科學家發現微生物代謝產物特異性調節肝臟腫瘤免疫機制

　　隨著腸道微生物研究的崛起，研究人員逐漸確立了它們與多種疾病間的關系，癌癥就是其中的“大戶”。大量研究表明，一些腸道微生物可以促進癌癥的發生、幫助癌細胞轉移、導致化療耐藥和影響免疫治療的效果，可以說是全方位，多角度。研究涉及的癌種也不局限于腸癌，還包括白血病、胰腺癌和黑色素瘤等等。

　　這個名單還在持續擴大，在最近的《科學》雜志上，來自美國國立衛生研究院（NIH）的Tim Greten博士的團隊發現，腸道微生物可以通過代謝產物膽汁酸特異性調節肝臟中一種免疫細胞——自然殺傷T（NKT）細胞的數量，從而調控肝臟腫瘤的生長！他們找到了完整的調控通路，從機制上證實了腸道微生物與肝臟抗癌免疫之間的相互作用。

　　研究人員分別用了三種不同的癌細胞系給小鼠進行皮下注射，形成皮下腫瘤的同時，癌細胞還會自發地轉移到肝臟或者肺中，形成腫瘤。在研究人員使用了“抗生素三連”（萬古霉素+新霉素+西司他丁）后，奇妙的結果發生了，皮下和肺部的腫瘤都持續生長，但是肝臟中的腫瘤肉眼可見的變少變小了！

左：飲水中不加入抗生素的小鼠（H2O）和加入抗生素小鼠（ABX）的肝臟　右：飲水中不加入抗生素的小鼠（H2O）和加入抗生素小鼠（ABX）肝臟中腫瘤的數量

　　肝臟為什么如此特殊？因為腸道與肝臟之間特殊的聯系方式——“膽汁酸”啊。膽汁酸是消化我們攝取的脂質的關鍵物質，根據來源不同可以分為初級和次級。

　　初級膽汁酸是在肝臟中以膽固醇為原料合成的，它會隨著膽汁進入腸道中，被腸道微生物“利用”，脫掉一部分結構之后成為次級膽汁酸，少量膽汁酸會隨著糞便排出體外，其余都會被腸上皮細胞吸收（初級、次級都有），通過門靜脈血液回到肝臟中，以此往復。

　　實驗表明，抗生素的使用增加了初級膽汁酸的水平，降低了次級膽汁酸的水平。如果直接給有肝臟腫瘤的小鼠喂食初級膽汁酸，也能夠起到和抗生素差不多的效果。初級膽汁酸居然有抵抗肝癌的功效？為什么呢？

　　研究人員發現，隨著初級膽汁酸的水平上升，負責招募免疫細胞的趨化因子CXCL16的水平也上升了。肝臟中CXCL16主要是由肝竇內皮細胞（肝臟細胞的一種，參與與周圍組織的物質交換和免疫反應）產生的，實驗也證實，肝臟腫瘤減少了的小鼠，肝竇內皮細胞的CXCL16表達增加。而且CXCL16也只在肝臟中增加，同樣有腫瘤侵襲的肺部就沒有這種現象。

　　CXCL16需要和免疫細胞表面的受體結合才能發揮作用，這個受體就是趨化因子受體6（CXCR6），CXCL16是它唯一的配體。

　　研究人員發現，在抗生素治療后，肝臟中聚集了很多表達CXCR6的NKT細胞。這是T細胞的一種亞型，從名字也可以看出來，它兼具T細胞和自然殺傷（NK）細胞的性質與功能，也是人體必需的免疫細胞。在實驗中，NKT細胞的增加和聚集出現在腫瘤被消滅之前，而且“消滅”的效果是由NKT細胞帶來的，而不是同時存在于肝臟中的其他T細胞。

　　抗生素的使用導致初級膽汁酸增加，次級膽汁酸減少，而腸道微生物是將初級膽汁酸轉化為次級膽汁酸的“轉化者”，這就說明一些參與了轉化過程的腸道微生物被抗生素殺死了。

　　是誰？是梭菌屬（Clostridium ）細菌。將初級膽汁酸轉化為次級需要一種特殊的酶，有這種酶的腸道微生物并不多，梭菌屬其中一類。研究人員使用的三種抗生素中的萬古霉素正好能夠靶向殺死包含梭菌屬細菌在內的革蘭氏陽性菌（革蘭氏染色實驗呈紫色的細菌，陰性菌呈紅色，兩類菌染色的差異取決于細胞壁結構的不同，陰性菌與陽性菌對抗生素的敏感性不同），單獨使用萬古霉素進行實驗也確實大量殺死了梭菌屬細菌，NKT細胞的數量也和三種抗生素聯合使用時差不多。

　　過去的研究發現，它可以使腸道中的初級膽汁酸增加，次級膽汁酸大量減少。為了證明梭菌屬細菌的作用，研究人員從中選擇了一個代表：Clostridium scindens，它能夠代謝初級膽汁酸，而且在人和小鼠的腸道中都是常見菌種。

　　將它成功定植給用萬古霉素處理過的小鼠后，與對照組相比，小鼠的梭菌屬細菌豐度得到了一定的彌補，初級膽汁酸的水平減少，肝臟中的NKT細胞數量急劇下降，而其他免疫細胞都沒有受到影響。同時，肝臟中也出現了更多腫瘤。

腸道微生物通過膽汁酸對肝臟中自然殺傷T細胞和腫瘤的調節

　　也就是說，梭菌屬細菌調控著膽汁酸的代謝，將它們從初級轉化為次級，當抗生素殺死了大量梭菌屬細菌后，初級膽汁酸的轉化減少，回到肝臟中的變多，刺激肝臟中產生更多的趨化因子CXCL16，招募到更多的NKT細胞，殺滅了肝臟腫瘤。也就是說，在腫瘤發生后，我們的常見腸道微生物竟然扮演了一個幫兇的角色？減少了招募NKT細胞的初級膽汁酸，讓腫瘤肆意生長？

　　研究人員表示，這個機制不僅僅在小鼠中存在，在人類中可能也是成立的。通過檢測肝癌患者的非腫瘤肝臟組織，他們發現CXCL16的表達水平與初級膽汁酸的水平呈正相關關系，與次級膽汁酸呈負相關。

　　Greten博士認為，雖然很多研究發現腸道微生物和免疫反應之間存在關聯，但這次研究的重要性在于它提供了一個完整的機制。而且膽汁酸在人的肝臟中也調控著CXCL16的表達，這就為肝癌的臨床治療提供了一些新的思路，比如通過調控膽汁酸的代謝來幫助免疫系統抑制腫瘤的生長。

　　除此之外，同期發表的評論文章指出，高脂飲食能夠誘導梭菌屬細菌豐度的增加，導致次級膽汁酸水平的上升，顯然，這對肝癌患者是很不利的。

　　另外，人與小鼠有一個很重要的不同點——小鼠肝臟中的NKT細胞占肝臟內全部T細胞的40%，數量很龐大，而人肝臟中的NKT細胞比小鼠少很多。不過，這個差異或許能夠被一種名為粘膜相關恒定T細胞（MAIT）的T細胞所彌補，它們在人的肝臟中廣泛存在，也表達CXCR6，而且和自然殺傷T細胞一樣分泌γ干擾素等細胞因子。

　　不過針對MAIT抗腫瘤效果的研究還很少，未來，這個領域還有很多可以挖掘的東西，MAIT也有機會成為一個新的抗腫瘤小能手，幫助醫生和研究人員改善肝癌患者的治療。