胃癌是臨床上十分常見的消化道惡性腫瘤，而幽門螺桿菌（Helicobacter pylori, Hp）感染是導致胃癌的最重要原因。隨著四聯療法的廣泛應用，Hp 相關胃癌的發病率也得到顯著下降。除 Hp 外的胃內菌群參與了對胃正常生理功能的調控，有研究證據顯示胃內菌群失衡參與了胃炎及胃癌的致病。此外，對于根除 Hp 后發生胃癌的患者，胃內菌群失衡也在其中發揮重要作用，相關機制已得到初步研究。基于此，該文綜述了胃內菌群失衡與胃癌的相關研究進展，以求進一步了解胃癌的致病機制，并為尋求更為安全有效的防治方法提供參考。
胃癌是臨床上最為常見的消化道惡性腫瘤，導致了十分嚴重的衛生及社會負擔[1]。全球每年新發胃癌患者約 100 萬，占所有新發惡性腫瘤的 5.6%，且隨著年齡增加，發病率也逐漸升高[2]。我國胃癌發病率僅次于肺癌與結直腸癌，居惡性腫瘤第 3 位，且大量患者確診時已處于中晚期，病死率高[3-5]。目前認為，“慢性胃炎-萎縮性胃炎-腸上皮化生（腸化）-胃癌”是胃癌最常見的演進過程，而幽門螺桿菌（Helicobacter pylori, Hp）的感染在上述過程中發揮著重要的促進作用[6]。Hp 可特異性定植于胃黏膜，且定植后難以自發清除，從而導致持久的感染[7]。Hp 感染也是目前公認的導致萎縮性胃炎及胃癌的最重要因素[8]。隨著四聯療法廣泛應用于臨床，Hp 感染率及 Hp 相關胃癌發病率也顯著降低[9]。然而仍有大量患者在根除 Hp 后進展為胃黏膜上皮內腫瘤及胃癌，這也意味著還有其他重要的機制可能參與了胃癌的發生及發展。除 Hp 感染外，胃黏膜內還存在著大量定植菌群，這些定植菌群構成了胃內微生態，并且這些定植菌屬與 Hp 感染之間也存在著交互影響。此外，根除 Hp 的患者胃內微生態的改變也可能參與了無 Hp 背景下胃內炎癥及腫瘤的致病調控[10]。因此，目前對胃微生態功能及其與胃癌的相關性研究也成為了熱點。基于此，本文對上述方面的研究進展進行了綜述，以期為進一步闡明胃癌的致病機制、探索新的防治胃癌的臨床診療方法提供依據。
1 胃內微生態與胃的生理功能
健康人胃內 pH 值通常維持在 1.0～2.0，由于這種強酸環境的存在，既往胃內被認為并不適于細菌生長。但隨著包括 Hp 在內的大量菌屬在胃黏膜中被發現，胃微生態及其功能的相關研究也不斷深入。胃黏膜內定植的微生物具有維持胃內分泌平衡、免疫調節、促進消化和吸收等重要功能。既往 Van den Abbeele 等[11]提出了宿主選擇及共同進化理論，認為機體能夠通過自身免疫系統的調控來維持胃腸道內有益微生物的定植，并發揮清除病原菌的作用。首先，胃內定植細菌能夠發揮免疫屏障功能，抵御外來病原菌侵襲。研究表明，胃黏膜內定植的鏈球菌可促使 Hp 由螺旋狀變形為球狀從而抑制 Hp 生長，而布拉酵母菌則能抑制 Hp 感染造成的胃黏膜淋巴濾泡形成[12-13]。除競爭性拮抗外來病原菌定植外，胃黏膜內定植的益生菌還能增強胃的免疫能力，包括促進免疫原性分子及免疫球蛋白 A 抗體分泌等作用。其次，胃內定植細菌能輔助促進消化和吸收。研究顯示，微生物攜帶有很多功能基因，能編碼分解脂肪酸等物質的酶類，參與構成人體消化酶輔助消化和吸收[14]。再次，胃內菌群對胃腸道生理功能特別是胃酸分泌、免疫激活和神經內分泌系統等也具有潛在的調節作用。
由于頻繁受到食物、藥物、酒精、煙草等外來因素的刺激，同時處于強酸性環境，胃黏膜存在著長期的炎癥狀態。此外，胃黏膜中定植的大多數微生物不能通過常規培養方法進行鑒定。這些都為研究正常狀態下胃內微生態帶來了困難。隨著基因測序技術的不斷發展，尤其是近年來深度測序技術的出現，胃黏膜內定植菌鑒定的相關研究也取得了長足進展[15]。Monstein 等[16]于 2000 年首次報道了在未發現 Hp 感染人群的胃內存在非 Hp 定植菌群，包括腸球菌屬、假單胞菌屬、鏈球菌屬、葡萄球菌屬及氣管球菌屬等。隨著研究的深入，研究者們逐漸認識到，即使在強酸的胃內環境下，胃黏膜及胃液中除 Hp 外仍存在其他定植菌，這些定植菌主要包括變形菌門、厚壁菌門、放線菌門、擬桿菌門、梭狀桿菌門 5 個門類共 128 個種系，上述菌群共同構成了胃內微生態環境，并參與了對胃正常功能的調控[17]。相似的，Wen 等[18]也發現，慢性胃炎患者的胃黏膜中定植著 103～104 CFU 的細菌，這些定植菌分別屬于 59 個科共 69 個菌屬，但基于分析技術及臨床資料的缺乏，這些非 Hp 定植菌在胃部疾病中的作用機制仍不明確。此外值得注意的是，通常意義上的胃內定植菌是指胃黏膜的定植菌，經由上消化道短期內攝入的細菌并不會在胃黏膜內定植。因此，僅在胃液中發現的細菌并不能夠代表胃里細菌的真正多樣性，而胃黏膜中的定植菌群則更能反映胃內微生態情況。
2 胃內微生態與非胃癌的胃部疾病
由大量定植菌構成的胃微生態組成是高度動態的，受到年齡、性別、種族、飲食、生活方式等因素的共同影響，這也為研究胃內微生態的功能帶來了困難[19]。隨著臨床證據的積累和測序技術的發展，對胃內定植菌的研究也得到逐漸深入。目前認為，胃內定植菌在胃內形成的微生態環境與胃的生理功能存在重要關系，同時胃內微生態失衡也與胃部疾病的發生與進展具有重要的相關性[20-21]。其中，針對 Hp 感染對胃內微生態影響的研究數據最為豐富。如 Ndegwa 等[22]發現，低 Hp 感染率人群的胃內定植菌種類與非萎縮性及萎縮性胃炎患者有顯著差異，從正常狀態到早期癌前病變狀態，定植菌群內的致病菌豐度越來越高；此外，與 Hp 陽性患者相比，Hp 陰性的慢性胃炎患者胃內微生物多樣性（Shannon 指數）顯著升高（P=0.001）。Dooyema 等[23]使用高通量測序技術檢測了 80 例慢性胃炎患者胃黏膜內的定植菌群情況，結果顯示胃黏膜微生物主要由變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門和放線菌門組成；在細胞毒素相關抗原陽性的 Hp 感染組中各菌門、菌屬所占比例也發生了變化，其中擬桿菌門和厚壁菌門比值降低而變形菌門的比值升高，在屬水平上玫瑰菌屬減少而螺桿菌屬和嗜血菌屬則相對增加；研究結果提示 Hp 感染會使定植菌群的結構多樣性降低，從而影響胃內微生態穩定，導致炎癥及潰瘍的發生。Huang 等[24]發現，膽汁反流可能引起胃內微生態的結構改變，在無 Hp 感染的背景下，膽汁反流患者胃內菌群豐富度和多樣性明顯高于無膽汁反流患者（P<0.05），膽汁反流患者與無膽汁反流患者的菌群結構差異有統計學意義（P=0.011）；在膽汁反流患者中，單胞菌屬、鹽單胞菌屬、緩生單胞菌屬、假單胞菌屬、海桿菌屬、關節桿菌屬和希瓦菌屬存在富集，而在無膽汁反流患者中，嗜血桿菌屬、卟啉單胞菌屬和狡詐球菌屬則存在富集。Zhao 等[25]也發現，存在 Hp 感染的慢性胃炎患者胃黏膜中乳酸菌屬豐度顯著降低，而基于動物模型的實驗顯示，發酵乳酸菌（MN-LF-23）及胃乳桿菌（MN-LG-80）能顯著降低 Hp 感染小鼠的 Hp 豐度（分別降低 90% 及 83%），同時可降低血清尿素酶及 Hp 相關特異性免疫球蛋白 G 水平，從而改善 Hp 感染引起的胃黏膜損傷及淋巴細胞浸潤，降低血清炎癥因子［腫瘤壞死因子-α、白細胞介素（interleukin, IL）-1β 及 IL-6］水平。上述研究結果均提示，在胃炎患者中，胃內定植菌與 Hp 感染存在著重要的相關性，且參與了對胃內炎癥的調控作用。
3 胃癌患者微生態特點
3.1 胃內非 Hp 細菌與胃癌
隨著分子生物學技術的發展及對胃癌認識的加深，研究者們認識到，在胃癌患者（無論是否存在 Hp 感染）的胃黏膜中還存在胃定植菌群的失調，且除 Hp 感染外，其他微生物也可能參與對胃癌發生及發展的調控[10]。首先，胃癌患者胃內菌群豐度顯著降低。與慢性胃炎、胃黏膜腸上皮化生及上皮內腫瘤患者相比較，胃癌患者胃黏膜的定植菌群多樣性顯著降低。Abate 等[26]完成的一項單中心研究發現，與慢性胃炎患者相比，胃癌患者黏膜中的微生物多樣性顯著降低（P<0.05），但是胃癌組織中的乳酸菌、鏈球菌、普雷沃菌及擬桿菌的含量則明顯高于非惡性組織（P<0.05），提示上述菌種可能在一定程度上參與了胃癌的發生及進展。Hu 等[27]對胃癌患者胃灌洗液標本進行測序發現，胃癌患者胃內微生態的特點是菌群豐度降低，存在 13 個菌群富集，而 31 個菌類出現分離，其中富集最為明顯的是奈瑟球菌屬、普雷沃菌屬、聚集桿菌屬、肺炎鏈球菌、牙髓卟啉單胞菌。其次，存在胃癌前病變的患者胃內微生態也發生了顯著改變。Liu 等[28]基于我國 148 例胃炎或胃癌前病變患者的胃活檢、胃液和糞便樣本進行了 16S rRNA 基因分析，結果顯示，存在胃癌前病變（萎縮及腸化）的患者胃黏膜中，雙球菌屬、細孔菌屬、鏈球菌屬、放線菌屬及嗜血桿菌屬等其他菌屬豐度顯著升高，同時存在上皮內瘤變的患者胃黏膜內不動桿菌屬的豐度升高。上述研究結果也提示，在胃炎向腫瘤的進展演變過程中，胃內定植菌群多樣性呈顯著下降趨勢。但如何證實胃內微生物與胃癌前病變發展的可能相關性呢？Kwon 等[29]將具有癌前病變或胃癌的胃微生物群移植到正常小鼠體內，結果顯示，移植了腸化或胃癌患者胃微生物群的模型小鼠可以發生癌前病變的表現。再次，發生胃癌的患者胃內微生態主要表現為富集厚壁菌門和變性菌門的特征。Liu 等[30]開展的一項大樣本臨床研究納入了 109 例健康對照、183 例淺表性胃炎、135 例萎縮性胃炎、124 例腸化、94 例上皮內瘤變、344 例胃癌患者，結果顯示，所有患者的胃黏膜組織中均可以鑒定出 3 種類型胃微生物群落，除 Hp 以外，另外 2 個微生物群落分別為富集厚壁菌門和變形菌門；梭桿菌屬、鏈球菌屬、韋榮球菌屬等在胃癌腫瘤組織中分布豐富，主要分布在富集厚壁菌屬的微生物群落中。
明確了胃癌患者胃內微生態的相關特征及失衡的主要表現，意味著通過特定方法對異常的胃內微生態進行檢測從而早期識別并診斷胃癌變成了可能。Zhou 等[31]使用 16S rRNA 分析了胃癌患者胃黏膜及糞便中定植菌群的情況，結果顯示，在上皮內瘤變、胃癌（包括早期及晚期）患者的胃黏膜及糞便中，咽峽炎鏈球菌及星座鏈球菌明顯富集，同時胃黏膜內上述菌屬豐度升高用于診斷胃癌具有較高的靈敏度及特異度，而糞便中上述菌屬的豐度在診斷晚期胃癌時具有較高的準確度。Coker 等[32]分析了來自我國內蒙古的 126 例患者的胃黏膜內定植菌情況，提出聯合 5 種菌屬對胃癌及單純的胃內慢性炎癥進行鑒別診斷具有較高的臨床價值；該研究顯示，與慢性胃炎相比，存在腸化及胃癌的患者胃黏膜內定植菌群顯著失調，尤其是胃癌患者，存在 21 類菌群的豐度升高及 10 類菌群的明顯缺失（P<0.05）；基于臨床患者隨訪隊列的相關性分析顯示，上述定植菌群的失調與胃部疾病的進展存在相關性（P<0.001），其中 5 類定植菌改變最為顯著，分別為鏈球菌、咽峽炎鏈球菌、微小單胞菌、假絲酵母菌、痢疾桿菌，上述 5 種菌屬聯合用于區別診斷胃癌與慢性胃炎的曲線下面積可達 0.82［95% 置信區間（confidence interval, CI）（0.70，0.88）］，具有較高的臨床診斷價值；此外，在 Hp 陰性胃炎患者中，上述菌群之間的相互作用強度更高。Liu 等[33]的 Meta 分析顯示，胃癌發生的各個階段（包括癌前病變）中，胃微生態的構成及生態圖譜都存在顯著改變，胃癌患者胃黏膜中的條件致病菌屬包括梭菌屬、細小單胞菌屬、細孔菌屬、普雷沃菌屬和消化鏈球菌屬的豐度顯著升高，而益生菌屬如雙歧桿菌屬、芽孢桿菌屬和布魯菌屬等的豐度則顯著降低；與萎縮性胃炎患者相比，胃癌患者胃黏膜中韋榮菌屬、小類桿菌屬、顆粒鏈菌屬、草螺菌屬、叢毛單胞菌屬、金黃桿菌屬、希瓦菌屬和螺桿菌屬等 8 個定植菌屬的豐度存在顯著差異，上述菌屬用于區別診斷萎縮性胃炎及胃癌的曲線下面積為 0.85［95%CI（0.71，0.91）］；此外，與 Hp 陰性人群相比，Hp 陽性的胃癌患者胃黏膜中定植菌群多樣性顯著降低，且菌群種類及豐度也存在改變，而胃內定植菌群之間的相互作用也顯著減弱，提示在 Hp 感染狀態下，胃內定植菌群會受到顯著抑制。此項研究也同時證實了 Hp 感染對胃內微生態具有顯著的影響。
3.2 根除 Hp 后發生胃癌與胃微生態
人類胃腸道中復雜的微生物群體與自身和宿主相互作用，對健康和疾病的發展產生深遠影響，現代測序技術的發展使我們能夠深入了解胃腸道微生物。Hp 與胃腸道共生菌群之間的相互作用可能與 Hp 相關的致癌性和胃外表現有關[23]。Hp 感染是 70%～80% 的胃潰瘍及 90% 的十二指腸潰瘍的致病因素，而約 90% 的非賁門胃癌與 Hp 感染存在相關性，規范根除 Hp 可以顯著降低消化性潰瘍及胃癌的發生率[34]。但隨著數十年來藥物的改進及標準 Hp 根除治療的廣泛普及，消化性潰瘍復發率及遠端胃癌的發生率顯著下降，但近端胃癌及彌漫性胃癌的發生率則有所升高[35-36]。Doorakkers 等[37]對瑞典 95176 例接受了 Hp 根除治療的患者長期隨訪發現，仍有約 0.2% 的患者發生了胃腺癌；此外，在根除 Hp 后反流性食管炎、Barrett 食管及食管癌的發病率也存在一定的上升趨勢。這也提示了除 Hp 感染外，仍有其他因素參與了胃癌、食管癌等疾病的發生過程。Kumar 等[38]開展的大規模臨床研究中，累計納入 371813 例 Hp 感染患者，通過長期隨訪發現，在 Hp 感染后 5、10、20 年胃癌的累計發病率分別為 0.37%、0.50% 及 0.65%，而且即使接受了根除 Hp 治療后的患者發生胃癌的風險也較既往無 Hp 感染的患者更高［風險比=1.16，95%CI（0.74，1.83）］；與未接受根除治療的 Hp 感染患者相比，接受 Hp 根除治療后遠端胃癌的發病率有所下降，而近端胃癌的發病率并沒有顯著下降。基于此，研究者也認為，對根除 Hp 后仍可能發生胃癌的高風險萎縮性胃炎患者進行分級評估十分重要，何種因素在 Hp 根除后胃癌的發生中發揮調控作用也值得深入研究。
前述研究證據已顯示，作為長時間的慢性感染狀態，Hp 感染對胃內微生態的平衡有著重要影響，而在根除 Hp 治療后，胃內微生態也可能因為藥物影響、胃內炎癥的緩解等多種因素而發生改變[39]。胃內微生態的改變是否可能參與到根除 Hp 治療后胃癌的致病與進展，目前仍存在巨大爭議，一些學者嘗試開展了部分研究，并取得了一定進展。Li 等[40]基于我國十二指腸潰瘍患者（n=102）的研究顯示，慢性 Hp 感染的潰瘍患者在接受包含鉍劑的四聯療法治療后，胃竇黏膜內的乳酸菌屬、柔嫩梭菌亞菌屬及腸桿菌屬顯著增加，而梭桿菌屬顯著減少，女性與男性患者之間的菌群結構分布有顯著差異。He 等[41]的研究也表明，不管是三聯還是四聯的根除 Hp 療法都可能在短期內引起胃腸道菌群紊亂，尤其是胃內微生態結構的改變，具體來說，根除 Hp 后胃黏膜中的定植菌群多樣性逐漸增加，除 Hp 豐度顯著降低外，還存在鏈球菌屬、嗜血桿菌屬及奈瑟菌屬豐度的降低，而乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、變形桿菌屬、擬桿菌屬、梭菌屬及放線菌屬等益生菌的豐度則均較前增加。長期的隨訪發現，這些菌群的紊亂有些可以在一段時間后恢復，另一些則不會恢復。胃內微生態結構的這種改變可能也與根除 Hp 治療胃內炎癥程度改善及胃癌發病率降低相關。雖然根除 Hp 對胃內微生態的平衡有著重要影響，但是這種影響與根除 Hp 后發生胃癌的關系還缺乏深入的研究。一方面，胃黏膜定植菌群作為消化道組成部分，會受到外來因素的不斷影響，食物、藥物等因素都可能導致微生態的動態改變，而這種改變很難全程監測分析；另一方面，胃癌的發生機制仍未闡明，除胃內微生態外，仍有大量其他因素在其中發揮作用，且這些因素的作用效果有可能是長期緩慢的，目前仍難以建立十分標準的動物模型來模擬這一過程。
4 胃內微生態促進胃癌發生的可能機制
隨著對胃內微生態功能的不斷深入研究，其參與調節胃癌發生的功能也得到了研究者的重視，雖然具體的分子生物學機制目前尚未完全闡明，但這為進一步闡述胃癌的發生及進展提供了有效的證據支持，也為探索新的防治胃癌的方法提供了重要參考[42]。一方面，在 Hp 感染患者中，Hp 仍是胃內微生態中的主要致病菌，也是導致胃癌發生的最重要病原學因素，其相關的致病及致癌機制也得到深入闡述[43]。另一方面，大量研究也證實，除 Hp 外的其他胃內定植菌也可能通過多種途徑參與胃癌的發生。He 等[44]的研究發現，在 Hp 感染患者中，Hp 和豬鼻支原體在胃癌的發生中均發揮著促進重要作用，其中豬鼻支原體能夠通過分泌抗原蛋白來促進胃黏膜上皮細胞分泌 β-catenin，并激活 Wnt 信號通路，從而增強胃癌細胞上皮間質轉換及侵襲能力，促進腫瘤的發生及進展。Peng 等[45]的研究納入了 61 例慢性胃炎患者、55 例胃黏膜腸化患者、64 例胃癌患者，采集了胃黏膜及胃液標本進行 16S rRNA 基因測序分析，結果顯示，慢性胃炎患者與腸化患者的定植菌群構成存在差異，且腸化患者定植菌群的多樣性更低；胃癌患者胃黏膜中的定植菌群組成結構改變更為明顯，且伴有胃酸減少及致癌性亞硝酸鹽水平的升高，其中，乳酸菌屬、細孔菌屬及雙胞菌屬的豐度降低更為明顯，同時上述菌屬協助胃酸分泌及促進亞硝酸鹽代謝能力也明顯降低，從而促進了胃癌的發生。Yang 等[46]采用 16S rRNA 基因測序方法對 53 例胃癌及 30 例慢性胃炎患者的胃黏膜組織菌群進行分析，結果顯示，與慢性胃炎患者相比，胃癌患者的胃黏膜組織中存在微生物多樣性降低的特點，同時海洋桿菌屬、甲基桿菌屬和銅氧單胞菌屬等菌屬則存在明顯富集；其中甲基桿菌屬的豐度與胃癌患者不良預后存在明顯相關性，在甲基桿菌豐度較高的胃癌組織中，存在轉化生長因子-β 表達及 CD8+ T 細胞計數的顯著降低；研究者同時也在模型小鼠中觀察到這一現象，這一結果也提示了甲基桿菌可能通過影響轉化生長因子-β 表達及 CD8+ T 細胞功能來達到促進胃癌發生的作用。
有趣的是，雖然根除 Hp 可以顯著降低胃癌的發生風險，但在根除 Hp 后進展為胃癌的患者則更多見近端及彌漫性的胃癌，相關的機制目前仍未完全闡明。如 Hara 等[36]的研究發現，隨訪的 247 例 Hp 感染患者中 11 例（4.5%）在根除治療后發生胃癌，其中 10 例患者均為發生于胃小彎的惡性腫瘤。相關的機制方面，Morgan 等[47]使用了 16S rRNA 擴增子測序方法對 13 個胃癌近端組織、16 個胃癌遠端組織及其匹配的非腫瘤組織的胃微生物組進行分析，結果顯示，胃癌患者近端及遠端組織的微生物多樣性及豐度并無明顯差異；但在屬水平上，近端組織中的普雷沃菌屬_RC9、卟啉單胞菌屬、卡通菌屬、變形桿菌屬、顫桿菌屬和莫拉菌屬的豐度顯著增加，遠端組織中甲基桿菌屬則存在豐度顯著增加；代謝組學分析顯示，遠端腫瘤組織與匹配的非腫瘤組織之間有 30 種代謝物存在差異，而近端之間則只有 4 種代謝物存在差異，這些代謝產物主要來源于鞘脂信號通路、精氨酸生物合成、蛋白質消化吸收、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝等。該研究結果顯示了近端及遠端胃癌發生和發展的在微生物及代謝組方面存在的不同機制。彌漫性胃癌與胃內微生態關系也得到了一些研究結果的證實。如 Hsieh 等[48]的研究顯示，彌漫性胃癌患者存在具核梭桿菌的富集及豐度增高，尤其是在存在轉移的晚期胃癌患者中，胃內定植的具核梭桿菌更高；生存分析顯示，Hp 及具核梭桿菌高豐度均是彌漫性胃癌患者預后不良的獨立風險因素，Hp 及具核梭桿菌豐度均高的患者預后更差；基于蛋白組學分析發現，具核梭桿菌定植能夠導致導致胃上皮細胞內的肌動蛋白動力學紊亂，從而可能增強腫瘤細胞的侵襲及轉移能力，促進腫瘤的進展；研究結果也提示具核梭桿菌和 Hp 的聯合定植可能是晚期胃癌患者接受胃切除術后生存率較差的預測生物標志物。上述研究結果從另一個方面闡述了胃內微生態參與了對胃癌發生的調節，提示胃內微生態在上述過程中的重要作用。
5 總結與展望
綜上所述，胃微生態作為胃內定植的菌群，其組成結構受到多種因素的影響，且胃微生態的改變在胃癌的發生及進展中發揮著重要的調控作用。對于感染 Hp 的患者，即使在接受根除 Hp 治療后，也可能進展為胃癌，而研究證據也顯示，胃內微生態組成結構的異常改變可能在其中參與了胃癌的發生與發展。但目前針對胃內微生態與 Hp 感染及胃癌的關系仍存在許多尚未解決的問題，例如 Hp 與其他定植菌之間的相互作用機制、Hp 根除后微生態如何參胃癌致病等，均還需要更先進的分析技術和更大樣本的患者隊列進行研究。隨著測序分析技術的不斷發展，對胃內微生態的研究也更為準確便捷，這也為臨床探索胃癌的致病機制提供了重要支持。隨著對胃內微生態在胃相關疾病中的進一步深入認識，相關的研究證據也為開發基于微生態調節的全新胃癌防治方法提供了重要參考，從而使更多的患者從中獲益。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
胃癌是臨床上最為常見的消化道惡性腫瘤，導致了十分嚴重的衛生及社會負擔[1]。全球每年新發胃癌患者約 100 萬，占所有新發惡性腫瘤的 5.6%，且隨著年齡增加，發病率也逐漸升高[2]。我國胃癌發病率僅次于肺癌與結直腸癌，居惡性腫瘤第 3 位，且大量患者確診時已處于中晚期，病死率高[3-5]。目前認為，“慢性胃炎-萎縮性胃炎-腸上皮化生（腸化）-胃癌”是胃癌最常見的演進過程，而幽門螺桿菌（Helicobacter pylori, Hp）的感染在上述過程中發揮著重要的促進作用[6]。Hp 可特異性定植于胃黏膜，且定植后難以自發清除，從而導致持久的感染[7]。Hp 感染也是目前公認的導致萎縮性胃炎及胃癌的最重要因素[8]。隨著四聯療法廣泛應用于臨床，Hp 感染率及 Hp 相關胃癌發病率也顯著降低[9]。然而仍有大量患者在根除 Hp 后進展為胃黏膜上皮內腫瘤及胃癌，這也意味著還有其他重要的機制可能參與了胃癌的發生及發展。除 Hp 感染外，胃黏膜內還存在著大量定植菌群，這些定植菌群構成了胃內微生態，并且這些定植菌屬與 Hp 感染之間也存在著交互影響。此外，根除 Hp 的患者胃內微生態的改變也可能參與了無 Hp 背景下胃內炎癥及腫瘤的致病調控[10]。因此，目前對胃微生態功能及其與胃癌的相關性研究也成為了熱點。基于此，本文對上述方面的研究進展進行了綜述，以期為進一步闡明胃癌的致病機制、探索新的防治胃癌的臨床診療方法提供依據。
1 胃內微生態與胃的生理功能
健康人胃內 pH 值通常維持在 1.0～2.0，由于這種強酸環境的存在，既往胃內被認為并不適于細菌生長。但隨著包括 Hp 在內的大量菌屬在胃黏膜中被發現，胃微生態及其功能的相關研究也不斷深入。胃黏膜內定植的微生物具有維持胃內分泌平衡、免疫調節、促進消化和吸收等重要功能。既往 Van den Abbeele 等[11]提出了宿主選擇及共同進化理論，認為機體能夠通過自身免疫系統的調控來維持胃腸道內有益微生物的定植，并發揮清除病原菌的作用。首先，胃內定植細菌能夠發揮免疫屏障功能，抵御外來病原菌侵襲。研究表明，胃黏膜內定植的鏈球菌可促使 Hp 由螺旋狀變形為球狀從而抑制 Hp 生長，而布拉酵母菌則能抑制 Hp 感染造成的胃黏膜淋巴濾泡形成[12-13]。除競爭性拮抗外來病原菌定植外，胃黏膜內定植的益生菌還能增強胃的免疫能力，包括促進免疫原性分子及免疫球蛋白 A 抗體分泌等作用。其次，胃內定植細菌能輔助促進消化和吸收。研究顯示，微生物攜帶有很多功能基因，能編碼分解脂肪酸等物質的酶類，參與構成人體消化酶輔助消化和吸收[14]。再次，胃內菌群對胃腸道生理功能特別是胃酸分泌、免疫激活和神經內分泌系統等也具有潛在的調節作用。
由于頻繁受到食物、藥物、酒精、煙草等外來因素的刺激，同時處于強酸性環境，胃黏膜存在著長期的炎癥狀態。此外，胃黏膜中定植的大多數微生物不能通過常規培養方法進行鑒定。這些都為研究正常狀態下胃內微生態帶來了困難。隨著基因測序技術的不斷發展，尤其是近年來深度測序技術的出現，胃黏膜內定植菌鑒定的相關研究也取得了長足進展[15]。Monstein 等[16]于 2000 年首次報道了在未發現 Hp 感染人群的胃內存在非 Hp 定植菌群，包括腸球菌屬、假單胞菌屬、鏈球菌屬、葡萄球菌屬及氣管球菌屬等。隨著研究的深入，研究者們逐漸認識到，即使在強酸的胃內環境下，胃黏膜及胃液中除 Hp 外仍存在其他定植菌，這些定植菌主要包括變形菌門、厚壁菌門、放線菌門、擬桿菌門、梭狀桿菌門 5 個門類共 128 個種系，上述菌群共同構成了胃內微生態環境，并參與了對胃正常功能的調控[17]。相似的，Wen 等[18]也發現，慢性胃炎患者的胃黏膜中定植著 103～104 CFU 的細菌，這些定植菌分別屬于 59 個科共 69 個菌屬，但基于分析技術及臨床資料的缺乏，這些非 Hp 定植菌在胃部疾病中的作用機制仍不明確。此外值得注意的是，通常意義上的胃內定植菌是指胃黏膜的定植菌，經由上消化道短期內攝入的細菌并不會在胃黏膜內定植。因此，僅在胃液中發現的細菌并不能夠代表胃里細菌的真正多樣性，而胃黏膜中的定植菌群則更能反映胃內微生態情況。
2 胃內微生態與非胃癌的胃部疾病
由大量定植菌構成的胃微生態組成是高度動態的，受到年齡、性別、種族、飲食、生活方式等因素的共同影響，這也為研究胃內微生態的功能帶來了困難[19]。隨著臨床證據的積累和測序技術的發展，對胃內定植菌的研究也得到逐漸深入。目前認為，胃內定植菌在胃內形成的微生態環境與胃的生理功能存在重要關系，同時胃內微生態失衡也與胃部疾病的發生與進展具有重要的相關性[20-21]。其中，針對 Hp 感染對胃內微生態影響的研究數據最為豐富。如 Ndegwa 等[22]發現，低 Hp 感染率人群的胃內定植菌種類與非萎縮性及萎縮性胃炎患者有顯著差異，從正常狀態到早期癌前病變狀態，定植菌群內的致病菌豐度越來越高；此外，與 Hp 陽性患者相比，Hp 陰性的慢性胃炎患者胃內微生物多樣性（Shannon 指數）顯著升高（P=0.001）。Dooyema 等[23]使用高通量測序技術檢測了 80 例慢性胃炎患者胃黏膜內的定植菌群情況，結果顯示胃黏膜微生物主要由變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門和放線菌門組成；在細胞毒素相關抗原陽性的 Hp 感染組中各菌門、菌屬所占比例也發生了變化，其中擬桿菌門和厚壁菌門比值降低而變形菌門的比值升高，在屬水平上玫瑰菌屬減少而螺桿菌屬和嗜血菌屬則相對增加；研究結果提示 Hp 感染會使定植菌群的結構多樣性降低，從而影響胃內微生態穩定，導致炎癥及潰瘍的發生。Huang 等[24]發現，膽汁反流可能引起胃內微生態的結構改變，在無 Hp 感染的背景下，膽汁反流患者胃內菌群豐富度和多樣性明顯高于無膽汁反流患者（P<0.05），膽汁反流患者與無膽汁反流患者的菌群結構差異有統計學意義（P=0.011）；在膽汁反流患者中，單胞菌屬、鹽單胞菌屬、緩生單胞菌屬、假單胞菌屬、海桿菌屬、關節桿菌屬和希瓦菌屬存在富集，而在無膽汁反流患者中，嗜血桿菌屬、卟啉單胞菌屬和狡詐球菌屬則存在富集。Zhao 等[25]也發現，存在 Hp 感染的慢性胃炎患者胃黏膜中乳酸菌屬豐度顯著降低，而基于動物模型的實驗顯示，發酵乳酸菌（MN-LF-23）及胃乳桿菌（MN-LG-80）能顯著降低 Hp 感染小鼠的 Hp 豐度（分別降低 90% 及 83%），同時可降低血清尿素酶及 Hp 相關特異性免疫球蛋白 G 水平，從而改善 Hp 感染引起的胃黏膜損傷及淋巴細胞浸潤，降低血清炎癥因子［腫瘤壞死因子-α、白細胞介素（interleukin, IL）-1β 及 IL-6］水平。上述研究結果均提示，在胃炎患者中，胃內定植菌與 Hp 感染存在著重要的相關性，且參與了對胃內炎癥的調控作用。
3 胃癌患者微生態特點
3.1 胃內非 Hp 細菌與胃癌
隨著分子生物學技術的發展及對胃癌認識的加深，研究者們認識到，在胃癌患者（無論是否存在 Hp 感染）的胃黏膜中還存在胃定植菌群的失調，且除 Hp 感染外，其他微生物也可能參與對胃癌發生及發展的調控[10]。首先，胃癌患者胃內菌群豐度顯著降低。與慢性胃炎、胃黏膜腸上皮化生及上皮內腫瘤患者相比較，胃癌患者胃黏膜的定植菌群多樣性顯著降低。Abate 等[26]完成的一項單中心研究發現，與慢性胃炎患者相比，胃癌患者黏膜中的微生物多樣性顯著降低（P<0.05），但是胃癌組織中的乳酸菌、鏈球菌、普雷沃菌及擬桿菌的含量則明顯高于非惡性組織（P<0.05），提示上述菌種可能在一定程度上參與了胃癌的發生及進展。Hu 等[27]對胃癌患者胃灌洗液標本進行測序發現，胃癌患者胃內微生態的特點是菌群豐度降低，存在 13 個菌群富集，而 31 個菌類出現分離，其中富集最為明顯的是奈瑟球菌屬、普雷沃菌屬、聚集桿菌屬、肺炎鏈球菌、牙髓卟啉單胞菌。其次，存在胃癌前病變的患者胃內微生態也發生了顯著改變。Liu 等[28]基于我國 148 例胃炎或胃癌前病變患者的胃活檢、胃液和糞便樣本進行了 16S rRNA 基因分析，結果顯示，存在胃癌前病變（萎縮及腸化）的患者胃黏膜中，雙球菌屬、細孔菌屬、鏈球菌屬、放線菌屬及嗜血桿菌屬等其他菌屬豐度顯著升高，同時存在上皮內瘤變的患者胃黏膜內不動桿菌屬的豐度升高。上述研究結果也提示，在胃炎向腫瘤的進展演變過程中，胃內定植菌群多樣性呈顯著下降趨勢。但如何證實胃內微生物與胃癌前病變發展的可能相關性呢？Kwon 等[29]將具有癌前病變或胃癌的胃微生物群移植到正常小鼠體內，結果顯示，移植了腸化或胃癌患者胃微生物群的模型小鼠可以發生癌前病變的表現。再次，發生胃癌的患者胃內微生態主要表現為富集厚壁菌門和變性菌門的特征。Liu 等[30]開展的一項大樣本臨床研究納入了 109 例健康對照、183 例淺表性胃炎、135 例萎縮性胃炎、124 例腸化、94 例上皮內瘤變、344 例胃癌患者，結果顯示，所有患者的胃黏膜組織中均可以鑒定出 3 種類型胃微生物群落，除 Hp 以外，另外 2 個微生物群落分別為富集厚壁菌門和變形菌門；梭桿菌屬、鏈球菌屬、韋榮球菌屬等在胃癌腫瘤組織中分布豐富，主要分布在富集厚壁菌屬的微生物群落中。
明確了胃癌患者胃內微生態的相關特征及失衡的主要表現，意味著通過特定方法對異常的胃內微生態進行檢測從而早期識別并診斷胃癌變成了可能。Zhou 等[31]使用 16S rRNA 分析了胃癌患者胃黏膜及糞便中定植菌群的情況，結果顯示，在上皮內瘤變、胃癌（包括早期及晚期）患者的胃黏膜及糞便中，咽峽炎鏈球菌及星座鏈球菌明顯富集，同時胃黏膜內上述菌屬豐度升高用于診斷胃癌具有較高的靈敏度及特異度，而糞便中上述菌屬的豐度在診斷晚期胃癌時具有較高的準確度。Coker 等[32]分析了來自我國內蒙古的 126 例患者的胃黏膜內定植菌情況，提出聯合 5 種菌屬對胃癌及單純的胃內慢性炎癥進行鑒別診斷具有較高的臨床價值；該研究顯示，與慢性胃炎相比，存在腸化及胃癌的患者胃黏膜內定植菌群顯著失調，尤其是胃癌患者，存在 21 類菌群的豐度升高及 10 類菌群的明顯缺失（P<0.05）；基于臨床患者隨訪隊列的相關性分析顯示，上述定植菌群的失調與胃部疾病的進展存在相關性（P<0.001），其中 5 類定植菌改變最為顯著，分別為鏈球菌、咽峽炎鏈球菌、微小單胞菌、假絲酵母菌、痢疾桿菌，上述 5 種菌屬聯合用于區別診斷胃癌與慢性胃炎的曲線下面積可達 0.82［95% 置信區間（confidence interval, CI）（0.70，0.88）］，具有較高的臨床診斷價值；此外，在 Hp 陰性胃炎患者中，上述菌群之間的相互作用強度更高。Liu 等[33]的 Meta 分析顯示，胃癌發生的各個階段（包括癌前病變）中，胃微生態的構成及生態圖譜都存在顯著改變，胃癌患者胃黏膜中的條件致病菌屬包括梭菌屬、細小單胞菌屬、細孔菌屬、普雷沃菌屬和消化鏈球菌屬的豐度顯著升高，而益生菌屬如雙歧桿菌屬、芽孢桿菌屬和布魯菌屬等的豐度則顯著降低；與萎縮性胃炎患者相比，胃癌患者胃黏膜中韋榮菌屬、小類桿菌屬、顆粒鏈菌屬、草螺菌屬、叢毛單胞菌屬、金黃桿菌屬、希瓦菌屬和螺桿菌屬等 8 個定植菌屬的豐度存在顯著差異，上述菌屬用于區別診斷萎縮性胃炎及胃癌的曲線下面積為 0.85［95%CI（0.71，0.91）］；此外，與 Hp 陰性人群相比，Hp 陽性的胃癌患者胃黏膜中定植菌群多樣性顯著降低，且菌群種類及豐度也存在改變，而胃內定植菌群之間的相互作用也顯著減弱，提示在 Hp 感染狀態下，胃內定植菌群會受到顯著抑制。此項研究也同時證實了 Hp 感染對胃內微生態具有顯著的影響。
3.2 根除 Hp 后發生胃癌與胃微生態
人類胃腸道中復雜的微生物群體與自身和宿主相互作用，對健康和疾病的發展產生深遠影響，現代測序技術的發展使我們能夠深入了解胃腸道微生物。Hp 與胃腸道共生菌群之間的相互作用可能與 Hp 相關的致癌性和胃外表現有關[23]。Hp 感染是 70%～80% 的胃潰瘍及 90% 的十二指腸潰瘍的致病因素，而約 90% 的非賁門胃癌與 Hp 感染存在相關性，規范根除 Hp 可以顯著降低消化性潰瘍及胃癌的發生率[34]。但隨著數十年來藥物的改進及標準 Hp 根除治療的廣泛普及，消化性潰瘍復發率及遠端胃癌的發生率顯著下降，但近端胃癌及彌漫性胃癌的發生率則有所升高[35-36]。Doorakkers 等[37]對瑞典 95176 例接受了 Hp 根除治療的患者長期隨訪發現，仍有約 0.2% 的患者發生了胃腺癌；此外，在根除 Hp 后反流性食管炎、Barrett 食管及食管癌的發病率也存在一定的上升趨勢。這也提示了除 Hp 感染外，仍有其他因素參與了胃癌、食管癌等疾病的發生過程。Kumar 等[38]開展的大規模臨床研究中，累計納入 371813 例 Hp 感染患者，通過長期隨訪發現，在 Hp 感染后 5、10、20 年胃癌的累計發病率分別為 0.37%、0.50% 及 0.65%，而且即使接受了根除 Hp 治療后的患者發生胃癌的風險也較既往無 Hp 感染的患者更高［風險比=1.16，95%CI（0.74，1.83）］；與未接受根除治療的 Hp 感染患者相比，接受 Hp 根除治療后遠端胃癌的發病率有所下降，而近端胃癌的發病率并沒有顯著下降。基于此，研究者也認為，對根除 Hp 后仍可能發生胃癌的高風險萎縮性胃炎患者進行分級評估十分重要，何種因素在 Hp 根除后胃癌的發生中發揮調控作用也值得深入研究。
前述研究證據已顯示，作為長時間的慢性感染狀態，Hp 感染對胃內微生態的平衡有著重要影響，而在根除 Hp 治療后，胃內微生態也可能因為藥物影響、胃內炎癥的緩解等多種因素而發生改變[39]。胃內微生態的改變是否可能參與到根除 Hp 治療后胃癌的致病與進展，目前仍存在巨大爭議，一些學者嘗試開展了部分研究，并取得了一定進展。Li 等[40]基于我國十二指腸潰瘍患者（n=102）的研究顯示，慢性 Hp 感染的潰瘍患者在接受包含鉍劑的四聯療法治療后，胃竇黏膜內的乳酸菌屬、柔嫩梭菌亞菌屬及腸桿菌屬顯著增加，而梭桿菌屬顯著減少，女性與男性患者之間的菌群結構分布有顯著差異。He 等[41]的研究也表明，不管是三聯還是四聯的根除 Hp 療法都可能在短期內引起胃腸道菌群紊亂，尤其是胃內微生態結構的改變，具體來說，根除 Hp 后胃黏膜中的定植菌群多樣性逐漸增加，除 Hp 豐度顯著降低外，還存在鏈球菌屬、嗜血桿菌屬及奈瑟菌屬豐度的降低，而乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、變形桿菌屬、擬桿菌屬、梭菌屬及放線菌屬等益生菌的豐度則均較前增加。長期的隨訪發現，這些菌群的紊亂有些可以在一段時間后恢復，另一些則不會恢復。胃內微生態結構的這種改變可能也與根除 Hp 治療胃內炎癥程度改善及胃癌發病率降低相關。雖然根除 Hp 對胃內微生態的平衡有著重要影響，但是這種影響與根除 Hp 后發生胃癌的關系還缺乏深入的研究。一方面，胃黏膜定植菌群作為消化道組成部分，會受到外來因素的不斷影響，食物、藥物等因素都可能導致微生態的動態改變，而這種改變很難全程監測分析；另一方面，胃癌的發生機制仍未闡明，除胃內微生態外，仍有大量其他因素在其中發揮作用，且這些因素的作用效果有可能是長期緩慢的，目前仍難以建立十分標準的動物模型來模擬這一過程。
4 胃內微生態促進胃癌發生的可能機制
隨著對胃內微生態功能的不斷深入研究，其參與調節胃癌發生的功能也得到了研究者的重視，雖然具體的分子生物學機制目前尚未完全闡明，但這為進一步闡述胃癌的發生及進展提供了有效的證據支持，也為探索新的防治胃癌的方法提供了重要參考[42]。一方面，在 Hp 感染患者中，Hp 仍是胃內微生態中的主要致病菌，也是導致胃癌發生的最重要病原學因素，其相關的致病及致癌機制也得到深入闡述[43]。另一方面，大量研究也證實，除 Hp 外的其他胃內定植菌也可能通過多種途徑參與胃癌的發生。He 等[44]的研究發現，在 Hp 感染患者中，Hp 和豬鼻支原體在胃癌的發生中均發揮著促進重要作用，其中豬鼻支原體能夠通過分泌抗原蛋白來促進胃黏膜上皮細胞分泌 β-catenin，并激活 Wnt 信號通路，從而增強胃癌細胞上皮間質轉換及侵襲能力，促進腫瘤的發生及進展。Peng 等[45]的研究納入了 61 例慢性胃炎患者、55 例胃黏膜腸化患者、64 例胃癌患者，采集了胃黏膜及胃液標本進行 16S rRNA 基因測序分析，結果顯示，慢性胃炎患者與腸化患者的定植菌群構成存在差異，且腸化患者定植菌群的多樣性更低；胃癌患者胃黏膜中的定植菌群組成結構改變更為明顯，且伴有胃酸減少及致癌性亞硝酸鹽水平的升高，其中，乳酸菌屬、細孔菌屬及雙胞菌屬的豐度降低更為明顯，同時上述菌屬協助胃酸分泌及促進亞硝酸鹽代謝能力也明顯降低，從而促進了胃癌的發生。Yang 等[46]采用 16S rRNA 基因測序方法對 53 例胃癌及 30 例慢性胃炎患者的胃黏膜組織菌群進行分析，結果顯示，與慢性胃炎患者相比，胃癌患者的胃黏膜組織中存在微生物多樣性降低的特點，同時海洋桿菌屬、甲基桿菌屬和銅氧單胞菌屬等菌屬則存在明顯富集；其中甲基桿菌屬的豐度與胃癌患者不良預后存在明顯相關性，在甲基桿菌豐度較高的胃癌組織中，存在轉化生長因子-β 表達及 CD8+ T 細胞計數的顯著降低；研究者同時也在模型小鼠中觀察到這一現象，這一結果也提示了甲基桿菌可能通過影響轉化生長因子-β 表達及 CD8+ T 細胞功能來達到促進胃癌發生的作用。
有趣的是，雖然根除 Hp 可以顯著降低胃癌的發生風險，但在根除 Hp 后進展為胃癌的患者則更多見近端及彌漫性的胃癌，相關的機制目前仍未完全闡明。如 Hara 等[36]的研究發現，隨訪的 247 例 Hp 感染患者中 11 例（4.5%）在根除治療后發生胃癌，其中 10 例患者均為發生于胃小彎的惡性腫瘤。相關的機制方面，Morgan 等[47]使用了 16S rRNA 擴增子測序方法對 13 個胃癌近端組織、16 個胃癌遠端組織及其匹配的非腫瘤組織的胃微生物組進行分析，結果顯示，胃癌患者近端及遠端組織的微生物多樣性及豐度并無明顯差異；但在屬水平上，近端組織中的普雷沃菌屬_RC9、卟啉單胞菌屬、卡通菌屬、變形桿菌屬、顫桿菌屬和莫拉菌屬的豐度顯著增加，遠端組織中甲基桿菌屬則存在豐度顯著增加；代謝組學分析顯示，遠端腫瘤組織與匹配的非腫瘤組織之間有 30 種代謝物存在差異，而近端之間則只有 4 種代謝物存在差異，這些代謝產物主要來源于鞘脂信號通路、精氨酸生物合成、蛋白質消化吸收、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝等。該研究結果顯示了近端及遠端胃癌發生和發展的在微生物及代謝組方面存在的不同機制。彌漫性胃癌與胃內微生態關系也得到了一些研究結果的證實。如 Hsieh 等[48]的研究顯示，彌漫性胃癌患者存在具核梭桿菌的富集及豐度增高，尤其是在存在轉移的晚期胃癌患者中，胃內定植的具核梭桿菌更高；生存分析顯示，Hp 及具核梭桿菌高豐度均是彌漫性胃癌患者預后不良的獨立風險因素，Hp 及具核梭桿菌豐度均高的患者預后更差；基于蛋白組學分析發現，具核梭桿菌定植能夠導致導致胃上皮細胞內的肌動蛋白動力學紊亂，從而可能增強腫瘤細胞的侵襲及轉移能力，促進腫瘤的進展；研究結果也提示具核梭桿菌和 Hp 的聯合定植可能是晚期胃癌患者接受胃切除術后生存率較差的預測生物標志物。上述研究結果從另一個方面闡述了胃內微生態參與了對胃癌發生的調節，提示胃內微生態在上述過程中的重要作用。
5 總結與展望
綜上所述，胃微生態作為胃內定植的菌群，其組成結構受到多種因素的影響，且胃微生態的改變在胃癌的發生及進展中發揮著重要的調控作用。對于感染 Hp 的患者，即使在接受根除 Hp 治療后，也可能進展為胃癌，而研究證據也顯示，胃內微生態組成結構的異常改變可能在其中參與了胃癌的發生與發展。但目前針對胃內微生態與 Hp 感染及胃癌的關系仍存在許多尚未解決的問題，例如 Hp 與其他定植菌之間的相互作用機制、Hp 根除后微生態如何參胃癌致病等，均還需要更先進的分析技術和更大樣本的患者隊列進行研究。隨著測序分析技術的不斷發展，對胃內微生態的研究也更為準確便捷，這也為臨床探索胃癌的致病機制提供了重要支持。隨著對胃內微生態在胃相關疾病中的進一步深入認識，相關的研究證據也為開發基于微生態調節的全新胃癌防治方法提供了重要參考，從而使更多的患者從中獲益。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。