化疗中肠道微生物组的新证据：临床回顾

编译：微科盟听雪斋，编辑：微科盟茗溪、江舜尧。

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导读  

本文综述了肠道微生物组与CTX之间的关系以及CTX对肠道微生物组的影响。在电子数据库Medline、PubMed和ScienceDirect中进行了文献搜索，搜索“癌症”、“化疗”和“微生物组/微生物群”。本文选择了相关文献进行研究。选择17项研究对象为结直肠癌（CRC；n=5）、急性髓系白血病（AML；n=3）、非霍奇金淋巴瘤（n=2）、乳腺癌（BCa；n=1）、肺癌（n=1）、卵巢癌（n=1）、肝癌（n=1）和其他各种癌症（n=3）。七项研究评估了肠道微生物组与CTX之间的关系，在CTX之前（n=3）和之后（n=4）收集的粪便样本表明，肠道微生物组与CTX的功效和毒性相关。其他十项前瞻性研究评估了CTX在治疗期间的影响，发现CTX调节癌症患者的肠道微生物群，并且CTX引起的失调与AEs有关。CTX对肠道微生物群产生不利影响，导致生态失调，并与CTX结果和不良事件相关。目前的证据为临床医生、癌症幸存者和公众提供了肠道微生物组的见解。需要更多的研究来更好地理解和改善CTX对肠道微生物群的影响。

 论文ID

 原名：Emerging Evidence of the Gut Microbiome in Chemotherapy: A Clinical Review 

译名：化疗中肠道微生物组的新证据：临床回顾

期刊：Frontiers in Oncology

IF：6.244

发表时间：2021.9.16

通讯作者：Byeongsang Oh

通讯作者单位：澳大利亚皇家北岸医院；北悉尼马特医院；澳大利亚悉尼大学；美国勘萨斯大学医学中心 

DOI号：10.3389/fonc.2021.706331 

综述框架图

主要内容

我们从三个电子数据库（Medline、PubMed和ScienceDirect）中确定了17项研究，并纳入本综述（表1）。

表1 化疗结果中的肠道微生物组。

↑，增长；↓，减少；NS，不显著；∞，协会；AML，急性髓系白血病；CV，变异系数；BCa，乳腺癌；CRC，结直肠癌；RCC，肾细胞癌；NSCLC，非小细胞肺癌；HSCT，造血干细胞移植；PFS，无进展生存率；OS，总体生存率；AEs，不良事件；CID，化疗所致腹泻；qPCR定量聚合酶链反应；qRT/PCR，实时定量聚合酶链反应；DGGE，变性梯度凝胶电泳；dHPLC，变性高效液相色谱法；PCR-DGGE，聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳；5-FU5-氟脲嘧啶；FOLFIRI方案[伊立替康、亚叶酸和5-氟尿嘧啶、卡培他滨加奥沙利铂（CapeOx），联合5-氟尿嘧啶（FU）-亚叶酸治疗加伊立替康（FOLFIRI方案）或奥沙利铂（FOLFOX方案），XELOX方案[卡培他滨和奥沙利铂]。微生物群研究中使用术语的定义。α-多样性：给定样本中分类群分布的数量和均匀性。β-多样性：一个样本到另一个样本的分类群多样性差异，即两个不同样本中不相同（或分布不相似）的分类群数量。16S rRNA基因：用于细菌鉴定的标记基因，包含进化保守的通用和可变区域。操作分类单元（OTU）：由几乎相同的序列组成的集群（例如，97%的相似性），通常用于微生物群研究，而不是“物种”。16S rRNA基因测序：16S rRNA标记基因测序。宏基因组测序：对整个宏基因组（样本中的所有遗传物质）进行测序，还可以分析微生物组的功能能力。

  1 临床研究的特点

17项选定的研究共包括742名患者，每个研究的参与者范围为8-126人。研究的癌症包括大肠癌（n=5）、急性髓细胞白血病（n=3）、基底细胞癌（n=2）、非霍奇金淋巴瘤（n=2）、肺癌（n=1）、卵巢癌（n=1）、肝癌（n=1）和各种其他类型的癌症（n=3）。其中在中国进行了6项研究，在美国进行了3项研究，在法国进行了2项研究，在日本进行了2项研究，在奥地利，澳大利亚和以色列各进行了1项研究。CTX总剂量、CTX药物类型和CTX干预时间在不同研究中有所不同。本综述中包括的研究设计和个体研究的主要结果是多样的。

3项研究评估了肠道微生物组与CTX结果之间的关系[对CTX和AEs的反应、体重增加、PFS和OS]，以及CTX前收集的粪便样本。

11项研究多次收集粪便样本（在CTX之前、期间和/或之后），并评估CTX对肠道微生物群的影响以及肠道微生物群与CTX相关不良事件之间的关系，包括感染风险、腹泻和抗生素的影响。

在对接受放化疗（CRT）的癌症幸存者进行的研究中，2项研究评估了肠道微生物组与CTX相关不良事件之间的关系[对复发和腹泻的恐惧]，而2项研究评估了CTX对肠道微生物组的影响[低剂量与高剂量CTX，手术与手术加CTX]在CTX后收集粪便样本。

15项研究采用16S核糖体RNA（16S rRNA）基因测序方法分析肠道微生物群概况，2项采用宏基因组测序，1项采用定量实时聚合酶链反应（qRT/PCR）研究，另一项采用qPCR和变性梯度凝胶电泳（DGGE）研究。有趣的是，对16S rRNA基因测序区域的分析在不同的研究中有所不同：V3-V4（n=3），V4（n=4），V4-V5（n=5），V5-V6（n=1），qRT/PRC（n=1）和qPCR/PCR-DGGE（n=1）。

  2 CTX前的肠道微生物组与CTX的结果有关，包括疗效和毒性

3项研究评估了肠道微生物组的基线组成和多样性与CTX结果之间的关系。2项研究报告肠道微生物组的组成和多样性与CTX的疗效有关，1项研究发现肠道微生物组的组成和多样性与体重增加有关。

最近的1项研究检查了肺癌患者（n=63）的基线肠道微生物组与CTX结果之间的关系，发现基线肠道微生物组与CTX和AEs的反应相关。变形链球菌和铅黄肠球菌的相对丰度在应答者中较高（p<0.05），而包括乳明串珠菌和惰性真杆菌在内的11种肠道细菌在非应答者中富集（n=31）（p<0.05）。此外，拟杆菌、瘤胃球菌sp_5_1_39BFAA和阴道嗜血杆菌的相对丰度与CTX的严重不良事件相关。

最近1项针对BCa和妇科癌症患者（n=35）的研究评估了使用辅助CTX治疗的患者肠道微生物组与体重增加之间的关系。研究发现，预处理粪便样本中较高的α多样性和丰富的微生物组分与CTX后的体重增加有关。

此外，来自治疗后体重增加患者的治疗前样本的粪便微生物群移植（FMT）在无菌瑞士韦伯斯特小鼠中诱导了肥胖、葡萄糖不耐受、不良脂质变化和炎症变化。这些结果表明，肠道微生物组正在介导接受CTX作为辅助治疗的妇女的代谢变化，但需要在更大的患者队列中进行进一步检查。

一项创新性研究检查了肝细胞癌患者（n=32）在CTX期间使用抗生素的效果，发现在CTX之前和期间使用抗生素（碳青霉烯类）与不良PFS和OS相关（碳青霉烯类+中位PFS比 不添加中位PFS; 78天比154天，p=0.0053；中位OS，177天比475天，p=0.0003）。值得注意的是，在这项研究中，有报道称CTX前粪便样本中布劳特氏菌的相对丰度与PFS和OS呈正相关，而氨基酸球菌的丰度与OS呈负相关。研究还发现，在CTX前接受过碳青霉烯类药物治疗的患者，痘痘的发生率较低。

另一项研究比较了四组肠道细菌的组成，即健康对照组（n=33）与诊断为结直肠癌的患者（n=17）与结直肠癌合并手术的患者（n=5）与结直肠癌合并CTX的患者（n=14）。本研究报告，在属水平上，在接受CTX治疗的大肠癌患者中观察到了普氏菌和普通拟杆菌，但在其他3组中没有观察到。此外，尽管在属水平上未检测到，但与其他3组相比，接受CTX治疗的大肠癌患者肠道微生物组的α多样性较低，而接受手术的大肠癌患者肠道微生物组的α多样性较低。

  3 CTX对肠道微生物组的影响：化疗对肠道微生物组多样性和组成的影响 3.1 肠道微生物组和CTX结果

10项研究检验了CTX对接受CTX患者肠道微生物群的影响；3例为急性髓系白血病，2例分别为大肠癌、非霍奇金淋巴瘤、混合型癌症，1例为卵巢癌患者。

3.2 结直肠癌（CRC）

对大肠癌患者进行的两项研究报告了CTX前后肠道微生物组的变化。一项研究考察了3种保守性CTX方案（FOLFIRI（n=11）与FOLFIRI方案加西妥昔单抗（n=4）与XELOX方案（n=15））对肠道微生物组的影响，发现对肠道微生物组的影响因CTX给药方案而异。也就是说，本研究报告了粪杆菌、梭状芽孢杆菌、考拉杆菌、腐质霉属和红酵母的相对比例降低，假丝酵母、Magnusiomyces、Tremellomycetes、双足囊菌科、酵母菌科、香菇属，接受FOLFIRI方案治疗的晚期结直肠癌患者马拉色菌和香菇属增多。与单独使用FOLFIRI方案的患者相比，使用FOLFIRI方案联合西妥昔单抗治疗的晚期结直肠癌患者的腐质霉属、红酵母和Magnusiomyces的比例降低，而假丝酵母、Tremellomycetes、双足囊菌科、酵母菌科、马拉色菌和香菇属的比例增加。在术后接受XELOX方案治疗的结直肠癌患者中，韦荣氏球菌、腐质霉属、Tremellomycetes和马拉色菌的丰度增加。在另一项针对II-IV期结直肠癌患者（n=43）的研究中，每个治疗周期后收集了5次粪便样本，并报告CTX后拟杆菌与厚壁菌、拟杆菌、Bilophila Comamonas、柯林斯氏菌、Butyricimonas、埃格特菌和厌氧菌的比例增加，摩根氏菌、Pyramidobacter、变形杆菌、大肠杆菌志贺菌的比例减少。

3.3 急性髓系白血病

三项研究评估了急性髓细胞白血病患者肠道微生物组的预测价值及其与感染风险的关系。尽管这些研究是由同一研究团队进行的，但据报道，肠道微生物组的相对丰度与感染风险之间的关联在不同的研究中有所不同，而感染风险与肠道微生物组的α多样性之间的关联在两项研究中是一致的。一项研究（n=34）报告，CTX前较低的α多样性和富集的狭窄单胞菌与AML患者的感染风险相关。他们还报告说，在CTX期间和之后，微生物组的α多样性降低，布劳特氏菌、普氏菌、纤毛菌减少，但乳酸杆菌属水平增加。随后对AML患者（n=55）进行的一项研究报告，患者内α多样性的时间变异性增加以及富集的葡萄球菌、链球菌、阿克曼菌、Subdilogranulum和假丁酸弧菌与感染风险相关。第三项大样本研究（n=97）报告，在基线检查时，较高的α多样性（危险比[HR]，0.36；95%置信区间[CI]，0.18–0.74）和紫单胞菌科的相对丰度（HR，0.36；95%置信区间，0.18–0.73）与中性粒细胞减少期间保持无感染的概率增加相关。本研究报告，使用抗生素（碳青霉烯>72小时）除了降低α多样性和梭状芽孢杆菌、瘤胃球菌科和卟啉单胞菌科相对较低的丰度外，还增加了感染风险。

3.4 非霍奇金淋巴瘤

两项研究检查了接受骨髓移植（BMT）一个疗程调节CTX的患者中CTX对肠道微生物组的影响，发现CTX改变了肠道微生物组的多样性和组成。

早期的一项小样本研究（n=8）报告了α多样性的显著降低以及与胃肠道毒性相关的肠道微生物组组成的改变，即粪杆菌、双歧杆菌减少，类杆菌、变形杆菌和大肠杆菌增加。同一研究人员随后进行的一项研究将CTX前后患者（n=28）的粪便样本与肠道微生物组的多样性和组成进行了比较。他们报告，在属水平上，瘤胃球菌、 颤螺菌、布劳特氏菌、毛螺菌、罗斯氏菌、 多尔氏菌、粪球菌、厌氧菌、梭状芽孢杆菌、柯林斯氏菌、Adlercreutzia和双歧杆菌的丰度显著下降。

3.5 卵巢癌

一项研究评估了卵巢癌患者手术前后肠道微生物组的变化，与手术加CTX相比。这项研究发现，手术后拟杆菌和厚壁菌的丰度显著降低，而变形杆菌的丰度显著增加。有趣的是，手术前后CTX的比较发现，CTX后拟杆菌和厚壁菌的丰度增加，而蛋白细菌的丰度减少。

此外，某些形式的厌氧菌，如拟杆菌、柯林斯氏菌和布劳特氏菌在CTX后显著增加。

3.6 混合型癌症

早期的两项研究探讨了CTX对被诊断患有各种癌症的人肠道细菌的影响。一项研究检测了与CTX诱导腹泻（CID）相关的肠道细菌的作用。他们比较了患有CID的癌症患者和健康对照组的肠道细菌，发现患有CID的患者的乳酸杆菌属、双歧杆菌属、拟杆菌属和肠球菌属减少，大肠杆菌和葡萄球菌属增加。

另一项类似的研究比较了CTX后患者与健康组之间的差异，发现CTX后患者的α多样性降低，梭菌群IV和XIV、拟杆菌、双歧杆菌、梭菌群IV减少。此外，本研究还调查了接受CTX联合抗生素治疗的患者与未接受CTX治疗的患者肠道细菌的差异，发现接受抗生素治疗的患者体内存在大量艰难梭菌。在这两项研究中，粪便样本使用常规培养技术和qRT PCR进行分析，而本综述中的其他研究使用下一代测序（NGS）和包括16S rRNA测序和宏基因组学在内的先进技术进行分析。

4 有CTX病史的癌症幸存者的肠道微生物组

四项研究检查了接受CTX治疗的患者的肠道微生物组与癌症存活率之间的关系。在CTX术后随访时收集粪便样本，并检查肠道微生物组与CTX术后相关不良事件之间的关系。两项研究考察了CTX对肠道微生物群的影响（低剂量与传统剂量的CTX和PFS，手术与手术加CTX，另外两项研究评估了CID与CTX后复发恐惧之间的关系。

4.1 化疗诱导腹泻（CID）：微生物组与CID相关

早期的一项研究探讨了肠道微生物组与CID之间的关系（完成了8个周期的CapeOX方案：卡培他滨（1000 mg/m2，每日两次）联合奥沙利铂（每3周130 mg/m2）在诊断为III期大肠癌的患者中，本研究发现，与对照组相比，在CID中使用CTX后，肠道微生物群落丰富度和多样性较低（p<0.05）。该研究还报告，在物种水平上，有CID和无CID的大肠癌患者的75种微生物存在显著差异，并确定肺炎克雷伯菌是CID患者肠道微生物群中最主要的物种。

4.2 低剂量与常规剂量：微生物组与PFS相关

最近的一项研究检查了CTX（低剂量节律性卡培他滨（n=15）与常规剂量（n=16））对诊断为HER2阴性转移性乳腺癌妇女肠道微生物组的影响，发现β多样性（未加权的unifrac指数）节拍器组的PFS显著低于常规剂量组（p=0.025）。此外，他们发现肠道细菌成分为Slackia的患者的PFS中位数显著缩短（9.2个月比32.7个月，p=0.004），而与未患此病的患者相比，患有卵形布劳特氏菌的患者PFS显著延长（32.7个月比12.9个月，p=0.013）。在门水平上，节律组中蓝藻的主要成分显著较低，而拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门在组间相似。此外，在属水平上，巨单胞菌和f. Mogibacteriaceae显著富集，布劳特氏菌和o_Streptophyta显著富集节拍器组的心率减慢。

4.3 担心癌症复发：微生物组与FCR相关

最近的一项研究对有CTX病史（n=57）和无CTX病史（n=60）的浸润性乳腺癌患者的肠道微生物群和FCR之间的关系进行了研究。有趣的是，该研究发现，有CTX和FCR病史的女性，α多样性较低，厚壁菌门的相对丰度较低（p=0.03）。在门水平上，类杆菌的相对丰度较高（p=0.04），拟杆菌的相对丰度较高（p<0.01），毛螺菌（p=0.03）和瘤胃球菌的相对丰度较低（p=0.02）。在属水平上，与FCR相关，而在诊断为浸润性乳腺癌且无CTX病史的妇女中没有显著相关性。

4.4 大肠癌患者手术加CTX与手术：CTX可能影响肠道微生物组

一项研究比较了四组的肠道细菌组成，即健康对照组（n=33）与诊断为结直肠癌的患者（n=17）与结直肠癌合并手术患者（n=5）与结直肠癌合并CTX患者（n=14）。本研究报告，在属水平上，仅在接受CTX治疗的大肠癌患者中发现韦荣氏球菌和殊异韦荣氏球菌，而在其他三组患者中未发现。此外，尽管在属水平上未检测到，但在接受CTX治疗的大肠癌患者中，另外两种种属富集，包括普氏菌和普通拟杆菌，而与其他三组相比，接受手术的大肠癌患者肠道微生物组的α-多样性较低。

5 抗生素的使用

通常是前瞻性研究，七项研究收集了参与者使用抗生素的数据。三项AML研究和两项非霍奇金淋巴瘤研究在化疗前和化疗期间使用抗生素作为预防，一项研究在化疗前和化疗期间使用抗生素。一项研究考察了使用抗生素的CTX与不使用抗生素的CTX之间的差异，结果表明，使用CTX时，梭菌群IV和XIV的α多样性降低，而群IV多样性尤其受到抗生素的影响。

在研究这种关系的7项研究中，有两项研究排除了招募期间的抗生素使用者，一项研究包括了在CTX之前但没有在CTX期间使用抗生素的参与者，而另一项研究包括了在CTX之前和期间使用抗生素的参与者。

讨论

当前综述的意义在于，我们不仅评估了研究肠道微生物组与CTX结果和不良事件之间关系的文献，而且还评估了治疗期间CTX对肠道微生物组的影响。以前的综述使用有限的临床试验检查了肠道微生物组与癌症幸存者之间的关系，并试图通过临床前研究阐明癌症发病机制。在审查的17项研究中，我们发现有3项研究评估了肠道微生物组与CTX结果（受试者与非受试者、PFS、OS和体重增加）之间的关系，并在CTX之前收集了粪便样本，而另外4项研究在CTX后或有CTX病史的患者中收集粪便样本评估了肠道微生物组与CTX结果之间的关系（腹泻、FCR、低剂量与常规剂量、手术与手术加CTX）。除了评估这些关系外，在其他10项前瞻性研究中，在CTX期间多次收集粪便样本，并检查CTX对肠道微生物组的影响，这为了解肠道微生物组在癌症幸存者中的重要性提供了有价值的见解。目前关于肠道微生物组与CTX相关不良事件和治疗结果之间的相关性的研究结果与以前的研究结果一致。几项研究报告了微生物组的失调与CTX相关不良事件之间的一致关系，并表明肠道微生物组有可能被用作预测CTX结果和相关不良事件的生物标志物。然而，相关性并不代表因果关系，需要进一步精心设计的研究，例如最近在加拿大进行的高质量临床试验，探索CTX对肠道微生物群的影响。认识到队列研究证据的不足，我们在十项前瞻性研究中检查了肠道微生物组与CTX之间的因果关系。对这10项研究的回顾评估了CTX在CTX期间对肠道微生物组的影响，并表明CTX调节肠道微生物组，并且这种调节作用与感染风险的增加以及对CTX疗效的影响。十项前瞻性研究证明了肠道微生物组在CTX中的重要作用，并表明在CTX期间对肠道微生物组的调节可降低不良事件的风险并提高CTX的疗效。这一假设部分得到了先前研究的支持生活方式干预包括益生元和运动，尽管研究中存在一些差异。

此外，最近的几项研究评估了抗生素暴露对癌症风险的影响，并报告抗生素往往会增加癌症风险，降低各种癌症治疗形式的疗效，包括CTX、放疗和免疫治疗。按照这些研究的思路，我们也在这篇综述中评估了抗生素的使用。在17项研究中，9项研究（前瞻性研究（n=7）和队列研究（n=2））报告了在研究设计中使用抗生素的情况。在前瞻性研究中，对AML进行了三项研究，对非霍奇金淋巴瘤进行了两项研究，其中患者在CTX前和CTX期间服用抗生素作为预防措施，在一项研究中，每位患者在CTX前和CTX期间服用抗生素。

这项研究发现，使用抗生素与疗效差之间的关系与早期对晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者进行的纳武单抗和抗生素治疗的研究具有可比性。以前，只有一项研究检查了使用抗生素的CTX与不使用抗生素的CTX之间的结果差异，并报告了CTX引起的梭状芽孢杆菌簇IV和XIV的α多样性降低，其中簇IV多样性尤其受到抗生素的影响。然而，这一发现的一个主要局限性是，粪便样本使用常规培养技术和qRT PCR进行分析，而在本综述中包括的大多数最近研究中，样本使用新一代测序（NGS）先进技术进行分析，包括16S rRNA测序和宏基因组学。

因此，在未来的研究中，利用现代NGS技术比较CTX对患者肠道微生物群的影响，无论是否使用抗生素，都是值得的。

这项审查有几个局限性。首先，虽然该综述的主要优势在于评估了CTX对肠道微生物组的因果影响，但除了肠道微生物组与CTX结果和不良事件之间的关系外，我们还发现许多研究（n=10）是针对异质性癌症人群进行的；AML（n=3）、CRC（n=2）、非霍奇金淋巴瘤（n=2）、卵巢癌（n=1）和混合癌组（n=2）。因此，为了确定与某些癌症类型相关的特定肠道细菌，需要更多的研究来匹配癌症类型的诊断。此外，大多数被审查的研究（n=8）都是在8到43名参与者的小样本范围内进行的。尽管两项研究的样本量分别为55和97名参与者，但两项研究均未说明其方法中的任何功率计算，从而导致对结果有效性的担忧。此外，由于一系列潜在的混杂变量，一些研究结果中因果效应的解释是复杂的。例如，在研究中使用各种CTX药物代替标准的CXT药物干预，使用多组癌症幸存者，粪便样本微生物组分析缺乏标准化，不同的结果测量和不同的研究设计使得出的结论复杂化。尽管在几个国家进行了研究[中国（n=6），美国（n=3），法国（n=2），日本（n=2），奥地利（n=1），澳大利亚（n=1）和以色列（n=1）]增加了结果的普遍性，这也使得数据的解释更加复杂，因为一些研究表明肠道微生物组与种族、饮食、体力活动和环境有关。因此，未来需要进行国际多中心试验，以提供全面可靠的数据，控制混杂的患者变量，包括年龄、种族、性别、共病率、药物使用、地理位置和生活方式因素，包括饮食和体育活动。

考虑到这些局限性，未来的研究需要更大的样本量和稳健的研究设计，以提供可以很容易转化为临床环境的证据。据我们所知，目前的综合文献综述首次通过前瞻性临床试验检查肠道微生物组对CTX结果和不良事件的因果关系，并通过观察研究评估肠道微生物组与CTX结果和CTX相关不良事件之间的关系。综上所述，尽管缺乏高质量的临床试验，但我们的综合评价结果进一步揭示了肠道微生物组与CTX之间的复杂关系，并显示了未来研究改善患者护理的潜力。目前的证据表明，肠道微生物组在预测CTX预后和预防接受CTX患者的不良事件方面具有潜在意义，然而，在推荐肿瘤微生物组治疗之前，仍存在一些挑战，需要解决。

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