结直肠癌(colorectal carcinoma,CRC)是全球常见恶性肿瘤之一,近年来发病呈现年轻化趋势
[1]。尽管筛查与诊疗水平不断提高,仍有相当比例患者在确诊时已属中晚期,这些患者预后较差
[2]。对于Ⅲ~Ⅳ期CRC患者,化疗仍是综合治疗的重要组成部分
[3]。然而,化疗相关不良反应常导致治疗耐受性降低、依从性降低及生活质量下降,并已成为影响临床获益的重要因素
[4]。因此,如何在保证抗肿瘤疗效的同时降低化疗毒性,是CRC综合治疗中亟待解决的问题。
中医药在肿瘤辅助治疗中具有“减毒增效”的潜在价值。健脾解毒优化方(Jianpi Jiedu optimized formula,JPJDYHF)基于“脾虚毒聚”理论,由临床经验方加减优化而成,长期用于CRC患者的辨证治疗
[5-7]。前期研究
[8-11]表明,该方联合化疗可改善患者临床状态,并可能通过调控肿瘤相关信号通路抑制肿瘤进展、逆转化疗耐药。但其在真实临床情境下的综合疗效及相关机制仍有待进一步明确。本前瞻性研究探讨JPJDYHF辅助化疗对CRC患者的临床疗效,并采用倾向评分匹配(propensity score matching,PSM)减少选择偏倚
[12]。鉴于CRC的发生、发展及化疗相关不良反应均与肠道微生态失衡密切相关
[13],本研究进一步利用16S核糖体RNA(16S ribosomal RNA,16S rRNA)基因测序技术分析患者肠道菌群结构变化,从肠道微生态角度观察JPJDYHF辅助化疗后的菌群变化特征,同时纳入癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)和糖类抗原19-9(carbohydrate antigen 19-9,CA19-9)等血清肿瘤标志物,补充评价JPJDYHF辅助化疗的临床效应,为阐释该方减轻化疗不良反应、提高临床获益的潜在机制提供线索。
1 资料与方法
1.1 伦理声明
本研究已获得中南大学湘雅二医院伦理委员会的批准[审批号:(2023)伦审(临研)第(K049)号],并在国际传统医学临床试验注册平台上完成注册(注册号:ITMCTR2025002443)。
1.2 对象
纳入2023年10月至2024年10月中南大学湘雅二医院中医科、肿瘤科收治的原发性Ⅲ~Ⅳ期CRC患者共121例。所有患者均经组织病理学确诊,TNM分期依据中国临床肿瘤学会(Chinese Society of Clinical Oncology,CSCO)常见恶性肿瘤诊疗指南
[14]。纳入标准:Karnofsky功能状态(Karnofsky Performance Status,KPS)评分≥60,预计生存期>3个月,自愿参加研究并签署知情同意书。排除标准:合并其他严重系统性疾病或免疫系统疾病,近1个月内使用免疫相关药物,妊娠或哺乳期,合并严重精神或认知障碍,对研究药物过敏,近4周内参加过其他临床试验,或依从性差、无法配合完成研究者。
1.3 研究设计
1.3.1 样本量计算方法
本研究为前瞻性、非随机对照研究,参考《临床流行病学:临床科研设计、测量与评价》第五版
[15]中的样本量估算公式
n=
。公式中,
为显著性水平
α对应的标准正态偏倚;
uβ为检验效能1-
β对应的标准正态偏倚;
pe与
pc分别为联合组与对照组预期的临床有效率;
为2组预期率的平均值,即
=(
2,依据以往研究
[16-17]的方法并结合本研究预期差异确定
pe和
pc。代入公式计算得出每组所需样本量为30例,本研究共分为2组,因此共计60例。
1.3.2 分组及PSM
本研究共初筛纳入121例符合标准的患者,根据患者意愿将其分配至联合组(JPJDYHF联合化疗)或对照组(单纯化疗)。剔除脱落病例后,共113例(联合组32例,对照组81例),完成6个化疗周期。为控制组间可能影响结局变量的潜在混杂因素,对完成6个化疗周期且资料完整的113例患者,基于其基线变量构建了以年龄、性别、原发部位、TNM分期、分化程度、基础疾病、手术史、靶向治疗及化疗方案为基线变量的PSM模型。采用R 4.4.0软件MatchIt包进行1꞉1最邻近匹配,卡钳值设为0.25,最终筛选出60例患者(每组各30例)进入最终的临床疗效与结局分析(
图1)。
1.4 治疗处理
对照组:按照CSCO指南接受一线化疗,可选卡培他滨+奥沙利铂(capecitabine + oxaliplatin,XELOX)、亚叶酸+5-氟尿嘧啶+奥沙利铂(folinic acid+5-fluorouracil+oxaliplatin,FOLFOX)、亚叶酸+ 5-氟尿嘧啶+伊立替康(folinic acid+5-fluorouracil+ irinotecan,FOLFIRI)等方案;符合指征者采用联合靶向治疗。
联合组:在对照组治疗方案基础上口服JPJDYHF(由1号方和2号方组成)。于每周期化疗第4天开始服用1号方,连续服用5 d;化疗第9天开始服用2号方,连续服用4 d。每日1剂,早、晚各煎取200 mL口服(所有汤剂均由湘雅二医院中药房熬制),并对患者进行定期随访检查。1号方:黄芪12 g;党参8 g;白术6 g;茯苓8 g;陈皮6 g;法半夏5 g;木香5 g;砂仁4 g;山药10 g;神曲8 g;炒鸡内金6 g;炒麦芽8 g;柴胡5 g;甘草3 g。2号方:黄芪12 g;党参8 g;白术6 g;茯苓8 g;陈皮6 g;山药10 g;蛇舌草8 g;半枝莲6 g;桂枝5 g;山茱萸6 g;神曲8 g;柴胡4 g;三棱6 g;莪术6 g;薏苡仁10 g;甘草3 g。
1.5 粪便样本采集与16S rRNA基因测序
于6个化疗周期结束后的第2天采集2组患者清晨空腹粪便样本,置于无菌管中,-80 °C保存。采用FastPure Stool DNA Isolation Kit(购自美国赛默飞公司)提取微生物总DNA,并检测其浓度、纯度及完整性。
以提取的DNA为模板,对细菌16S rRNA基因V3~V4区进行聚合酶链反应扩增,构建文库后在Illumina NextSeq 2000平台测序。原始数据经拆分、质控和抽平后,采用UPARSE 7.1按97%相似度进行可操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)聚类,利用核糖体数据库项目(Ribosomal Database Project,RDP)分类器结合SILVA数据库进行物种注释。采用基于未观测状态重建的群落系统发育调查2(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States 2,PICRUSt2)进行功能预测,并基于同源蛋白簇(Clusters of Orthologous Groups,COG)数据库分析组间功能通路差异。
1.6 观察指标
主要观察指标:1)化疗通过情况。以首周期化疗开始后进入第2周期的间隔时间评价化疗通过情况,分为好(22~<28 d)、一般(28~35 d)和差(>35 d)。2)化疗相关不良反应。每周期结束后1周内评估并记录不适症状及血常规指标,按美国国家癌症研究所不良事件通用术语标准5.0版(National Cancer Institute Common Terminology Criteria for Adverse Events, Version 5.0,NCI-CTCAE v5.0)
[18]分级。骨髓抑制评级依据该周期相关指标最高等级记录。3)肠道菌群结构。基于16S rRNA基因测序分析菌群组成及丰度变化,评估JPJDYHF对肠道微生态的影响。4)肿瘤相关血清学指标。分别于化疗前基线(T0)及各化疗周期结束时(T1~T6)检测CEA、CA19-9水平,比较2组基线、T6及下降率差异,下降率按(T0-T6)/T0×100%计算。
次要观察指标:1)KPS评分。范围为0~100分,分值越高表示患者功能状态越好,于治疗前及各化疗周期结束时进行评估。2)疾病控制率(disease control rate,DCR)。采用客观疗效评价标准完全缓解(complete response,CR)、部分缓解(partial response,PR)、疾病稳定(stable disease,SD)及疾病进展(progressive disease,PD)进行评估,计算客观缓解率(objective response rate,ORR)和DCR,公式分别为ORR=(CR+PR)/全部病例数×100%,DCR=(CR+PR+SD)/全部病例数×100%。3)中医证候积分及中医临床疗效评价。依据《中西医结合肿瘤学》及《中药新药临床研究指导原则(试行)》
[19]制订中医证候评分量表(
附表1,
https://doi.org/10.57760/sciencedb.xbyxb.00200),于治疗前及各化疗周期结束时进行评价。各证候按0(无)、2(轻)、4(中)、6(重)计分,总分36,分值越高表示中医证候程度越重。
1.7 安全性指标
于化疗前及6周期结束后采集空腹静脉血,检测丙氨酸氨基转移酶(alanine amino-transferase,ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(aspartate amino-transferase,AST)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)及肌酐(creatinine,Cr)水平,评价联合用药安全性。
1.8 统计学处理
采用SPSS 22.0进行数据统计和分析。正态分布的计量资料以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验;非正态分布的计量资料以中位数(第1四分位数,第3四分位数)表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数变量以频数(构成比或率)表示,组间比较采用卡方检验或Fisher确切概率法,PSM前后基线特征的平衡性采用标准化均差(standardized mean difference,SMD)评价,中医证候积分的纵向变化采用重复测量方差分析。16S rRNA数据中,Alpha多样性组间比较采用Wilcoxon秩和检验;Beta多样性比较采用基于Bray-Curtis距离的主坐标分析(principal coordinate analysis,PCoA),并结合置换多元方差分析(permutational multivariate analysis of variance,PERM ANOVA)检验组间差异;采用线性判别分析效应量(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)分析筛选差异菌群,阈值设为线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)得分>2且P<0.05;基于Spearman相关性分析,以r>0.6且P<0.05为阈值构建相关性网络。P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结 果
2.1 基线资料比较
共121例患者初筛入组,剔除脱落病例后,113例完成6个化疗周期,其中联合组32例、对照组81例。经1꞉1 PSM后,最终纳入60例患者,每组30例。PSM后,2组在年龄、性别、原发部位、分化程度、TNM分期、手术史、化疗方案等基线特征方面的差异均无统计学意义(均
P>0.05,
表1),具有可比性。
2.2 临床疗效及化疗相关不良反应比较
联合组的化疗通过情况优于对照组;同时,联合组的ORR和DCR均高于对照组,差异均有统计学意义(均
P<0.05,
表2)。
2组治疗前KPS评分比较的差异无统计学意义(
P>0.05)。化疗后,对照组的KPS评分较治疗前呈下降趋势,而联合组总体保持相对稳定。第3周期和第6周期时,联合组的KPS评分均高于对照组(均
P<0.05,
表2)。
第3周期时,2组胃肠道反应、体重减轻及骨髓抑制差异均无统计学意义(均
P>0.05);第6周期时,联合组的胃肠道反应严重程度、体重减轻及骨髓抑制均较对照组减轻,差异均有统计学意义(均
P<0.05,
表2)。
2.3 中医证候积分比较
2组治疗前中医证候积分比较的差异无统计学意义(
P>0.05)。重复测量方差分析显示,测量时间主效应、组别主效应及时间×组别交互效应均有统计学意义(均
P<0.05,
表3),提示2组的中医证候积分随治疗进程的变化趋势存在差异。总体上,对照组证候积分随治疗进程逐渐升高,而联合组升幅较小,提示联合组在治疗过程中证候恶化程度较轻。
中医证候疗效分析结果(
表4)显示,联合组的总有效率(显效+有效)高于对照组,差异有统计学意义(
P<0.05),相对风险(relative risk,RR)为2.440。
2.4 2组患者CEA与CA19-9比较
2组化疗前的CEA与CA19-9基线水平(T0)比较的差异均无统计学意义(均
P>0.05),具有可比性。第6周期结束时(T6),联合组的CEA水平低于对照组,且下降率高于对照组,差异均有统计学意义(均
P<0.05)。2组的CA19-9在第6周期结束时(T6)的水平及下降率方面的差异均无统计学意义(均
P>0.05,
表5)。CEA动态变化分析结果显示,2组在T0~T4时的差异均无统计学意义(均
P>0.05),但至T5、T6时,联合组的CEA水平低于对照组,差异有统计学意义(均
P<0.05,
图2A);CA19-9的各时间点比较的差异均无统计学意义(均
P>0.05,
图2B)。
2.5 2组患者治疗前后安全性指标比较
2组治疗前ALT、AST、BUN及Cr水平比较的差异均无统计学意义(均
P>0.05)。治疗6个周期后,上述指标均较治疗前轻度升高,但治疗后组间比较及指标变化值比较的差异均无统计学意义(均
P>0.05)。化疗期间未见3级及以上肝肾功能不良事件(
表6)。
2.6 JPJDYHF对化疗患者肠道菌群的影响
2.6.1 肠道菌群多样性
本研究共鉴定出282个OTUs,其中226个为2组共有(
图3A)。稀释曲线在测序量达到3 000条序列时趋于平缓,且所有样本的Good’s覆盖率(Good’s coverage)均超过99.9%,表明测序深度充足。尽管Alpha多样性指数未见显著差异,但Beta多样性的PCoA结果显示,联合组与对照组的微生物群落结构发生了显著分离(
P<0.05,
图3B)。
2.6.2 肠道菌群群落组成
在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria)在2组中均占据主导地位,其中联合组Firmicutes的相对丰度相比对照组有所增加(
图4A)。在属水平上,布劳特氏菌属(
Blautia)、埃希氏-志贺氏菌属(
Escherichia-Shigella)、乳杆菌属(
Lactobacillus)、真杆菌属(
Eubacterium)和瘤胃球菌科-UCG-014(Ruminococcaceae
- UCG-014)为优势菌群分类单元。LEfSe分析结果进一步提示,JPJDYHF干预后联合组的肠道菌群发生了显著的物种组成变化(
图4B)。与对照组相比,联合组中Bacteroidota、梭杆菌门(Fusobacteriota)和弯曲杆菌门(Campylobacterota)以及拟杆菌属(
Bacteroides)、副拟杆菌属(
Parabacteroides)和梭杆菌属(
Fusobacterium)的相对丰度显著降低,而
Blautia和Ruminococcaceae
-UCG-014的相对丰度显著升高(
图4C)。
2.6.3 肠道菌群功能预测
COG功能预测与差异通路分析结果(
图5)显示,主要的微生物功能包括氨基酸代谢、碳水化合物代谢、转录以及复制/重组/修复。与对照组相比,联合组的肠道菌群在脂质转运与代谢、细胞壁/膜/包膜生物发生相关通路表现出显著下调,同时信号转导功能显著激活(均
P<0.05),这些功能变化可能与CRC相关代谢重编程及微环境改变有关。
3 讨 论
CRC是常见消化系统恶性肿瘤,对于III~IV期患者,化疗仍是综合治疗的重要组成部分
[20-22]。然而,化疗相关胃肠道反应、骨髓抑制等不良反应常影响治疗的依从性和完成度,成为限制临床获益的重要因素
[23]。因此,在维持化疗的抗肿瘤疗效的同时减轻化疗相关不良反应,已成为目前CRC综合治疗中的关键问题。既往研究
[21]提示,中医药在改善肿瘤患者整体状态、减轻化疗相关不良反应及改善治疗耐受性方面具有一定优势。本研究在采用PSM平衡基线差异后显示,JPJDYHF辅助化疗的获益不仅体现在症状缓解,还表现为更好的化疗通过情况、更高的DCR及整体状态改善,且未增加肝肾功能负担。这提示其有助于维持治疗连续性并提升综合获益。
JPJDYHF源于临床经验方,并经长期实践加减优化
[24]。从治疗思路看,该方并非仅针对单一不适症状,而是根据化疗不同阶段患者脾胃受损、毒邪内蕴及正气耗伤等特点进行分期干预。化疗初期重在健脾理气、和胃降逆,以改善食欲不振(纳差)、恶心、腹泻等消化道反应
[25-26];中后期则兼顾清热解毒与扶正培本,以应对持续治疗所致的耐受性降低和机体失衡
[27]。本研究中,联合组胃肠道反应减轻、体重下降幅度减少、骨髓抑制程度较轻,与上述分期干预思路具有较好一致性。结合既往药理研究
[28-33],JPJDYHF“减毒增效”的作用基础可能与其多成分、多靶点协同调控有关,包括减轻肠黏膜损伤、调节炎症反应与氧化应激、减轻造血抑制及增强化疗敏感性等。这也提示,其临床效应并非局限于局部症状控制,而可能涉及肠黏膜屏障功能、免疫状态和耐药相关过程的综合调节。
本研究的创新点在于从肠道菌群角度观察JPJDYHF辅助化疗后的微生态变化。肠道是机体重要的免疫器官和屏障,聚集了大量免疫细胞,肠道菌群通过维持黏膜屏障、调控局部及全身免疫反应参与宿主稳态维持
[34-36]。对CRC患者而言,肠道菌群失衡不仅与肿瘤的发生、发展有关,也与化疗相关不良反应和疗效差异密切相关
[34]。此外,中药复方以口服为主要给药方式,其成分不可避免地与肠道微生物发生双向作用:一方面,菌群可参与药物代谢与活化;另一方面,药物也可反过来重塑菌群结构。因此,从肠道菌群角度探讨JPJDYHF的作用机制,具有一定的科学依据。
本研究的16S rRNA测序结果显示,联合组与对照组的微生物群落结构的Beta多样性差异显著,而Alpha多样性无显著差异,表明JPJDYHF可能主要作用于菌群的结构性重塑,而非单纯增加菌群丰富度。具体来看,联合组中
Blautia和Ruminococcaceae-UCG-014相对丰度升高,二者均可产生短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA)
[37]。SCFA中的丁酸盐既是肠上皮细胞的主要能量来源,又能通过抑制组蛋白脱乙酰酶(histone deacetylase,HDAC)活性发挥免疫调节功能
[38]。研究
[38-39]表明,丁酸盐可进入循环系统,影响髓源性抑制细胞和调节性T细胞的分化与功能,从而改变肿瘤微环境的免疫状态,可能间接增强化疗药物的抗肿瘤效应。因此,本研究中上述有益菌群的富集,可能与联合组胃肠道反应较轻、化疗通过情况较好相关。
与之相对,联合组中
Bacteroides、
Parabacteroides和
Fusobacterium相对丰度下降。具核梭杆菌(
Fusobacterium nucleatum)已被证实与CRC进展、炎症反应及化疗耐药相关,可通过Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)/髓系分化初级反应蛋白质88(myeloid differentiation primary response protein 88,MYD88)等通路促进肿瘤细胞存活并削弱奥沙利铂、5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)等药物敏感性
[40]。上述变化与联合组较好的化疗通过情况和DCR在方向上相一致,提示JPJDYHF可能部分通过调节与炎症、屏障损伤及耐药相关的菌群失衡状态,参与化疗减毒增效过程。
本研究的功能预测结果进一步支持了这一趋势。联合组的肠道菌群在脂质转运与代谢、细胞壁/膜/包膜生物发生
[41-43]等COG功能类别中相对丰度下降,而转录相关功能
[39-41]类别相对丰度升高。已有研究
[43-44]表明,肿瘤进展及宿主-微生物相互作用往往伴随代谢重编程与微环境改变。上述结果提示,JPJDYHF的作用可能不仅体现在菌群组成变化层面,还可能通过影响菌群相关代谢功能及宿主-微生物相互作用,进而改善化疗相关不良反应并提高临床获益。结合本课题前期关于“肠道菌群-色氨酸-芳香烃受体轴”的研究基础
[45],推测JPJDYHF可能通过直接药理效应与微生态调节的协同作用影响宿主内环境,但其具体分子机制仍有待进一步验证。
本研究仍存在一定局限性。首先,本研究为单中心、小样本、前瞻性、非随机对照研究,尽管采用了PSM降低基线混杂因素影响,但仍难以完全避免选择偏倚。其次,本研究的随访时间较短,尚缺乏无进展生存期、总生存期等远期预后指标。此外,本研究对肠道菌群的分析主要基于16S rRNA基因测序及功能预测,缺少代谢组学和机制实验的直接支持。未来仍需开展多中心、大样本、前瞻性随机对照研究,并结合代谢组学、转录组学及功能实验,进一步阐明JPJDYHF辅助化疗的作用机制及其临床获益基础。
国家自然科学基金(82575170)
湖南省中医药管理局重点课题(A2023043)
湖南省大肠癌中西医临床医学研究中心(2023SK4048┫。This work was supported by the National Natural Science Foundation ┣82575170)
the Research Projects of Traditional Chinese Medicine of Hunan Province(A2023043)
the Hunan Provincial Clinical Medical Research Center Project(2023SK4048)