血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師
腸道菌群與癌症放射線治療的關係
放射治療長期以來一直是腫瘤的重要治療方法，透過能量轉移導致了腫瘤細胞和正常上皮細胞的DNA損傷，而這涉及活性氧和氮的產生。其中，胃腸道上皮細胞具有高增殖特性且對放射線高度敏感，因此成為放射治療中損傷的主要對象，顯著影響患者的生活品質。
腸道菌群影響癌症放射線治療的毒性和副作用
大多數放射線治療的毒性，尤其是胃腸道黏膜炎，是由局部促發炎激素的釋放引起的，而腸道的鼠李糖乳酸桿菌Lactobacillus rhamnosus會調節TLR-2/MyD88信號轉導機制，將間質幹細胞遷移至腸道的底部，保護腸道免受放射線治療所誘導的細胞損傷。此外，毛螺菌科和腸球菌科的富集，已被觀察到可以顯著減輕放射線治療所誘導的胃腸道損傷和造血功能紊亂，這可能是因為它們的下游代謝產物丙酸和色氨酸，對於放射線治療所防護的重要貢獻所致。嗜酸乳酸桿菌、雙歧桿菌和某些鏈球菌也被證明可以緩解放射治療的胃腸道副作用，例如:腹瀉、腹痛和噁心，尤其是在婦科惡性腫瘤患者中。
在放射線治療引起腸炎的患者中觀察到腸道上皮發炎和屏障功能障礙，TNF-α和IL-1β表達會增強，並伴隨菌群的失調（α-多樣性顯著降低，β多樣性顯著升高）。這顯示腸道菌群失調也會促進放射性腸炎的發生與發展。擬桿菌、雙歧桿菌、梭菌、鏈球菌等產生的短鏈脂肪酸也與放射性腸病友密切相關。
此外，第4型梭菌、羅氏桿菌Rothella和無尾熊桿菌Koala bacillus的水平較高也會導致放射性腸病的發生，這與維持腸道穩定態的腸黏膜之細胞激素顯著減少有關。
放療線治療後疲勞是放射治療的另一個併發症，這類患者的腸道菌叢表現出鏈球菌、阿德克雷特菌Adecretsia和放線菌Actinomycetes的豐度增加，以及微生物蔗糖脂降解途徑的上調，這表明腸道菌群的失調可能是放療相關疲勞的致病因素之一。此外，接受全腦放射治療引起的認知功能障礙，也可能與腸道菌叢失衡高度相關。研究發現，野生型小鼠接受全腦照射後，擬桿菌屬（Philum-Bacterroyd）、擬桿菌屬（Klaas-Bactrodia）和擬桿菌屬（Ode-Bactroydales）的含量降低，而擬桿菌屬（Janus-Alobakulum）的含量則會升高。改善腸道菌群的策略可能對認知功能障礙患者是有益的。
放射線治療引起的放射性肺炎和肺纖維化，是胸部腫瘤患者放射治療的主要臨床併發症，而調節腸道菌群可以減少放射性肺病和肺纖維化的發生。相關研究表明，肺癌模型小鼠接受X射線單劑量照射引起放射性肺炎和肺纖維化後，腸道發炎相關菌群會較原來增加，如:擬桿菌的比例增加一倍，給予藻藍蛋白後腸道菌群比例趨於正常，肺損傷較之前為減輕，推測放射性肺炎和纖維化可能與放療引起的腸道菌群失衡有關。
此外，革蘭氏陽性菌可能會降低肺癌放射線治療的有效性，有研究發現，放射治療聯合主要作用於革蘭氏陽性菌的抗生素萬古黴素，若與單純放療相比，可以顯著提高肺癌小鼠的生存期，並且這一過程與腫瘤裂解性CD8 + T細胞數量增加有關。
放射線治療引起的腸道菌群的紊亂及其治療
同時，放射治療也會對腸道菌群產生深遠的影響，研究表明，放射治療通常會增加腸道中變形桿菌和梭桿菌等有害菌群，並減少糞桿菌和雙歧桿菌等有益菌群的比例，導致腸道菌群失調。事實上，骨盆腔放射治療會對婦科癌症患者之腸道菌叢有所影響，自1992年就已為人所知，放射線治療會導致大腸桿菌、核梭桿菌、屎腸球菌和乳酸桿菌的豐度下降，梭菌的豐度上升。此類結果的報告較多，而腸道菌群的失衡往往伴隨隨後的全身性副作用。例如，放射治療也會改變產生短鏈脂肪酸的細菌，進而引起短鏈脂肪酸的變化，影響多種疾病的發展，對患者的癌症治療產生負面影響。放射治療會引發擬桿菌門與厚壁菌門比例的下降，會導致腸道上皮屏障脂質組學譜發生顯著的變化，其中甘油磷脂的代謝與放射性腸炎的進展最為相關。
此外，大量研究證實，腸道菌群與放射性胃腸道疾病有密切相關，第四型梭菌、羅斯氏菌和無尾桿菌在出現放射性腸道疾病患者體內的豐度會比較高，但有效的糞便菌群移植可以預防放射性的胃腸道毒性。同樣，Ding等研究了糞便菌群移植在治療腹部放射後慢性附帶損傷的應用，結果顯示來自健康捐贈者的糞便菌群移植可以改善患者的直腸出血、大便失禁和腹瀉等併發症狀，但效果並不持久。
另一篇報導顯示，來自一位健康捐贈者的四個療程的糞便菌群移植，可以增加了患者體內微生物組的多樣性，並更徹底地改善了便血、腹痛和腹瀉等症狀。由此我們可以得出結論，糞便菌群移植似乎對放射治療所引起的毒性具有有益作用，但這依賴於穩定的治療週期和對糞便菌群移植後微生物組變化的關注。值得注意的是，糞便菌群移植是否能夠提高放射治療的療效目前尚無定論，這可能是值得進一步研究的有趣領域。
總之，放射線治療引起之腸道菌群的變化可能對放射線副作用的風險評估、預防和治療，其實是具有重要的臨床意義。
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