微生物群与乳腺癌相关性的研究进展

郑雅琦 秦子涵 盛世盈 杨庄青

作者单位：650032 昆明 1云南省肿瘤医院/昆明医科大学第三附属医院，云南省癌症中心乳腺外科；2昆明医科大学第一临床医学院

2020年全球癌症统计报告显示，女性乳腺癌新发病例约230万例（11.7%），已超过肺癌（11.4%）成为最常见的恶性肿瘤［1］。然而，其中仅有少部分患者具有遗传易感性或暴露于已知环境风险因素，如激素暴露［2］；半数以上乳腺癌患者的病因目前尚不明确。宿主微生物群作为机体重要的组成部分，近年来被认为是调节肿瘤易感性和疾病进展的重要媒介，且发现益生菌对乳腺癌发生有一定的抑制作用［3-6］。人体内的微环境可能是与乳腺癌相关的一个内部环境因素［2］，其导致的生态失调可能有助于癌变的起源、增强或调节［7］。胃肠道是微生物栖息的最主要场所，乳腺组织也具有其独特的、多样化的微生物谱，对乳腺疾病的发生具有重要意义［8］。2022年4月8日，蔡尚课题组基于经典的MMTV-PyMT小鼠自发乳腺癌模型，发现乳腺癌组织中独特的胞内菌可直接调节肿瘤转移过程中细胞的生存能力，对肿瘤转移定植起到关键作用［9］。另外，PLAZA-DÍAZ等［10］发现乳腺癌妇女与健康妇女的乳腺、肠道微生物模式在细菌类型、相对丰度以及代谢能力、破坏DNA等功能均不同，提示罹患乳腺癌的风险与位于乳腺和肠道微生物群的种类组成和生物学功能有一定联系，且接触一些环境污染物如内分泌干扰素（endocrine disrupting chemicals，EDCs）等也可能会改变这些微生物群，从而增加罹患乳腺癌的风险。近年来，已有不少研究探索肠道、乳腺微生物群与乳腺癌的关系，本文将从肠道、乳腺微生物群与乳腺癌的关系，微生物群影响乳腺癌的机制以及益生菌在防治乳腺癌中的潜能作一综述。

1 微生物群与乳腺癌

1.1 乳腺微生物群与乳腺癌

乳腺组织分泌的乳汁通过各级导管汇合于乳头，开口于外界，因此人的乳房并非无菌，其包含一个独特且多样化的菌群结构［11］。研究表明，乳腺微生物群除了来源于皮肤外，也可能来自胃肠道以及通过乳头-乳晕孔直接转移或通过哺乳、性接触从乳头-口腔接触转移［8］。此外，不同于乳房皮肤，乳腺组织有其独特的微环境［8］。XUAN等［12］从圣约翰健康中心收集了20例ER+乳腺癌患者的肿瘤组织及其配对癌旁组织的新鲜冷冻标本，通过16S磷酸测序发现乳腺部位的微生物群以变形菌门、放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和疣状梭菌门为主（平均占样本所有序列的96.6%）。THOMPSON等［13］也发现乳腺肿瘤部位最普遍的门为变形菌门（48.0%）、放线菌门（26.3%）和厚壁菌门（16.2%），且变形杆菌在乳腺肿瘤组织中的丰度显著增加，而放线菌则在正常邻近组织中丰度增加。

目前，肿瘤细胞内已被证实存在肿瘤特异性细胞内细菌［9］，且乳腺肿瘤内的微生物组比其他肿瘤类型（如肺、卵巢）的微生物组更丰富、更多样化［14］。但目前只有少数研究对女性乳腺肿瘤组织和癌旁组织中存在的细菌进行定性研究，两者是否存在差异尚无定论。XUAN等［12］研究发现，乳腺肿瘤组织中放射耐受性甲基细菌富集最显著（100%的样本），配对癌旁组织中鞘单胞菌富集，且这两种细菌的相对丰度在配对的正常组织中呈负相关，而在肿瘤组织中不相关，表明这两种菌属可能在乳腺癌发展中发挥作用，肿瘤组织中的生态失调也可能与其相关。URBANIAK等［15］研究发现，肿瘤组织及其癌旁组织的细菌群落在整体人群和个体内均无显著差异，但是健康女性的乳腺组织和乳腺癌患者的癌旁正常乳腺组织具有不同的细菌特征，与健康对照组相比，乳腺癌女性体内大肠杆菌的丰度更高。已有研究显示大肠杆菌具有促癌活性［16］。同样，HIEKEN等［8］发现乳腺癌妇女的癌旁组织中，葡萄球菌、芽孢杆菌、钩藤科、肠杆菌科和拟杆菌等可在体外造成DNA损伤的细菌，其相对丰度显著高于健康妇女，且具有有益健康、抗致癌特性作用的乳酸菌数量有所减少。

1.2 肠道微生物群与乳腺癌

人的肠道黏膜表面积高达400 m2，为数量庞大的微生物群提供了附着和定植的场所［17］。研究表明，人类胃肠道内定植的微生物超过100万亿个，其基因库大约是人类基因组的150倍，主要包括类杆菌、梭状芽孢杆菌、粪杆菌等［18］。这些肠道菌群参与形成一种由物理、生物、免疫与化学多种功能共同构成的微生态屏障系统，具有重要的促进肠道相关淋巴组织发育和维持协助人体代谢等作用。然而，在某些情况下，微生物群可触发基因易感个体发生疾病［19］，宿主对肠道细菌反应失调甚至可以导致肠外部位癌症，如肺癌、肝癌等［20］。肠道微生物寄居于肠腔或定植于肠黏膜表面构成肠道生物屏障，其破坏可能会导致菌群失调甚至致病菌易位，并增加肠道通透性，使细胞代谢产物、微生物及其代谢产物通过受损的肠黏膜进入血液，影响全身的免疫调节，从而影响肿瘤的生长、迁移和分化［21］。XUE等［22］通过动物实验发现乳腺癌组大鼠紧密连接蛋白（TJs）表达减少，肠壁发生破损，其血浆中的D-乳酸（D-LA）、位于细胞内的二胺氧化酶（DAO）和内毒素浓度均有所升高；同时，肠道菌群的组成成分发生改变，拟杆菌门和厚壁菌门所占比值降低。此外，肠道免疫屏障的平衡主要由肠道相关淋巴组织和细胞因子相互作用调节以形成并维持［23］。肠道微生物可通过刺激肠道次生淋巴器官集合淋巴结和肠系膜淋巴结中T细胞的活化与增殖，从而影响肠道免疫屏障功能［24］。

宿主与微生物群之间的共生关系对维持肠道稳态至关重要，任何破坏正常微生物组含量的扰动，即所谓的“生态失调”，都可能对宿主造成有害的后果，并促进不同的疾病［25-27］。研究表明，肠道菌群的改变在影响个体新陈代谢的同时，还会调节机体全身免疫和代谢功能，从而影响宿主患乳腺癌的易感性［28］。GOEDERT等［29］研究发现，绝经后乳腺癌患者的微生物组成发生显著改变，其肠道微生物群具有较高水平的粪球菌科、梭状芽胞杆菌科、瘤胃球菌科，而多叶藻和毛螺藻科水平较低。在乳腺癌患者和配对健康者粪便微生物群的研究中还发现，乳腺癌患者肠道菌群α多样性显著降低，且IgA+菌群组成提高，说明肠道微生物在免疫识别菌群组成上的差异可能影响乳腺癌的发生发展［19］。

2 微生物群对乳腺癌的影响机制

2.1 慢性炎症与免疫调节

肠道微生物可促进中性粒细胞产生、诱导调节性T细胞（Treg）增殖分化，对免疫调节具有抑制和促进的双重作用：一方面，微生物可通过减少促炎因子的分泌和炎症细胞的产生，下调全身炎症指数，抑制乳腺早期癌变过程，如Treg细胞被证实有助于恢复肠道上皮稳态，可沿黏膜表面的活动在急性炎症反应期间发挥复杂的平衡作用，允许宿主保护性免疫反应，随后恢复抑制作用［20］；另一方面，微生物可能通过诱导慢性炎症、触发不受控制的先天性和适应性免疫反应而促进乳腺癌发生、复发及转移［21］。IgA是一种潜在炎症标志物，由黏膜组织分泌，可识别并特异性限制良性细菌的适应度，维持黏膜屏障完整性，从而减轻先天性免疫反应，并限制肠道抗原进入循环以及潜在危险细菌的侵袭性［2］。GOEDERT等［19］报道乳腺癌患者中IgA+与IgA-肠道微生物群之间的非雌激素依赖性显著相关，在调整雌激素和其他变量后，IgA+患者的粪便微生物群丰度和α多样性均较IgA-患者显著降低，如梭状芽孢杆菌科、粪杆菌科和瘤胃球菌科水平下降，提示IgA可能限制了部分肠道微生物。中性粒细胞是先天性免疫的重要一环，LAKRITZ等［30］在FVB-Tg（C3-1-TAg）cJeg/JegJ乳腺组织中发现共生肠道微生物可通过中性粒细胞介导远距离肿瘤效应，用带有乳腺癌易感性的靶向致病性肠道微生物感染小鼠后，中性粒细胞广泛浸润的小鼠较中性粒细胞减少的小鼠疾病进展显著加快，且中性粒细胞的全身性消耗可以阻止这种肠外致瘤现象，提示中性粒细胞介导的免疫应答可能影响乳腺癌的病情进展。NOH等［31］回顾性分析了10年间完成所有初级治疗阶段的原发性乳腺癌患者，发现中性粒细胞与淋巴细胞比率（NLR）较高的患者（NLR≥2.5）疾病特异性生存率明显低于NLR较低的患者（NLR＜2.5）。此外，免疫编辑和免疫逃避也是乳腺癌发生发展的重要免疫机制［21］。LAKRITZ等［30］发现肠道菌群可以使机体的免疫系统在不存在明显炎症疾病的情况下处于一种亚临床状态，且其与乳腺上皮细胞癌前病变进展有关。

2.2 代谢功能

在乳腺癌患者研究中，差异显著的代谢途径主要涉及雌激素代谢和脂质代谢。雌激素既可促进乳腺上皮细胞增殖又可促进癌细胞增殖［32］，其水平升高与乳腺癌发生发展相关，尤其是绝经后女性罹患乳腺癌的风险［33-34］。雌激素在肝脏进行的新陈代谢与细菌产生的雌激素代谢酶β-葡萄糖醛酸苷酶（β-glucuronidase，GUS）密切相关，因此肠道微生物群能够调节血清雌激素水平。而雌激素与其代谢产物在肝脏中转化为水溶性的结合雌激素，随胆汁排入肠道后，肠道内的结合雌激素可在GUS的作用下重新解离为游离状态，从而通过肠肝循环重吸收进入血液循环，进而到达远处组织器官，比如乳腺［35-36］。GOEDERT等［19］发现，与绝经后健康妇女相比，绝经后女性乳腺癌患者的粪便中雌酮、雌二醇及主要雌激素代谢物水平均较低，且患者与IgA+和IgA-肠道微生物群间存在显著的雌激素非依赖性关联，提示肠道菌群可能通过改变代谢水平、雌激素循环和免疫压力而影响乳腺癌的发生风险；此外，GUS还可以参与外源性雌激素的去结合，使其被肠肝循环途径重新摄取，从而延长在生物体内的停留时间。

肠道菌群的失调可引起脂质代谢功能失调，其通过产生代谢物进入生理或病理循环并到达靶细胞发挥调节作用；脂质代谢紊乱又可影响双歧杆菌、拟杆菌、肠杆菌等菌群构成比，从而影响肠道菌群的构成与稳态。脂肪细胞分泌的信号分子和代谢产物可直接或间接刺激肿瘤的抗凋亡作用，并促进细胞生长、血管生成和迁移等过程，尤其是处于肥胖状态的脂肪细胞和组织［37］。癌细胞主要通过糖酵解和线粒体氧化为自身提供能量，除此之外，脂质代谢水平也会提高，进而为癌细胞提供能量，同时释放大量的游离脂肪酸，促进乳腺癌进展［22］。丁酸盐是一种由微生物发酵产生的短链脂肪酸，具有抗炎作用。研究表明，相较于绝经后未罹患乳腺癌的女性，绝经后乳腺癌患者产生丁酸盐的微生物群丰度减少，且可促进炎症的发生，进而增加乳腺癌的发生风险［38］。

2.3 基因组的稳定性和DNA损伤

微生物还可通过影响基因组的稳定性、细胞死亡抗性和增殖信号触发乳腺癌［39-40］。URBANIAK等［15］发现乳腺癌患者正常邻近组织中肠杆菌科和表皮葡萄球菌可诱导DNA双链断裂，从而导致基因组不稳定性；而芽孢杆菌和嗜热链球菌则不具备这种能力，从而保护DNA。此外，细菌毒素的释放可直接损伤DNA而发生致癌作用，细菌穿过上皮屏障时甚至可以直接将毒素插入宿主细胞中而引发这种损伤，如脆弱芽孢杆菌、大肠杆菌；一些细菌种类还可能通过增加活性氧的产生而导致慢性炎症性疾病，从而间接介导遗传毒性［41］。

3 益生菌防治乳腺癌的潜能

益生菌是一类具有健康益处的活性微生物，包括乳杆菌属、双歧杆菌属和革兰阳性球菌属三大类。近年来，益生菌作为一种补充剂或食品成分被越来越多地食用［30］。益生菌具有诸多益生性，除了可以有效调理患者的肠道功能，改善患者便秘、腹泻、肠炎等胃肠道症状，还有一定的抗肿瘤作用［42］。最初，HASSAN等［3］通过体外研究发现，益生菌具有抑制癌细胞增殖、诱导癌细胞凋亡作用。随着研究的不断深入，对益生菌抗肿瘤的认识逐渐转入体内实验，并发现周期性服用瑞士乳杆菌发酵牛奶可刺激小鼠抗乳腺肿瘤免疫反应，缩小肿瘤大小［4］。多项体内外研究显示，益生菌的抗癌作用是多种因素综合作用的结果，包括免疫调节［43-44］、减缓肿瘤生长［45］、抗血管生成［46］、抗转移［47］等。目前，已有研究证实益生菌对结肠癌具有有益作用［48-50］，其在乳腺癌的研究仍较少，但是已显示出可在一定程度上降低乳腺癌发生风险。例如，LÊ等［5］通过调查1 010例乳腺癌患者和1 950例非乳腺癌患者饮用酸奶制品的情况，发现随着酸奶摄入量的增加，乳腺癌的发生风险显著降低。TAKAGI等［6］也发现，摄入含有益生菌的发酵豆奶可降低日本女性患乳腺癌的风险。然而，尽管益生菌在乳腺癌中显示了一定的应用潜力，但是目前仍未见益生菌用于乳腺癌患者治疗的人体研究，因此未来仍需开展更深入的研究，以确定益生菌在乳腺癌治疗的作用。

4 小结

乳腺癌已超越肺癌成为世界第一大癌，探索其发生发展机制已成为该领域研究的重要课题。现今有关乳腺/肠道微生物群与乳腺癌的研究表明，乳腺癌的发生风险可能与乳腺/肠道微生物群的组成和功能有关，肠道、乳腺微环境改变可能在免疫双重调节、上调雌激素水平、脂质代谢、DNA损失等多个层面影响乳腺癌的发生、发展。在防治乳腺癌方面，益生菌显示出了一定的应用潜力，可能通过调节胃肠道细菌和全身免疫系统而在一定程度上达到预防或治疗乳腺癌效果，有望作为乳腺癌一种有效的预防策略。然而，目前的研究仍然尚未阐明微生物群与乳腺癌相互作用的具体机制，益生菌在乳腺癌治疗和预防中的安全性和疗效也仍需进一步验证。