唐杰綜述 魏萬，封紫玉，任毅審校

腸道生態(tài)系統(tǒng)中有數(shù)千種微生物，包括典型的腸道細菌如大腸桿菌、糞腸球菌和脆弱擬桿菌。這些微生物參與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展，如炎性腸病、結直腸癌、乳腺癌等[1-3];甚至可能促進腸外腫瘤的進展。越來越多的研究表明，腸道菌群通過諸如影響癌細胞代謝、改變微環(huán)境、誘導基因毒性等機制[4]，參與乳腺癌轉(zhuǎn)移過程。因此，本文就腸道細菌參與物質(zhì)代謝、對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、對化療、放療及中醫(yī)藥治療的影響進行綜述。

1 腸道細菌概述

共生微生物定植于人類，形成了人類的微生物群。存在于腸道生態(tài)系統(tǒng)中的微生物群落被稱為腸道菌群。腸道菌群主要是由多達百萬億個細菌組成，且在胃到結腸之間逐漸增多，主要為厚壁菌門、擬桿菌門，占胃腸道總菌群的90%以上[5]，其余還有變形菌門、放線菌門等。依據(jù)其生理功能，又可分為有益菌、有害菌和條件致病菌即中性菌,其中有益菌包括雙歧桿菌、乳酸桿菌等，且大部分歸屬于厚壁菌門和擬桿菌門；有害菌有假單胞菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌、變形桿菌、葡萄球菌、酵母菌、白色念珠菌及克雷伯菌屬等；大腸桿菌、腸球菌等被認為是中性菌。在健康人體中，這些微生物與腸道細胞形成共生系統(tǒng)以維持腸道環(huán)境，參與物質(zhì)代謝、免疫調(diào)節(jié)等生理過程[6]。然而，鑒于胃腸道是一個復雜的、開放的、與外部環(huán)境相結合的生態(tài)系統(tǒng)，暴露于外部傷害如抗生素的使用可能會導致腸道菌群失調(diào)，打破穩(wěn)態(tài)。這種病理性失衡可能導致多種疾病的發(fā)生。隨著第二代高通量測序的發(fā)展，以及對腸道菌群研究的深入，發(fā)現(xiàn)腸道菌群與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展及預后都存在相關性。

2 腸道細菌的物質(zhì)代謝

食物殘渣及一些宿主體內(nèi)的其他物質(zhì)被腸道細菌進一步轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物統(tǒng)稱為腸道菌群代謝產(chǎn)物。宿主與腸道細菌之間相互作用的一個主要表現(xiàn)就是代謝產(chǎn)物的生成，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物移動到遠處的組織器官，發(fā)揮生物學效應。在某種意義上，細菌代謝物的作用與人類激素類似，它們是一個由細菌組成的“器官”轉(zhuǎn)化合成的，通過各種途徑在體內(nèi)與體外影響乳腺癌細胞和免疫細胞的功能。目前研究已經(jīng)確定的與乳腺癌轉(zhuǎn)移相關的腸道細菌代謝產(chǎn)物，主要包括雌激素、短鏈脂肪酸、膽汁酸代謝產(chǎn)物、氨基酸代謝產(chǎn)物。

2.1 雌激素 在絕經(jīng)后的女性中，腸道微生物組是雌激素代謝的關鍵決定性因素。β-葡萄糖醛酸酶是負責結合雌激素解偶的酶，許多細菌都能分泌β-葡萄糖醛酸酶，包括厚壁菌門和擬桿菌門等。肝臟中代謝合成的結合雌激素隨膽汁排泄到腸道以后，被β-葡萄糖醛酸酶解偶聯(lián)，重新變?yōu)橛坞x雌激素，再通過腸肝循環(huán)重新入血，增加了機體雌激素水平，參與乳腺癌細胞的生長代謝。

上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是一個涉及上皮細胞獲得間充質(zhì)表型和遷移能力的過程，在腫瘤轉(zhuǎn)移中起重要作用，也被證明與癌細胞獲得干細胞特性有關。通過雌激素受體(estrogen receptor，ER)，升高的雌激素激活異常的PI3K/AKT、(Shh)/Gli信號通路[7]，調(diào)控乳腺癌的EMT與癌細胞干性。除此之外，雌激素也可以不依賴于ER從而直接激活AKT通路，刺激細胞增殖和EMT來促進BRCA1缺陷型腫瘤的發(fā)生和進展[8]。

眾所周知，脂肪組織在乳腺微環(huán)境中含量豐富，且與乳腺癌的增殖轉(zhuǎn)移有關，所以研究乳腺癌的脂肪代謝尤為重要，機體內(nèi)循環(huán)增多的雌激素刺激ER，調(diào)節(jié)脂肪組織中的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4(GLUT4)、脂聯(lián)素，參與調(diào)控乳腺癌細胞中的脂肪代謝[9]。

最后，雌激素通過提高核呼吸因子-1(NRF-1)的轉(zhuǎn)錄水平，增加了線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(TFAM)及線粒體相關靶基因的轉(zhuǎn)錄，參與調(diào)節(jié)核基因和線粒體基因的轉(zhuǎn)錄，升高的氧化磷酸化被證明導致他莫昔芬耐藥，支持轉(zhuǎn)移，并改變雌激素依賴性癌癥發(fā)展和進展的風險[10-11]。

2.2 短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs) 大多數(shù)SCFAs是腸道細菌發(fā)酵膳食纖維的最終產(chǎn)物，腸道總濃度可超過 100 mmol/L，宿主合成通常是微不足道的。其主要由2種細菌群產(chǎn)生[12]:擬桿菌門產(chǎn)生丙酸鹽和乙酸鹽，厚壁菌門產(chǎn)生丁酸鹽。

游離脂肪酸受體(FFARs)是SCFAs的主要受體，作為細胞外信號，SCFAs與FFARs結合，抑制Hippo-Yap和MAPK信號傳導來阻礙乳腺癌細胞系MCF7和MDA-MB-231的侵襲[13]。除此之外，丁酸鹽與丙酸鹽穿過鈉通道進入細胞后，與組蛋白去乙酰化酶結合，抑制其活性，導致組蛋白超乙?；?，誘導細胞周期阻滯、分化和凋亡，抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移[14]。因此，SCFAs可以同時借助胞內(nèi)、胞外信號轉(zhuǎn)導，調(diào)控增殖途徑，從而限制乳腺癌細胞的發(fā)展。

然而，用β-羥基丁酸處理表達單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白-2的乳腺癌細胞可增強致瘤特性并導致組蛋白乙?；黾雍痛侔┗蛉鏘L-1β和LCN2的轉(zhuǎn)錄上調(diào)。由于IL-1β和LCN2促進乳腺腫瘤的惡性并導致較差的預后，因此，Huang等[15]推測，β-羥基丁酸誘導其表達的上調(diào)可能促進了腫瘤增長。

2.3 膽汁酸代謝產(chǎn)物 腸道菌群通過對初級膽汁酸的去共軛、氧化和去羥化作用，調(diào)節(jié)膽汁酸的代謝，并參與次級膽汁酸的產(chǎn)生，主要包括石膽酸(LCA)和去氧膽酸(DCA)。代謝產(chǎn)生的次級膽汁酸具有一系列的促癌活性和抗癌活性。

LCA已被證明可借助跨膜G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體-5(TGR5)和組成型雄烷受體(CAR)抑制乳腺癌細胞的增殖和侵襲。通過結合受體，LCA上調(diào)KEAP1，同時下調(diào)核呼吸因子-2(NRF2)表達，增加誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的生成，誘導輕度氧化應激。同時，該酶可逆轉(zhuǎn)EMT、降低VEGF表達、誘導抗腫瘤免疫和改變癌癥代謝，減少轉(zhuǎn)移形成[16]。

但是，有學者認為，在生理濃度下的DCA可能通過提高血管內(nèi)皮生長因子受體-2和減少神經(jīng)酰胺介導的癌細胞凋亡，支持乳腺癌細胞在體外和體內(nèi)的存活和轉(zhuǎn)移[17]。

此外，初級膽汁酸如鵝去氧膽酸通過激活法尼醇X受體(FXR)來抑制對他莫昔芬耐藥的乳腺癌細胞增殖[18]。與此相反的是，Absil等[19]報道表明，鵝脫氧膽酸激活的FXR增加了許多骨蛋白的表達，與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移進展之間存在很強的相關性。

2.4 氨基酸代謝產(chǎn)物 賴氨酸和色氨酸等多種氨基酸到達大腸時，通過無氧呼吸被腸道微生物發(fā)酵分解，生成的代謝產(chǎn)物在乳腺癌中具有細胞抑制特性。

尸胺是由賴氨酸經(jīng)細菌賴氨酸脫羧酶合成的一種生物胺，其腸道濃度與高蛋白的攝入、結腸發(fā)酵升高有關。產(chǎn)生尸胺的細菌主要包括不動桿菌、擬桿菌門、厚壁菌門、梭桿菌門和變形桿菌門。微量胺相關受體(TAARs)負責介導尸胺誘導效應，與雌激素相反的是，尸胺可通過TAARs同時在體外和體內(nèi)抑制EMT，阻礙原發(fā)腫瘤細胞向周圍組織浸潤，改變?nèi)橄侔┘毎拇x，降低4T1小鼠乳腺癌細胞中癌癥干細胞的比例[20]。

細菌色氨酸酶負責吲哚衍生物的合成，基于細胞和動物實驗證明，吲哚丙酸結合芳烴受體和孕烷X受體，抑制EMT，同時誘導氧化和亞硝化應激以及增強抗腫瘤免疫，與尸胺相似，降低了癌癥干細胞的比例，抑制癌細胞的增殖、運動和轉(zhuǎn)移形成[21]。

3 腸道菌群與免疫系統(tǒng)

對腫瘤免疫的研究一直是層出不窮的。通過建立激素受體陽性乳腺癌小鼠模型，Buchta等[22]證明腸道菌群失調(diào)導致循環(huán)腫瘤細胞增強并隨后遠處擴散到淋巴結和肺。此外，菌群失調(diào)也加劇了腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)中的纖維化和膠原沉積，并顯著誘導髓系細胞進入乳腺。

據(jù)報道，乳腺中較高的髓系浸潤如中性粒細胞浸潤支持腫瘤進展和轉(zhuǎn)移形成，相反，較高比例的淋巴細胞則支持抗腫瘤免疫并減少轉(zhuǎn)移行為。在不同的腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)表達組中，TILs的高表達與Producta菌數(shù)量的增多有關[23]。而H.hepaticus口服灌胃上調(diào)了中性粒細胞并使其向腫瘤募集[24]，促進了乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。使用單克隆抗體去除中性粒細胞則消除了H.hepaticus的促進作用。

因此，為了探究腸道細菌能否成為治療乳腺癌的新方向，一些研究專注于腸道益生菌。L.acidophilus作為一種有益菌，可將免疫反應調(diào)整為Th1型反應，利于抗腫瘤免疫[25]。后來，Behzadi團隊將L.acidophilus作為細胞培養(yǎng)液成分，評估L.acidophilus對MCF-7細胞的抗腫瘤活性的影響，結果表明，與對照組相比，MCF-7細胞的增殖作用明顯受到抑制，腫瘤的重量和體積均減少，驗證了腸道益生菌具有作為支持性治療乳腺癌的潛在用途[26]。

至于腸道細菌如何影響乳腺癌免疫，一方面，許多學者認為，首先，腸道細菌及其代謝產(chǎn)物可以在腸道局部黏膜部位或淋巴組織中刺激產(chǎn)生免疫因子，并通過循環(huán)到達TME。產(chǎn)生的免疫因子與TME中T細胞產(chǎn)生交叉反應，增強抗腫瘤能力，促進免疫的激活[27]；其次，腸道上皮內(nèi)的樹突狀細胞(DCs)自身能夠跨越腸道上皮細胞延伸到腸腔內(nèi)，攝取腸道細菌或細菌抗原。載有抗原的DCs從腸道黏膜固有層遷移到腫瘤引流區(qū)淋巴結等遠處，同樣能增強細胞毒性T淋巴細胞(CTL)的功能，抑制腫瘤生長[28]。最后，細菌代謝產(chǎn)物亦可通過多種方式刺激局部黏膜部位的免疫細胞產(chǎn)生IgA，維持黏膜屏障的完整性，減弱宿主免疫反應，并調(diào)節(jié)腸道微生物群落的組成[29]。

另一方面，腸道細菌還可以直接影響遠端黏膜部位的免疫反應。乳腺癌患者腸道菌群失調(diào)導致腸道上皮細胞黏附蛋白減少，腸道黏膜屏障通透性增加使得微生物成分能夠穿過屏障從而到達全身部位。到達乳腺組織后，TME中腫瘤相關巨噬細胞識別細菌抗原，通過產(chǎn)生高水平的活性氧自由基(ROS)，誘導基因毒性，促進DNA損傷，參與細胞外基質(zhì)的重建，抑制抗腫瘤免疫[30]。其機制可能是通過模式識別受體(pattern recognition receptor,PRR)識別微生物感染的存在，并激活特定信號通路。Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)和NOD樣受體(NOD-like receptor，NLR)屬于PRR家族，識別不同但重疊的微生物成分。它們在不同的細胞區(qū)室(細胞表面、細胞質(zhì)、溶酶體和內(nèi)體)中表達。例如，金黃色葡萄球菌肽聚糖觸發(fā)乳腺癌細胞TLR2，激活的NF-κB、STAT3和Smad3信號有助于增強癌細胞的侵襲性和黏附性[31]。TLR4的激活需通過其配體脂多糖(LPS)的結合，LPS是革蘭陰性菌外膜的一種成分。在與LPS結合后，TLR4二聚化并募集下游信號和/或銜接分子，導致與癌細胞增殖、存活、侵襲和轉(zhuǎn)移相關基因的表達[32]。Melanie團隊研究表明，TLR5信號傳導驅(qū)動全身性IL-6的上調(diào)，促進髓源性抑制細胞動員，誘導產(chǎn)生抑制性galectin-1的γδT細胞，隨后加速腫瘤生長[33]。但是，也有證據(jù)表明[34]，在乳腺癌細胞中高度表達的TLR5受體，受到細菌鞭毛蛋白配體的激活引起有效的抗腫瘤效應，抑制乳腺癌細胞增殖，這也可能是作為人類乳腺癌治療的新治療靶點。微生物群也誘導NLR的激活，NLR在激活NF-κB信號和形成細菌群落中起關鍵作用，NLR功能喪失突變可能加重腸道菌群失調(diào)，從而加重破壞上皮屏障，導致細菌移位[35]。

4 放射治療、化學治療與中醫(yī)藥治療

為了防止乳腺癌轉(zhuǎn)移，提高患者生存時間，通常要對腫瘤進行放療、化療，甚至是中醫(yī)藥治療。腸道微生物群會影響對乳腺癌治療的反應，而乳腺癌治療也會影響微生物群。

放射療法通過輻射誘導細胞內(nèi)水分子解離產(chǎn)生ROS，不僅導致癌細胞的DNA損傷，還會誤傷腸道黏膜上皮細胞，引起腸道黏膜屏障的破壞和微生物群組成的改變[36]。這些改變使致病菌能夠進入腸道免疫系統(tǒng)，引發(fā)腸道炎性反應，以及改變微生物群介導的黏膜和全身先天性和適應性免疫的穩(wěn)態(tài)。一些臨床研究證明益生菌有益于預防輻射引起的腸道黏膜炎,如嗜酸乳桿菌(lactobacillus acidophilus)、雙歧乳桿菌(bifidobacterium)[37]。

奧沙利鉑(鉑類)可以通過ROS發(fā)揮其抗癌作用。腸道微生物群通過刺激腫瘤相關的髓系細胞產(chǎn)生ROS，產(chǎn)生的機制可能與LPS介導激活的TLR4-MYD88信號相關。高水平的ROS會導致氧化應激，從而增強奧沙利鉑基因毒性并引發(fā)癌細胞死亡。與此相同的是，蒽環(huán)類、紫杉烷類同樣可以憑借細菌產(chǎn)生的高水平ROS發(fā)揮抗腫瘤作用[38]。

環(huán)磷酰胺(CTX)通過改變腸道微生物群的組成并誘導共生細菌易位至次級淋巴器官。細菌介導輔助性T細胞(Th-1和Th-17細胞)的成熟并破壞免疫抑制性T細胞以產(chǎn)生抗腫瘤免疫反應[39]。有證據(jù)表明[40]，在無菌/抗生素治療的小鼠中，Th-17的免疫反應降低并且對CTX產(chǎn)生化學抗性。另一項研究確定，為無菌小鼠提供一些革蘭陽性菌株(E.hirae和B.intestinihominis)，通過刺激Th-17和Th-1細胞，提高了CTX的功效，表明腸道微生物群在CTX發(fā)揮功效中的重要性[41]。

中醫(yī)學認為，腫瘤的產(chǎn)生是因為正氣虧虛，“正氣存內(nèi)，邪不可干”,所以正氣充沛才能抵御外來邪氣，達到治療疾病的作用，以此提出“扶正祛邪”的治療原則。腸道菌群正常的構成比即是正氣充足，有害菌與有益菌的比例失調(diào)則是邪氣，中藥對腸道有害菌和有益菌的比例具有很好的調(diào)節(jié)作用。陳燕平[42]使用中藥大黃提取物對腸道菌群失調(diào)的小鼠進行干預，結果顯示，有益菌數(shù)量增多,有害菌豐度相對減少，改善菌群失調(diào)，減輕了腸道炎性反應，在一定程度上可抑制早期乳腺癌發(fā)展。同時，腸道細菌能與進入腸道的中藥成分發(fā)生反應，增強療效。如對于多藥耐藥乳腺癌細胞，中藥人參皂苷對其有細胞毒作用[43]，Wan等[44]研究發(fā)現(xiàn)，腸道細菌參與人參皂苷代謝，調(diào)節(jié)更具抗腫瘤活性的Compound K的生成。然而目前關于腸道細菌與治療乳腺癌相關的中醫(yī)藥研究相對較少，需進一步探索。

5 總結與展望

本文從3個方面闡述了腸道細菌與乳腺癌轉(zhuǎn)移之間的相關機制。腸道細菌參與物質(zhì)代謝，重吸收的雌激素從各途徑增加乳腺癌的轉(zhuǎn)移風險，而具有細胞抑制性的氨基酸代謝產(chǎn)物則會減少腫瘤干細胞的浸潤比例，抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移。雖然有報道表明某些膽汁酸、短鏈脂肪酸能夠促進乳腺癌的轉(zhuǎn)移，但是主流觀點仍是保護因素。

腸道細菌通過自身成分參與局部的腸道免疫與遠端黏膜部位的免疫反應。腸道細菌可以直接引起T細胞的交叉反應，增強T細胞抗腫瘤能力。也可以借助細胞表面的受體，激活NF-κB等信號通路、產(chǎn)生抑制性T細胞，抑制抗腫瘤免疫。

放化療往往會引起腸道黏膜屏障的受損，改變微生物介導的免疫穩(wěn)態(tài)。腸道細菌在化療中起著不可或缺的作用，通過刺激ROS的生成和參與輔助性T細胞的發(fā)育，提高化療藥物的功效，有效地改善乳腺癌患者的生存預后。中醫(yī)藥具有獨特的理論體系，中醫(yī)藥的功效與腸道細菌相互關聯(lián)，能夠調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)，同時受益于腸道細菌，增強治療療效。

盡管對于腸道細菌與乳腺癌轉(zhuǎn)移之間的關聯(lián)已經(jīng)進行了一些臨床研究，許多結果仍是模棱兩可的，如最終能否通過增加某些有益菌如腸道益生菌或減少某些有害細菌的方法來抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移，增強治療療效，尚不夠確切，需要更多的研究來驗證。