收相互作用通路”的富集，其中CCL20是上调最多的趋化因子。CCL20在F. nucleatum阳性肿瘤组织中的表达明显高于F. nucleatum阴性组织。作者强调了核状核糖体作为预后生物标志物的潜力，并提出有可能通过抗生素治疗来调节它，以改善食管切除术后的预后。

几种形式的偏倚可能影响了纳入研究的结果。首先，样本量很小。接下来，五分之三的研究只评估了一种细菌，即F.nucleatum，而不是完整的食管微生物群，后者由至少150种不同类型组成。虽然病理生理学研究已经表明了该物种的相关性，但核形梭菌水平与较差的化疗反应和生存之间的联系可能是次要的，食管微生物群组成的其他更相关的变化。最后，有几个因素可以影响食道微生物群的组成，如年龄、烟草使用、药物、抑酸疗法39和饮食。在解释微生物群数据时应考虑这些因素，并在必要时予以纠正。这些因素大多未在纳入的研究中报道。尽管Liu等排除了术前2个月使用抗生素的患者，Reddy等报道所有患者术前都使用了头孢唑林或万古霉素，但其他研究组没有提供抗生素使用的数据。此外，在任何研究中都没有对潜在的(其他)微生物群影响因素进行校正。

食管菌群研究的另一个挑战是获得能够真实反映食道菌群的样本。为了使用微生物群作为疾病(病程)的预测或诊断标记，样本采集也应该是实用的和患者友好的。这篇综述中描述的所有研究都在术中收集了食管组织，这可能准确地代表了食管微生物群的组成，因为这规避了内镜获得的样本污染的风险，但显然是高侵入性的。可供选择的方法是内镜和非内镜取样方法，但存在口腔污染的风险，其特征是细菌浓度比食管高得多。除了取样方法外，组织的保存条件也会对微生物区系的研究结果产生很大影响。在其中的三个研究中，F. nucleatum qPCR对FFPE样品进行了检测。这种保存方法可能不会影响单个细菌种类的检测，但在分析整个菌群分布时可能会影响结果。

回顾的研究中使用了两种不同的分析技术:qPCR和16S rRNA测序。Yamamura及Liu等使用特异性qPCR检测肿瘤组织中的F.nucleatum水平。该方法针对预先定义的细菌物种，并测量样品中该物种DNA的绝对数量。这种方法的一个局限性是只检测到有核梭菌，而不是完整的食管菌群。Reddy和Liu使用16S测序进行微生物区系分析。该技术基于16S核糖体rDNA序列中的细菌物种特异性差异。由于所有细菌都含有至少一种rDNA等位基因，因此有可能获得整个微生物群的概况，并比较样品中细菌物种的相对丰度。16S/下一代测序(最终由宏基因组学补充)和F.nucleatum水平的检测相结合，可以提供食管微生物群的更完整的图像，并可能有助于识别与治疗反应相关的特定微生物标记。这些结果有助于进一步认识食管癌的发病机制和治疗反应。

下一步可能是通过靶向抗生素、益生菌或益生元(组合)来个性化地修改微生物群。窄谱抗生素可以消除或抑制不良微生物，益生菌可能引入缺失的微生物成分，益生元是功能性食品成分，可能通过刺激有益微生物的增殖来改变胃肠道微生物群的组成和/或活性。对食管癌患者术前粪便菌群组成的纵向评估发现，由于新辅助用药顺铂、多西他赛和5-FU，肠道菌群发生了显著变化。在新辅助化疗周期中给予合生素，包括益生菌和益生元的组合，可能通过恢复肠道菌群组成来减少这些影响，而不会显著影响临床缓解率。考虑到术后并发症，一项研究评估了围手术期使用特定的不可吸收抗生素减少肠道微生物群中变形菌群数量的效果，但这并不影响吻合口瘘率。Tanaka等观察到，围手术期使用合生素可使粪便菌群达到良好的平衡，但这并没有导致感染并发症的显著减少。