乳腺癌及其相關微生物的研究進展

劉佳枚，趙海寧

(1.青海大學，青海 西寧 810000；2.青海大學附屬醫院，青海 西寧 810000)

0 引言

據美國癌癥學會官方期刊《臨床醫師癌癥雜志》發表的“2018年全球癌癥統計數據”報告顯示：在女性中，乳腺癌的發病率(24.2%)和死亡率(15%)占據首位。我國女性乳腺癌發病率近年呈上升趨勢，乳腺癌患者也呈現出年輕化趨勢。最近的研究表明，女性乳腺癌患者體內的微生物群與健康女性的不同，這表明乳腺癌的發生和發展可能與某些微生物的存在有關，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與乳腺癌患者體內微生物群的差異以及腸道微生物、乳腺微生物對乳腺癌發展及形成的影響，匯總其機制，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后和生活質量。

1 乳腺癌的發病機制及其影響因素

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

1.1 遺傳因素

乳腺癌表現出明顯的家族遺傳傾向和家族聚集性。流行病學調查發現，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生乳腺癌，其中一級親屬(姐妹、母女間)的影響尤為顯著。統計研究表明，家族中患癌的人數、患癌時的年齡及患病時是否已經絕經、是單側癌還是雙側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，發病風險將比普通人群高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的乳腺癌稱為遺傳性乳腺癌，占全部乳腺癌的5%～10%。BRCA1相關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生有著潛移默化的聯系，與乳腺癌有關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系仍有爭議。攝入大量蔬菜和水果是乳腺癌的保護因素，膳食脂肪被認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生風險。大量的研究證明，吸煙和飲酒是乳腺癌的危險因素，能夠促進乳腺癌的發生和發展，而食用豆類能預防乳腺癌。法國進行了一次大規模前瞻性隊列研究，發現攝入紅肉和加工肉類，都與乳腺癌發病風險增加相關[3]。

1.4 雌激素水平

目前確定的危險因素為體內高雌激素水平，主要包括青春期、懷孕、更年期相關的生理變化，使用激素避孕藥以及激素替代療法等[4]。有研究表明，患乳腺癌的風險與較高的內源性雌激素水平和雌激素代謝的差異直接相關，尤其是在絕經后婦女中[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乳腺暴露于類固醇激素的時間和強度發揮作用[6]。這種激素調節在臨床和分子上表現為不同的亞型：三陰性、Her2陽性(Her2 +++)和ER陽性(ER+)。

1.5 相關微生物群

最近的研究表明，患者體內微生物群與乳腺癌之間存在相關性，認為體內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，發現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節全身雌激素水平和炎癥水平來增加患乳腺癌的風險。

2 乳腺癌相關微生物的研究現狀

目前針對微生物與乳腺癌之間關系的研究相對較少，國內尤甚。近年來，人體微生物組成引起了包括癌癥生物學在內的各個領域的廣泛關注。人類宿主與微生物區系之間存在著一種動態而復雜的關系。細菌及其代謝產物可以操縱不同的信號通路，例如，E-鈣粘附素/β-連環蛋白，導致DNA雙鏈斷裂，促進細胞凋亡，改變細胞分化[9]，并與先天免疫系統的Toll樣受體(TLRs)相互作用，觸發炎癥信號通路，幫助維持機體的止血。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系。

2.1 腸道微生物與乳腺癌

人類胃腸道是一個復雜而多樣的群落，由數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菌、病毒、古菌和真菌[11]。腸道微生物群有助于消化、代謝、動態平衡等生理活動，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)，產生維生素B和K，內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胞介導的免疫，幫助維持腸道屏障功能，并協助對病原微生物作出適當的免疫反應[12]。

人體腸道微生物主要通過調節體內雌激素水平和免疫反應進而影響乳腺癌的發生和發展。下面就這兩方面展開進行綜述。

2.1.1 腸道微生物對體內雌激素的影響

研究表明，腸道微生物可以影響全身的雌激素水平，因為它們含有β-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基因可調控雌激素的代謝，因此調節Estrobolome基因就可能對機體起到保護作用，降低患乳腺癌的風險。在腸道中，BGUS催化肝臟中產生的內源性β-葡萄糖醛酸和飲食中的外源性β-葡萄糖醛酸，如復合碳水化合物的水解。雌激素的代謝，包括羥化和結合，主要涉及腸肝循環，主要發生在肝臟，在那里它們結合并排泄到膽汁中，到達胃腸腔內；在那里它們被細菌BGUS解耦連，然后它們作為游離雌激素通過肝腸循環重新吸收，到達不同的器官，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菌通過雌激素代謝產生的。此外，其他類似雌激素的代謝物也可以通過腸道內的氧化和還原反應以及雌激素誘導的生長因子的誘導合成而產生，這可能具有致癌潛力。此外，細菌BGUS可以參與外源物質和外源雌激素的去共軛，導致它們通過腸道-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源性激素的微生物的增多會導致循環中雌激素水平的增加，從而最終增加患乳腺癌的風險。

Fuhrman和他的同事證明絕經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[14]。許多BGUS細菌存在于兩個優勢亞群中，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，腸道免疫系統又稱為黏膜免疫系統，主要由腸上皮細胞、固有層淋巴細胞、腸上皮內淋巴細胞、派伊氏結等組織構成。腸道微生物群對人體免疫的影響主要表現在兩個方面：(1)促進宿主免疫系統的發育和成熟[16]；(2)參與機體免疫系統的調節[17]。

胃腸道微生物區系對免疫系統的發育和成熟至關重要，免疫系統由獲得性免疫反應和先天免疫反應組成。先天免疫反應依賴于上皮細胞、循環中的化學物質和特殊細胞的物理屏障，以快速識別具有致病潛力的細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特異性交叉反應抗體的淋巴細胞，通過較慢但持久的反應來處理病原體。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，無菌小鼠被發現含有較少的循環淋巴細胞，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，依靠自身的免疫機能殺滅癌細胞[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一步認知，腸道菌群與免疫檢查點抑制劑療效的研究備受關注。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構，在所有單個乳腺腫瘤樣品中平均檢出16.4種細菌，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，所以它可以成為細菌生長的有利環境。

到目前為止，一些發現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。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性。

乳腺癌組織中存在大量細菌，蛋白細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菌群落沒有差異[23]。然而，與健康對照組相比，作者發現患有乳腺癌的婦女中以促進癌細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菌屬和鞘氨醇單胞菌屬的差異豐度，提示它們在癌癥發生中的潛在作用[24]。

乳腺癌患者的乳頭吸出物與“正常”或“健康對照”婦女的細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，乳腺癌患者的細菌都有一種共同表達的酶，β-葡萄糖醛酸酶[25]。

3 總結與展望

乳腺癌已成為全世界女性腫瘤中發病率最高的惡性腫瘤，也是女性癌癥死亡的首要原因。現有的研究表明，微生物區系在維持人體健康狀態方面起著至關重要的作用，它們的失調會引起包括乳腺癌在內的病理生理變化。目前微生物群與乳腺癌之間的確切關系需要進一步研究。也就是說，需要明確究竟是微生物群的改變導致乳腺癌，還是乳腺癌的發生導致微生物群的改變。為了回答這些問題，應該設計大規模的研究，包括動物模型、回顧性和前瞻性研究，以及臨床試驗。同時，微生物與乳腺癌之間的相互作用機制需要更深入的基礎研究進行挖掘，以期為乳腺癌的診斷發展和治療干預提供依據。