乳腺癌及其相關(guān)微生物的研究進(jìn)展

劉佳枚，趙海寧

(1.青海大學(xué)，青海 西寧 810000；2.青海大學(xué)附屬醫(yī)院，青海 西寧 810000)

0 引言

據(jù)美國癌癥學(xué)會官方期刊《臨床醫(yī)師癌癥雜志》發(fā)表的“2018年全球癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)”報告顯示：在女性中，乳腺癌的發(fā)病率(24.2%)和死亡率(15%)占據(jù)首位。我國女性乳腺癌發(fā)病率近年呈上升趨勢，乳腺癌患者也呈現(xiàn)出年輕化趨勢。最近的研究表明，女性乳腺癌患者體內(nèi)的微生物群與健康女性的不同，這表明乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展可能與某些微生物的存在有關(guān)，這將成為治療乳腺癌的新的突破口。在這篇綜述中，我們主要探討健康人體內(nèi)與乳腺癌患者體內(nèi)微生物群的差異以及腸道微生物、乳腺微生物對乳腺癌發(fā)展及形成的影響，匯總其機(jī)制，從而為乳腺癌的防治提供新的思路，以改善乳腺癌患者的預(yù)后和生活質(zhì)量。

1 乳腺癌的發(fā)病機(jī)制及其影響因素

目前，對于乳腺癌的詳細(xì)形成機(jī)制尚不清楚。既往的研究發(fā)現(xiàn)了許多與乳腺癌相關(guān)的危險因素，如月經(jīng)初潮年齡、絕經(jīng)年齡、首次妊娠年齡、生育次數(shù)、乳腺癌家族史、激素替代治療、肥胖、個人習(xí)慣和其他臨床因素。乳腺癌的發(fā)生是一個長期的、多因素的過程，乳腺癌的發(fā)病機(jī)制可能包括遺傳因素、基因突變、飲食因素、雌激素水平、相關(guān)微生物群等。

1.1 遺傳因素

乳腺癌表現(xiàn)出明顯的家族遺傳傾向和家族聚集性。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，5%～10%的乳腺癌是家族性的。乳腺癌的親屬往往較其他人群更容易發(fā)生乳腺癌，其中一級親屬(姐妹、母女間)的影響尤為顯著。統(tǒng)計研究表明，家族中患癌的人數(shù)、患癌時的年齡及患病時是否已經(jīng)絕經(jīng)、是單側(cè)癌還是雙側(cè)癌都是決定一級親屬患乳腺癌危險程度的重要因素。一級親屬中有乳腺癌病史者，發(fā)病風(fēng)險將比普通人群高2～3倍。

1.2 基因突變

基因突變包括乳腺癌易感基因BRCA1、BRCA2等的突變，抑癌基因如TP53、PTEN、STK11等的突變，磷脂酰基醇4,5-二磷酸3-激酶(PI3K)和GATA3的突變等[1]。與這些基因突變相關(guān)的乳腺癌稱為遺傳性乳腺癌，占全部乳腺癌的5%～10%。BRCA1相關(guān)的癌癥有明顯的病理特征，通常以人類表皮生長因子-2、雌激素和孕激素受體的表達(dá)缺乏為特征(三陰性乳腺癌)。乳腺癌是女性TP53突變攜帶者中最常見的惡性腫瘤，其中約5%的病例在30歲前被診斷。TP53突變攜帶者與一般人群相比，早期乳腺癌(45歲前診斷)的風(fēng)險增加了18至60倍[2]。

1.3 飲食因素

長期不均衡飲食和腫瘤的發(fā)生有著潛移默化的聯(lián)系，與乳腺癌有關(guān)的飲食因素可能包括蔬菜水果、膳食脂肪、紅肉和加工肉類、維生素D、豆類、吸煙和飲酒。但是它們與乳腺癌的關(guān)系仍有爭議。攝入大量蔬菜和水果是乳腺癌的保護(hù)因素，膳食脂肪被認(rèn)為是很多疾病的危險因素，較高的維生素D的攝入能夠降低乳腺癌的發(fā)生風(fēng)險。大量的研究證明，吸煙和飲酒是乳腺癌的危險因素，能夠促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展，而食用豆類能預(yù)防乳腺癌。法國進(jìn)行了一次大規(guī)模前瞻性隊(duì)列研究，發(fā)現(xiàn)攝入紅肉和加工肉類，都與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險增加相關(guān)[3]。

1.4 雌激素水平

目前確定的危險因素為體內(nèi)高雌激素水平，主要包括青春期、懷孕、更年期相關(guān)的生理變化，使用激素避孕藥以及激素替代療法等[4]。有研究表明，患乳腺癌的風(fēng)險與較高的內(nèi)源性雌激素水平和雌激素代謝的差異直接相關(guān)，尤其是在絕經(jīng)后婦女中[5]。生育史、飲酒、肥胖、激素療法、避孕藥的使用至少部分通過改變?nèi)橄俦┞队陬惞檀技に氐臅r間和強(qiáng)度發(fā)揮作用[6]。這種激素調(diào)節(jié)在臨床和分子上表現(xiàn)為不同的亞型：三陰性、Her2陽性(Her2 +++)和ER陽性(ER+)。

1.5 相關(guān)微生物群

最近的研究表明，患者體內(nèi)微生物群與乳腺癌之間存在相關(guān)性，認(rèn)為體內(nèi)微生物是一種新的危險因素[7]。通過對乳腺組織樣本的比較，發(fā)現(xiàn)患者和健康人體在某些特定菌群分類的組成和豐度上存在差異[8]。微生物群可能通過調(diào)節(jié)全身雌激素水平和炎癥水平來增加患乳腺癌的風(fēng)險。

2 乳腺癌相關(guān)微生物的研究現(xiàn)狀

目前針對微生物與乳腺癌之間關(guān)系的研究相對較少，國內(nèi)尤甚。近年來，人體微生物組成引起了包括癌癥生物學(xué)在內(nèi)的各個領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。人類宿主與微生物區(qū)系之間存在著一種動態(tài)而復(fù)雜的關(guān)系。細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物可以操縱不同的信號通路，例如，E-鈣粘附素/β-連環(huán)蛋白，導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，改變細(xì)胞分化[9]，并與先天免疫系統(tǒng)的Toll樣受體(TLRs)相互作用，觸發(fā)炎癥信號通路，幫助維持機(jī)體的止血。人類微生物群與癌癥之間的相互作用被稱為“癌生物體”[10]。人體微生物主要包括腸道微生物和局部微生物，下面主要從腸道微生物和乳腺微生物兩方面綜述人體微生物與乳腺癌的關(guān)系。

2.1 腸道微生物與乳腺癌

人類胃腸道是一個復(fù)雜而多樣的群落，由數(shù)以萬億計的單個微生物組成，其中包括上千種不同種類的細(xì)菌、病毒、古菌和真菌[11]。腸道微生物群有助于消化、代謝、動態(tài)平衡等生理活動，對人體健康起著重要作用。例如，它在人體消化和吸收難以消化的碳水化合物(膳食纖維)，產(chǎn)生維生素B和K，內(nèi)源和外源化合物的新陳代謝，以及免疫力方面都是必不可少的。它還積極參與天然免疫和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫，幫助維持腸道屏障功能，并協(xié)助對病原微生物作出適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)[12]。

人體腸道微生物主要通過調(diào)節(jié)體內(nèi)雌激素水平和免疫反應(yīng)進(jìn)而影響乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展。下面就這兩方面展開進(jìn)行綜述。

2.1.1 腸道微生物對體內(nèi)雌激素的影響

研究表明，腸道微生物可以影響全身的雌激素水平，因?yàn)樗鼈兒笑?葡萄糖醛酸酶(BGUS)等可以使雌激素被再吸收。腸道菌群中的Estrobolome基因可調(diào)控雌激素的代謝，因此調(diào)節(jié)Estrobolome基因就可能對機(jī)體起到保護(hù)作用，降低患乳腺癌的風(fēng)險。在腸道中，BGUS催化肝臟中產(chǎn)生的內(nèi)源性β-葡萄糖醛酸和飲食中的外源性β-葡萄糖醛酸，如復(fù)合碳水化合物的水解。雌激素的代謝，包括羥化和結(jié)合，主要涉及腸肝循環(huán)，主要發(fā)生在肝臟，在那里它們結(jié)合并排泄到膽汁中，到達(dá)胃腸腔內(nèi)；在那里它們被細(xì)菌BGUS解耦連，然后它們作為游離雌激素通過肝腸循環(huán)重新吸收，到達(dá)不同的器官，如乳房[12]。

有研究表明，這些代謝物是由梭狀芽孢桿菌和反芻球菌科的幾種細(xì)菌通過雌激素代謝產(chǎn)生的。此外，其他類似雌激素的代謝物也可以通過腸道內(nèi)的氧化和還原反應(yīng)以及雌激素誘導(dǎo)的生長因子的誘導(dǎo)合成而產(chǎn)生，這可能具有致癌潛力。此外，細(xì)菌BGUS可以參與外源物質(zhì)和外源雌激素的去共軛，導(dǎo)致它們通過腸道-肝臟途徑重新攝取，從而增加它們在生物體中的停留時間[13]。從這個意義上說，能夠代謝雌激素和其他內(nèi)源性激素的微生物的增多會導(dǎo)致循環(huán)中雌激素水平的增加，從而最終增加患乳腺癌的風(fēng)險。

Fuhrman和他的同事證明絕經(jīng)后婦女雌激素和雌激素代謝物與腸道微生物群的多樣性呈正相關(guān)[14]。許多BGUS細(xì)菌存在于兩個優(yōu)勢亞群中，即淡色梭狀芽孢桿菌菌群和球狀梭菌菌群，這兩個亞群屬于硬壁菌門。大腸桿菌/志賀氏菌群是變形桿菌門的成員，也具有BGUS[15]。一方面腸道菌群改變了人體的雌激素水平，另一方面外界的影響及宿主的變化(如：飲食、抗生素的使用和年齡等)又能改變腸道菌群的構(gòu)成。

2.1.2 腸道微生物對人體免疫的影響

腸道是人體最大的免疫器官，腸道免疫系統(tǒng)又稱為黏膜免疫系統(tǒng)，主要由腸上皮細(xì)胞、固有層淋巴細(xì)胞、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞、派伊氏結(jié)等組織構(gòu)成。腸道微生物群對人體免疫的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：(1)促進(jìn)宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟[16]；(2)參與機(jī)體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)[17]。

胃腸道微生物區(qū)系對免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟至關(guān)重要，免疫系統(tǒng)由獲得性免疫反應(yīng)和先天免疫反應(yīng)組成。先天免疫反應(yīng)依賴于上皮細(xì)胞、循環(huán)中的化學(xué)物質(zhì)和特殊細(xì)胞的物理屏障，以快速識別具有致病潛力的細(xì)胞上的廣泛外來抗原并將其消滅[16]。另一方面，獲得性免疫通過刺激表達(dá)特異性交叉反應(yīng)抗體的淋巴細(xì)胞，通過較慢但持久的反應(yīng)來處理病原體。胃腸道中攝入的食物及其與微生物的相互作用，比身體任何其他部位接收到更多的抗原。有趣的是，無菌小鼠被發(fā)現(xiàn)含有較少的循環(huán)淋巴細(xì)胞，這表明胃腸道微生物也可能影響獲得性免疫。腸道微生物群還參與了化療、放療和免疫治療等抗癌的過程。免疫治療通過激活人體本身的免疫系統(tǒng)，依靠自身的免疫機(jī)能殺滅癌細(xì)胞[17]。

最近，以PD-1和PD-L1為代表的免疫療法顯示出吸引人的治療潛力。隨著人們對腫瘤免疫療法的進(jìn)一步認(rèn)知，腸道菌群與免疫檢查點(diǎn)抑制劑療效的研究備受關(guān)注。雖然目前PD-1和PD-L1抑制劑對乳腺癌的療效尚在研究，但為了探究該免疫治療的影響因素，腸道菌群可能是一個重要的突破方向[18]。

2.2 乳腺微生物與乳腺癌

相比其他類型的腫瘤，乳腺腫瘤具有更豐富更多樣化的微生物組結(jié)構(gòu)，在所有單個乳腺腫瘤樣品中平均檢出16.4種細(xì)菌，而在所有其他腫瘤類型中檢出的平均值＜9[19]。乳房組織有其特定的微生物群，這與腸道等其他組織的微生物群不同。由于乳房是由脂肪組織組成的，有廣泛的血管和淋巴引流，所以它可以成為細(xì)菌生長的有利環(huán)境。

到目前為止，一些發(fā)現(xiàn)似乎證明了部分乳腺組織微生物群的潛在起源，即從胃腸道移位到皮膚，通過乳頭-乳暈開口，通過哺乳和/或性接觸進(jìn)行乳頭-口腔接觸[20]。隨著對乳腺癌患者研究的深入，一些作者認(rèn)為，乳腺腫瘤組織中大量存在的病毒可能與特定的乳腺癌亞型[21]有關(guān)。早期對人乳頭瘤病毒(HPV)等的研究表明，HPV感染與乳腺癌之間存在相關(guān)性。

乳腺癌組織中存在大量細(xì)菌，蛋白細(xì)菌門是乳腺組織中最豐富的門[22]。目前尚不清楚乳腺癌患者乳腺腫瘤組織與鄰近正常組織之間微生物群是否存在差異。Curbaniak等人的研究表明，在兩個群體的個體水平上，腫瘤組織和正常鄰近組織之間的細(xì)菌群落沒有差異[23]。然而，與健康對照組相比，作者發(fā)現(xiàn)患有乳腺癌的婦女中以促進(jìn)癌細(xì)胞活性而聞名的大腸桿菌的豐度更高。Xuan等人在配對的正常鄰近組織和腫瘤組織中觀察到甲基細(xì)菌屬和鞘氨醇單胞菌屬的差異豐度，提示它們在癌癥發(fā)生中的潛在作用[24]。

乳腺癌患者的乳頭吸出物與“正?！被颉敖】祵φ铡眿D女的細(xì)菌群落組成也可能不同。例如，澤瀉屬在乳腺癌患者的吸液中更為常見，而未分類的鞘氨醇單胞菌屬在健康對照婦女的吸液中更為普遍。有趣的是，乳腺癌患者的細(xì)菌都有一種共同表達(dá)的酶，β-葡萄糖醛酸酶[25]。

3 總結(jié)與展望

乳腺癌已成為全世界女性腫瘤中發(fā)病率最高的惡性腫瘤，也是女性癌癥死亡的首要原因?，F(xiàn)有的研究表明，微生物區(qū)系在維持人體健康狀態(tài)方面起著至關(guān)重要的作用，它們的失調(diào)會引起包括乳腺癌在內(nèi)的病理生理變化。目前微生物群與乳腺癌之間的確切關(guān)系需要進(jìn)一步研究。也就是說，需要明確究竟是微生物群的改變導(dǎo)致乳腺癌，還是乳腺癌的發(fā)生導(dǎo)致微生物群的改變。為了回答這些問題，應(yīng)該設(shè)計大規(guī)模的研究，包括動物模型、回顧性和前瞻性研究，以及臨床試驗(yàn)。同時，微生物與乳腺癌之間的相互作用機(jī)制需要更深入的基礎(chǔ)研究進(jìn)行挖掘，以期為乳腺癌的診斷發(fā)展和治療干預(yù)提供依據(jù)。