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背景
对于结直肠癌的治疗，尽管手术技术及术后监测手段不断提高，术后局部复发仍然是比较棘手的问题。在术后第一个3年影响着近40%的患者。
既往认为肿瘤复发取决于肿瘤的分期、分级、是否存在梗阻、穿孔、淋巴结转移和R0切除情况。随着肠道微生物采样技术、RNA测序和转录组学技术的发展，肠道微环境已经被证实其与肿瘤的发生和术后DFS密切相关。本研究将从局部复发的角度探究肠道微生物对结直肠癌管理的影响。
方法
在PubMad上使用关键词“大肠癌复发”、“吻合口瘘”及“机械性肠道准备”搜索年至年间相关研究并进行分析。
1.微环境和肿瘤发生
出生时，肠道内定植4种菌，分别为：厚壁菌、拟杆菌、变形菌和放线菌。他们的数量受环境、免疫、饮食、感染及抗生素运用的影响而在健康人中各不相同。随着分子生物学技术的发展，我们了解到健康微生物组由于受到病态的干扰，造成生态失调，特定的有益细菌损失以及有益细菌的多样性损失，导致致病病原体占优势，这被定义为病理生物学状态。
有研究证实，结直肠癌患者肠道中拥有大量革兰氏阴性梭杆菌，而革兰氏阳性放线菌含量减少。而相较于正常肠道取样，腺瘤取样中假丝酵母菌含量也呈正相关。脆弱拟杆菌是另一种可以对结直肠癌患者DFS造成影响的细菌。经研究，这些细菌可以激活FadA粘附素，该粘附素结合E-钙粘蛋白的胞外结构，激活WNT信号传导，促进肿瘤生长。此外它还可以抑制针对结直肠癌细胞的T细胞免疫应答。
2.微环境和新辅助治疗
铂类药物于肠道需要如烟草嗜酸乳杆菌等特定细菌存在而产生抗肿瘤效果。肠道微生物可通过调节局部免疫反应，从而影响化疗及免疫治疗。有实验证明，结直肠癌患者肠道内如有大量具核梭杆菌，则可促使出现化疗耐药。另外具核梭杆菌也被证实与肿瘤复发相关，甚至被提出作为预防措施，指导更改化疗药物。通过对27类肠道细菌的探索，发现其中有13类细菌可以抵消吉西他滨对结直肠癌肿瘤细胞的影响，造成耐药。
放疗作为另一种治疗手段，已被证实其是吻合口瘘的危险因素。其对肠道微生物亦会造成影响，经过放疗后，辐射造成细胞凋亡、组织血管密度减低及组织灌注差，从而产生缺血环境，大量消耗如巴氏杆菌属等健康细菌，同时乳杆菌属及肠杆菌属数量增加。动物模型证实术前放疗加铜绿假单胞菌对比单纯放疗术后出现吻合口瘘几率增加。
3.手术和微环境
通过对专性厌氧菌的观察，结直肠癌患者术后维持胃肠道动态平衡起关键作用的细菌减少，而如兼性厌氧菌、肠杆菌科、肠球菌属和葡萄球菌属等与手术并发症相关的细菌在增加。短链脂肪酸（SCFAs）作为良好的细菌产物，能够维持肠上皮细胞屏障功能，促进肿瘤细胞凋亡，在某种意义上可以预测手术并发症和肿瘤的发生。
4.吻合口瘘和肿瘤复发
吻合口瘘显著影响住院费用、住院时间、复发率及死亡率。有大量的研究证实吻合口瘘增加局部复发风险及降低DFS。而肿瘤局部复发大多为腔外生长，仅12%为腔内生长。其机制可能是因为脱落的肿瘤细胞植入吻合部位，致使异时癌症的发生及炎症介导致癌。有研究通过对圆形吻合器装置的检测，10名接受结直肠癌手术的患者中有9名患者检查出恶性肿瘤细胞。最近的一项研究通过对右半结肠切除术后吻合口灌洗液进行检查，有半数检查出恶性肿瘤细胞。
局部复发的另一个机制在于原发肿瘤致使局部微环境变化，造成遗传不稳定性及局部复发。第三个机制涉及急性炎症介质对癌症生物学的影响，几项研究表明炎症标志物（肿瘤坏死因子、白介素1、白介素6、基质金属蛋白酶、血管内皮生长因子）可能导致肿瘤复发、转移及化疗抵抗。有研究在体外将结直肠癌细胞置于感染的腹水中，可以观察到其增殖、迁移及侵袭能力增强。
另一个额外机制是循环肿瘤细胞可能会在炎症部位聚集。循环肿瘤细胞可以到达多个器官，但发生转移性肿瘤的器官只在一个或几个。这是因为血管生成休眠现象，通过这种现象，细胞增殖和凋亡实现平衡，导致微转移不进展，抑制转移性细胞形成直至有干扰造成其活化。而肿瘤部位的炎症环境，使免疫细胞的肿瘤促进作用逐渐放大，循环肿瘤细胞这颗种子拥有了肥沃的土壤，造成肿瘤复发。
在吻合口瘘和肠道微生物的作用下，许多上述机制可能共同作用导致肿瘤复发。一旦发生吻合口瘘，通常有很长时间虚弱，导致营养不良，长期住院以及进一步接触病原体，加之二次手术的生理压力和长时间接触抗生素和侵入性操作。在这种环境下，肠道微生物不仅会被耗尽，还会进行转变以诱导脱落肿瘤细胞和循环肿瘤细胞接种到吻合部位。现明确的是，正常肠道菌群的存在能够维持局部肠道和全身的免疫功能，肠道中某些高致病性物种可能通过对正常微生物组的竞争性排斥，直接抑制免疫系统。
之前的研究已经证明，当正常微生物组被耗尽而低丰度菌株如粪肠球菌占优势时，可能发生吻合口瘘。粪肠球菌具有较高的胶原酶活性并激活基质金属蛋白酶（MMP），高水平的MMP已被证明是结直肠癌患者较差肿瘤转归的标志物。这说明粪肠球菌在吻合口瘘发生中占主导地位，尽管术前进行肠道准备，但其仍存在于吻合口组织中。这提示我们一个可以抑制正常微生物组，且具有高度炎症性质的病理生物可能是重要的局部复发因素。具有较高胶原酶活性的细菌如粪肠球菌可以与巨噬细胞相互作用，将结肠上皮细胞表型转变为具有侵袭性特征的间质样表型，导致肿瘤复发。（图1）
图1：肿瘤复发机制假想图：结直肠癌整个治疗（新辅助治疗、抗生素、手术）过程中，造成了一个独特的环境背景，具有较高胶原酶活性的细菌如粪肠球菌定殖，后脱落的癌细胞植入吻合口，并移入粘膜外生长，损伤吻合口愈合，导致肿瘤复发。
几项研究表明，肠道微生物群可作为结直肠癌患者生存的预后标志物，具有较高水平具核梭杆菌的结直肠癌患者复发率升高、DFS缩短。结肠粘膜中存在产肠*素脆弱类杆菌与较差的结直肠癌分期相关。大量的具核梭杆菌是一种预后不良的生物标记物，与MMP-9等炎症介质水平升高有关，而脆弱拟杆菌可以诱导NF-κB信号传导和释放炎性细胞因子。因此，是否能够在术前通过塑造整个肠道微生物群情况，做出一定的干预，最终改善结直肠癌预后值得进一步研究。
5.基因组时代的肠道准备
机械性肠道准备联合口服抗生素目的在于防止吻合口并发症和手术部位感染。肠道准备与肿瘤结局之间的关系仍未明确。实际上正常肠道微生物群能够抑制潜在有害病原生物并促进肠道愈合，而目前具有缺陷的广泛肠道准备会对肠道正常微生物群造成影响。今后通过微生物宏基因组学，是否可以找到一个“肠道准备2.0”，例如：温和肠清洁剂和非杀微生物的抗病*剂，而不是目前这样大规模杀伤微生物。
所以我们的“肠道准备2.0”应该同时具有减少术后炎症和肿瘤复发几率的潜力。其添加剂应该可以抑制如铜绿假单胞菌（P.aeruginosa）和粪肠球菌（E.faecalis）等，而允许正常微生物群增殖并进一步抑制病原体*力。以更均衡的方式诱导粘膜上皮和潜在免疫细胞的有益作用。最后探寻究竟是否降低患者的复发几率。
图2：围手术期微生物群变化理论：围手术期，受到术前肠道准备和手术操作的双重作用，肠道微生物组随之改变，共生细菌如拟杆菌和厚壁菌门的减少以及导致感染的低丰度γ变形杆菌的增殖。（*）为微生物致病活化的理论时间点，标志着该时间点病人最有可能出现感染，这是一个极为敏感时期，其决定了病人术后恢复顺利与否。
随着精准医学的发展，人类基因组测序技术为我们解释了为什么有些患者能对治疗做出反应，而另一些患者则不行，并据此提供了新的治疗策略。通过了解人类肠道微生物组，我们可以进一步探究为何术前进行了最充分的准备，术后仍出现严重感染并发症；可以根据每名肠道微生物的情况筛选高风险患者，制定具有针对性的术前准备方案。这要求我们背离传统经验教条主义，未来通过科学的努力，运用基因测序的方法对肠道微生物进行控制，影响手术结果，最终达到减少吻合口瘘和肿瘤局部复发的目的。
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