微生物群與乳腺癌相關(guān)性的研究進(jìn)展

鄭雅琦 秦子涵 盛世盈 楊莊青

作者單位：650032 昆明 1云南省腫瘤醫(yī)院/昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院，云南省癌癥中心乳腺外科；2昆明醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院

2020年全球癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，女性乳腺癌新發(fā)病例約230萬(wàn)例（11.7%），已超過(guò)肺癌（11.4%）成為最常見(jiàn)的惡性腫瘤［1］。然而，其中僅有少部分患者具有遺傳易感性或暴露于已知環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素，如激素暴露［2］；半數(shù)以上乳腺癌患者的病因目前尚不明確。宿主微生物群作為機(jī)體重要的組成部分，近年來(lái)被認(rèn)為是調(diào)節(jié)腫瘤易感性和疾病進(jìn)展的重要媒介，且發(fā)現(xiàn)益生菌對(duì)乳腺癌發(fā)生有一定的抑制作用［3-6］。人體內(nèi)的微環(huán)境可能是與乳腺癌相關(guān)的一個(gè)內(nèi)部環(huán)境因素［2］，其導(dǎo)致的生態(tài)失調(diào)可能有助于癌變的起源、增強(qiáng)或調(diào)節(jié)［7］。胃腸道是微生物棲息的最主要場(chǎng)所，乳腺組織也具有其獨(dú)特的、多樣化的微生物譜，對(duì)乳腺疾病的發(fā)生具有重要意義［8］。2022年4月8日，蔡尚課題組基于經(jīng)典的MMTV-PyMT小鼠自發(fā)乳腺癌模型，發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中獨(dú)特的胞內(nèi)菌可直接調(diào)節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中細(xì)胞的生存能力，對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移定植起到關(guān)鍵作用［9］。另外，PLAZA-DíAZ等［10］發(fā)現(xiàn)乳腺癌婦女與健康婦女的乳腺、腸道微生物模式在細(xì)菌類型、相對(duì)豐度以及代謝能力、破壞DNA等功能均不同，提示罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)與位于乳腺和腸道微生物群的種類組成和生物學(xué)功能有一定聯(lián)系，且接觸一些環(huán)境污染物如內(nèi)分泌干擾素（endocrine disrupting chemicals，EDCs）等也可能會(huì)改變這些微生物群，從而增加罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，已有不少研究探索腸道、乳腺微生物群與乳腺癌的關(guān)系，本文將從腸道、乳腺微生物群與乳腺癌的關(guān)系，微生物群影響乳腺癌的機(jī)制以及益生菌在防治乳腺癌中的潛能作一綜述。

1 微生物群與乳腺癌

1.1 乳腺微生物群與乳腺癌

乳腺組織分泌的乳汁通過(guò)各級(jí)導(dǎo)管匯合于乳頭，開(kāi)口于外界，因此人的乳房并非無(wú)菌，其包含一個(gè)獨(dú)特且多樣化的菌群結(jié)構(gòu)［11］。研究表明，乳腺微生物群除了來(lái)源于皮膚外，也可能來(lái)自胃腸道以及通過(guò)乳頭-乳暈孔直接轉(zhuǎn)移或通過(guò)哺乳、性接觸從乳頭-口腔接觸轉(zhuǎn)移［8］。此外，不同于乳房皮膚，乳腺組織有其獨(dú)特的微環(huán)境［8］。XUAN等［12］從圣約翰健康中心收集了20例ER+乳腺癌患者的腫瘤組織及其配對(duì)癌旁組織的新鮮冷凍標(biāo)本，通過(guò)16S磷酸測(cè)序發(fā)現(xiàn)乳腺部位的微生物群以變形菌門(mén)、放線菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和疣狀梭菌門(mén)為主（平均占樣本所有序列的96.6%）。THOMPSON等［13］也發(fā)現(xiàn)乳腺腫瘤部位最普遍的門(mén)為變形菌門(mén)（48.0%）、放線菌門(mén)（26.3%）和厚壁菌門(mén)（16.2%），且變形桿菌在乳腺腫瘤組織中的豐度顯著增加，而放線菌則在正常鄰近組織中豐度增加。

目前，腫瘤細(xì)胞內(nèi)已被證實(shí)存在腫瘤特異性細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌［9］，且乳腺腫瘤內(nèi)的微生物組比其他腫瘤類型（如肺、卵巢）的微生物組更豐富、更多樣化［14］。但目前只有少數(shù)研究對(duì)女性乳腺腫瘤組織和癌旁組織中存在的細(xì)菌進(jìn)行定性研究，兩者是否存在差異尚無(wú)定論。XUAN等［12］研究發(fā)現(xiàn)，乳腺腫瘤組織中放射耐受性甲基細(xì)菌富集最顯著（100%的樣本），配對(duì)癌旁組織中鞘單胞菌富集，且這兩種細(xì)菌的相對(duì)豐度在配對(duì)的正常組織中呈負(fù)相關(guān)，而在腫瘤組織中不相關(guān)，表明這兩種菌屬可能在乳腺癌發(fā)展中發(fā)揮作用，腫瘤組織中的生態(tài)失調(diào)也可能與其相關(guān)。URBANIAK等［15］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織及其癌旁組織的細(xì)菌群落在整體人群和個(gè)體內(nèi)均無(wú)顯著差異，但是健康女性的乳腺組織和乳腺癌患者的癌旁正常乳腺組織具有不同的細(xì)菌特征，與健康對(duì)照組相比，乳腺癌女性體內(nèi)大腸桿菌的豐度更高。已有研究顯示大腸桿菌具有促癌活性［16］。同樣，HIEKEN等［8］發(fā)現(xiàn)乳腺癌婦女的癌旁組織中，葡萄球菌、芽孢桿菌、鉤藤科、腸桿菌科和擬桿菌等可在體外造成DNA損傷的細(xì)菌，其相對(duì)豐度顯著高于健康婦女，且具有有益健康、抗致癌特性作用的乳酸菌數(shù)量有所減少。

1.2 腸道微生物群與乳腺癌

人的腸道黏膜表面積高達(dá)400 m2，為數(shù)量龐大的微生物群提供了附著和定植的場(chǎng)所［17］。研究表明，人類胃腸道內(nèi)定植的微生物超過(guò)100萬(wàn)億個(gè)，其基因庫(kù)大約是人類基因組的150倍，主要包括類桿菌、梭狀芽孢桿菌、糞桿菌等［18］。這些腸道菌群參與形成一種由物理、生物、免疫與化學(xué)多種功能共同構(gòu)成的微生態(tài)屏障系統(tǒng)，具有重要的促進(jìn)腸道相關(guān)淋巴組織發(fā)育和維持協(xié)助人體代謝等作用。然而，在某些情況下，微生物群可觸發(fā)基因易感個(gè)體發(fā)生疾?。?9］，宿主對(duì)腸道細(xì)菌反應(yīng)失調(diào)甚至可以導(dǎo)致腸外部位癌癥，如肺癌、肝癌等［20］。腸道微生物寄居于腸腔或定植于腸黏膜表面構(gòu)成腸道生物屏障，其破壞可能會(huì)導(dǎo)致菌群失調(diào)甚至致病菌易位，并增加腸道通透性，使細(xì)胞代謝產(chǎn)物、微生物及其代謝產(chǎn)物通過(guò)受損的腸黏膜進(jìn)入血液，影響全身的免疫調(diào)節(jié)，從而影響腫瘤的生長(zhǎng)、遷移和分化［21］。XUE等［22］通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乳腺癌組大鼠緊密連接蛋白（TJs）表達(dá)減少，腸壁發(fā)生破損，其血漿中的D-乳酸（D-LA）、位于細(xì)胞內(nèi)的二胺氧化酶（DAO）和內(nèi)毒素濃度均有所升高；同時(shí)，腸道菌群的組成成分發(fā)生改變，擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)所占比值降低。此外，腸道免疫屏障的平衡主要由腸道相關(guān)淋巴組織和細(xì)胞因子相互作用調(diào)節(jié)以形成并維持［23］。腸道微生物可通過(guò)刺激腸道次生淋巴器官集合淋巴結(jié)和腸系膜淋巴結(jié)中T細(xì)胞的活化與增殖，從而影響腸道免疫屏障功能［24］。

宿主與微生物群之間的共生關(guān)系對(duì)維持腸道穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，任何破壞正常微生物組含量的擾動(dòng)，即所謂的“生態(tài)失調(diào)”，都可能對(duì)宿主造成有害的后果，并促進(jìn)不同的疾病［25-27］。研究表明，腸道菌群的改變?cè)谟绊憘€(gè)體新陳代謝的同時(shí)，還會(huì)調(diào)節(jié)機(jī)體全身免疫和代謝功能，從而影響宿主患乳腺癌的易感性［28］。GOEDERT等［29］研究發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后乳腺癌患者的微生物組成發(fā)生顯著改變，其腸道微生物群具有較高水平的糞球菌科、梭狀芽胞桿菌科、瘤胃球菌科，而多葉藻和毛螺藻科水平較低。在乳腺癌患者和配對(duì)健康者糞便微生物群的研究中還發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者腸道菌群α多樣性顯著降低，且IgA+菌群組成提高，說(shuō)明腸道微生物在免疫識(shí)別菌群組成上的差異可能影響乳腺癌的發(fā)生發(fā)展［19］。

2 微生物群對(duì)乳腺癌的影響機(jī)制

2.1 慢性炎癥與免疫調(diào)節(jié)

腸道微生物可促進(jìn)中性粒細(xì)胞產(chǎn)生、誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）增殖分化，對(duì)免疫調(diào)節(jié)具有抑制和促進(jìn)的雙重作用：一方面，微生物可通過(guò)減少促炎因子的分泌和炎癥細(xì)胞的產(chǎn)生，下調(diào)全身炎癥指數(shù)，抑制乳腺早期癌變過(guò)程，如Treg細(xì)胞被證實(shí)有助于恢復(fù)腸道上皮穩(wěn)態(tài)，可沿黏膜表面的活動(dòng)在急性炎癥反應(yīng)期間發(fā)揮復(fù)雜的平衡作用，允許宿主保護(hù)性免疫反應(yīng)，隨后恢復(fù)抑制作用［20］；另一方面，微生物可能通過(guò)誘導(dǎo)慢性炎癥、觸發(fā)不受控制的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)而促進(jìn)乳腺癌發(fā)生、復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移［21］。IgA是一種潛在炎癥標(biāo)志物，由黏膜組織分泌，可識(shí)別并特異性限制良性細(xì)菌的適應(yīng)度，維持黏膜屏障完整性，從而減輕先天性免疫反應(yīng)，并限制腸道抗原進(jìn)入循環(huán)以及潛在危險(xiǎn)細(xì)菌的侵襲性［2］。GOEDERT等［19］報(bào)道乳腺癌患者中IgA+與IgA-腸道微生物群之間的非雌激素依賴性顯著相關(guān)，在調(diào)整雌激素和其他變量后，IgA+患者的糞便微生物群豐度和α多樣性均較IgA-患者顯著降低，如梭狀芽孢桿菌科、糞桿菌科和瘤胃球菌科水平下降，提示IgA可能限制了部分腸道微生物。中性粒細(xì)胞是先天性免疫的重要一環(huán)，LAKRITZ等［30］在FVB-Tg（C3-1-TAg）cJeg/JegJ乳腺組織中發(fā)現(xiàn)共生腸道微生物可通過(guò)中性粒細(xì)胞介導(dǎo)遠(yuǎn)距離腫瘤效應(yīng)，用帶有乳腺癌易感性的靶向致病性腸道微生物感染小鼠后，中性粒細(xì)胞廣泛浸潤(rùn)的小鼠較中性粒細(xì)胞減少的小鼠疾病進(jìn)展顯著加快，且中性粒細(xì)胞的全身性消耗可以阻止這種腸外致瘤現(xiàn)象，提示中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答可能影響乳腺癌的病情進(jìn)展。NOH等［31］回顧性分析了10年間完成所有初級(jí)治療階段的原發(fā)性乳腺癌患者，發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率（NLR）較高的患者（NLR≥2.5）疾病特異性生存率明顯低于NLR較低的患者（NLR＜2.5）。此外，免疫編輯和免疫逃避也是乳腺癌發(fā)生發(fā)展的重要免疫機(jī)制［21］。LAKRITZ等［30］發(fā)現(xiàn)腸道菌群可以使機(jī)體的免疫系統(tǒng)在不存在明顯炎癥疾病的情況下處于一種亞臨床狀態(tài)，且其與乳腺上皮細(xì)胞癌前病變進(jìn)展有關(guān)。

2.2 代謝功能

在乳腺癌患者研究中，差異顯著的代謝途徑主要涉及雌激素代謝和脂質(zhì)代謝。雌激素既可促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞增殖又可促進(jìn)癌細(xì)胞增殖［32］，其水平升高與乳腺癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)，尤其是絕經(jīng)后女性罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)［33-34］。雌激素在肝臟進(jìn)行的新陳代謝與細(xì)菌產(chǎn)生的雌激素代謝酶β-葡萄糖醛酸苷酶（β-glucuronidase，GUS）密切相關(guān)，因此腸道微生物群能夠調(diào)節(jié)血清雌激素水平。而雌激素與其代謝產(chǎn)物在肝臟中轉(zhuǎn)化為水溶性的結(jié)合雌激素，隨膽汁排入腸道后，腸道內(nèi)的結(jié)合雌激素可在GUS的作用下重新解離為游離狀態(tài)，從而通過(guò)腸肝循環(huán)重吸收進(jìn)入血液循環(huán)，進(jìn)而到達(dá)遠(yuǎn)處組織器官，比如乳腺［35-36］。GOEDERT等［19］發(fā)現(xiàn)，與絕經(jīng)后健康婦女相比，絕經(jīng)后女性乳腺癌患者的糞便中雌酮、雌二醇及主要雌激素代謝物水平均較低，且患者與IgA+和IgA-腸道微生物群間存在顯著的雌激素非依賴性關(guān)聯(lián)，提示腸道菌群可能通過(guò)改變代謝水平、雌激素循環(huán)和免疫壓力而影響乳腺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；此外，GUS還可以參與外源性雌激素的去結(jié)合，使其被腸肝循環(huán)途徑重新攝取，從而延長(zhǎng)在生物體內(nèi)的停留時(shí)間。

腸道菌群的失調(diào)可引起脂質(zhì)代謝功能失調(diào)，其通過(guò)產(chǎn)生代謝物進(jìn)入生理或病理循環(huán)并到達(dá)靶細(xì)胞發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；脂質(zhì)代謝紊亂又可影響雙歧桿菌、擬桿菌、腸桿菌等菌群構(gòu)成比，從而影響腸道菌群的構(gòu)成與穩(wěn)態(tài)。脂肪細(xì)胞分泌的信號(hào)分子和代謝產(chǎn)物可直接或間接刺激腫瘤的抗凋亡作用，并促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、血管生成和遷移等過(guò)程，尤其是處于肥胖狀態(tài)的脂肪細(xì)胞和組織［37］。癌細(xì)胞主要通過(guò)糖酵解和線粒體氧化為自身提供能量，除此之外，脂質(zhì)代謝水平也會(huì)提高，進(jìn)而為癌細(xì)胞提供能量，同時(shí)釋放大量的游離脂肪酸，促進(jìn)乳腺癌進(jìn)展［22］。丁酸鹽是一種由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，具有抗炎作用。研究表明，相較于絕經(jīng)后未罹患乳腺癌的女性，絕經(jīng)后乳腺癌患者產(chǎn)生丁酸鹽的微生物群豐度減少，且可促進(jìn)炎癥的發(fā)生，進(jìn)而增加乳腺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［38］。

2.3 基因組的穩(wěn)定性和DNA損傷

微生物還可通過(guò)影響基因組的穩(wěn)定性、細(xì)胞死亡抗性和增殖信號(hào)觸發(fā)乳腺癌［39-40］。URBANIAK等［15］發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者正常鄰近組織中腸桿菌科和表皮葡萄球菌可誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂，從而導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定性；而芽孢桿菌和嗜熱鏈球菌則不具備這種能力，從而保護(hù)DNA。此外，細(xì)菌毒素的釋放可直接損傷DNA而發(fā)生致癌作用，細(xì)菌穿過(guò)上皮屏障時(shí)甚至可以直接將毒素插入宿主細(xì)胞中而引發(fā)這種損傷，如脆弱芽孢桿菌、大腸桿菌；一些細(xì)菌種類還可能通過(guò)增加活性氧的產(chǎn)生而導(dǎo)致慢性炎癥性疾病，從而間接介導(dǎo)遺傳毒性［41］。

3 益生菌防治乳腺癌的潛能

益生菌是一類具有健康益處的活性微生物，包括乳桿菌屬、雙歧桿菌屬和革蘭陽(yáng)性球菌屬三大類。近年來(lái)，益生菌作為一種補(bǔ)充劑或食品成分被越來(lái)越多地食用［30］。益生菌具有諸多益生性，除了可以有效調(diào)理患者的腸道功能，改善患者便秘、腹瀉、腸炎等胃腸道癥狀，還有一定的抗腫瘤作用［42］。最初，HASSAN等［3］通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn)，益生菌具有抑制癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡作用。隨著研究的不斷深入，對(duì)益生菌抗腫瘤的認(rèn)識(shí)逐漸轉(zhuǎn)入體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)周期性服用瑞士乳桿菌發(fā)酵牛奶可刺激小鼠抗乳腺腫瘤免疫反應(yīng)，縮小腫瘤大?。?］。多項(xiàng)體內(nèi)外研究顯示，益生菌的抗癌作用是多種因素綜合作用的結(jié)果，包括免疫調(diào)節(jié)［43-44］、減緩腫瘤生長(zhǎng)［45］、抗血管生成［46］、抗轉(zhuǎn)移［47］等。目前，已有研究證實(shí)益生菌對(duì)結(jié)腸癌具有有益作用［48-50］，其在乳腺癌的研究仍較少，但是已顯示出可在一定程度上降低乳腺癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。例如，Lê等［5］通過(guò)調(diào)查1 010例乳腺癌患者和1 950例非乳腺癌患者飲用酸奶制品的情況，發(fā)現(xiàn)隨著酸奶攝入量的增加，乳腺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。TAKAGI等［6］也發(fā)現(xiàn)，攝入含有益生菌的發(fā)酵豆奶可降低日本女性患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。然而，盡管益生菌在乳腺癌中顯示了一定的應(yīng)用潛力，但是目前仍未見(jiàn)益生菌用于乳腺癌患者治療的人體研究，因此未來(lái)仍需開(kāi)展更深入的研究，以確定益生菌在乳腺癌治療的作用。

4 小結(jié)

乳腺癌已超越肺癌成為世界第一大癌，探索其發(fā)生發(fā)展機(jī)制已成為該領(lǐng)域研究的重要課題?，F(xiàn)今有關(guān)乳腺/腸道微生物群與乳腺癌的研究表明，乳腺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)可能與乳腺/腸道微生物群的組成和功能有關(guān)，腸道、乳腺微環(huán)境改變可能在免疫雙重調(diào)節(jié)、上調(diào)雌激素水平、脂質(zhì)代謝、DNA損失等多個(gè)層面影響乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。在防治乳腺癌方面，益生菌顯示出了一定的應(yīng)用潛力，可能通過(guò)調(diào)節(jié)胃腸道細(xì)菌和全身免疫系統(tǒng)而在一定程度上達(dá)到預(yù)防或治療乳腺癌效果，有望作為乳腺癌一種有效的預(yù)防策略。然而，目前的研究仍然尚未闡明微生物群與乳腺癌相互作用的具體機(jī)制，益生菌在乳腺癌治療和預(yù)防中的安全性和療效也仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。