乳腺癌及其相关微生物的研究进展

刘佳枚，赵海宁

(1.青海大学，青海 西宁 810000；2.青海大学附属医院，青海 西宁 810000)

0 引言

据美国癌症学会官方期刊《临床医师癌症杂志》发表的“2018年全球癌症统计数据”报告显示：在女性中，乳腺癌的发病率(24.2%)和死亡率(15%)占据首位。我国女性乳腺癌发病率近年呈上升趋势，乳腺癌患者也呈现出年轻化趋势。最近的研究表明，女性乳腺癌患者体内的微生物群与健康女性的不同，这表明乳腺癌的发生和发展可能与某些微生物的存在有关，这将成为治疗乳腺癌的新的突破口。在这篇综述中，我们主要探讨健康人体内与乳腺癌患者体内微生物群的差异以及肠道微生物、乳腺微生物对乳腺癌发展及形成的影响，汇总其机制，从而为乳腺癌的防治提供新的思路，以改善乳腺癌患者的预后和生活质量。

1 乳腺癌的发病机制及其影响因素

目前，对于乳腺癌的详细形成机制尚不清楚。既往的研究发现了许多与乳腺癌相关的危险因素，如月经初潮年龄、绝经年龄、首次妊娠年龄、生育次数、乳腺癌家族史、激素替代治疗、肥胖、个人习惯和其他临床因素。乳腺癌的发生是一个长期的、多因素的过程，乳腺癌的发病机制可能包括遗传因素、基因突变、饮食因素、雌激素水平、相关微生物群等。

1.1 遗传因素

乳腺癌表现出明显的家族遗传倾向和家族聚集性。流行病学调查发现，5%～10%的乳腺癌是家族性的。乳腺癌的亲属往往较其他人群更容易发生乳腺癌，其中一级亲属(姐妹、母女间)的影响尤为显著。统计研究表明，家族中患癌的人数、患癌时的年龄及患病时是否已经绝经、是单侧癌还是双侧癌都是决定一级亲属患乳腺癌危险程度的重要因素。一级亲属中有乳腺癌病史者，发病风险将比普通人群高2～3倍。

1.2 基因突变

基因突变包括乳腺癌易感基因BRCA1、BRCA2等的突变，抑癌基因如TP53、PTEN、STK11等的突变，磷脂酰基醇4,5-二磷酸3-激酶(PI3K)和GATA3的突变等[1]。与这些基因突变相关的乳腺癌称为遗传性乳腺癌，占全部乳腺癌的5%～10%。BRCA1相关的癌症有明显的病理特征，通常以人类表皮生长因子-2、雌激素和孕激素受体的表达缺乏为特征(三阴性乳腺癌)。乳腺癌是女性TP53突变携带者中最常见的恶性肿瘤，其中约5%的病例在30岁前被诊断。TP53突变携带者与一般人群相比，早期乳腺癌(45岁前诊断)的风险增加了18至60倍[2]。

1.3 饮食因素

长期不均衡饮食和肿瘤的发生有着潜移默化的联系，与乳腺癌有关的饮食因素可能包括蔬菜水果、膳食脂肪、红肉和加工肉类、维生素D、豆类、吸烟和饮酒。但是它们与乳腺癌的关系仍有争议。摄入大量蔬菜和水果是乳腺癌的保护因素，膳食脂肪被认为是很多疾病的危险因素，较高的维生素D的摄入能够降低乳腺癌的发生风险。大量的研究证明，吸烟和饮酒是乳腺癌的危险因素，能够促进乳腺癌的发生和发展，而食用豆类能预防乳腺癌。法国进行了一次大规模前瞻性队列研究，发现摄入红肉和加工肉类，都与乳腺癌发病风险增加相关[3]。

1.4 雌激素水平

目前确定的危险因素为体内高雌激素水平，主要包括青春期、怀孕、更年期相关的生理变化，使用激素避孕药以及激素替代疗法等[4]。有研究表明，患乳腺癌的风险与较高的内源性雌激素水平和雌激素代谢的差异直接相关，尤其是在绝经后妇女中[5]。生育史、饮酒、肥胖、激素疗法、避孕药的使用至少部分通过改变乳腺暴露于类固醇激素的时间和强度发挥作用[6]。这种激素调节在临床和分子上表现为不同的亚型：三阴性、Her2阳性(Her2 +++)和ER阳性(ER+)。

1.5 相关微生物群

最近的研究表明，患者体内微生物群与乳腺癌之间存在相关性，认为体内微生物是一种新的危险因素[7]。通过对乳腺组织样本的比较，发现患者和健康人体在某些特定菌群分类的组成和丰度上存在差异[8]。微生物群可能通过调节全身雌激素水平和炎症水平来增加患乳腺癌的风险。

2 乳腺癌相关微生物的研究现状

目前针对微生物与乳腺癌之间关系的研究相对较少，国内尤甚。近年来，人体微生物组成引起了包括癌症生物学在内的各个领域的广泛关注。人类宿主与微生物区系之间存在着一种动态而复杂的关系。细菌及其代谢产物可以操纵不同的信号通路，例如，E-钙粘附素/β-连环蛋白，导致DNA双链断裂，促进细胞凋亡，改变细胞分化[9]，并与先天免疫系统的Toll样受体(TLRs)相互作用，触发炎症信号通路，帮助维持机体的止血。人类微生物群与癌症之间的相互作用被称为“癌生物体”[10]。人体微生物主要包括肠道微生物和局部微生物，下面主要从肠道微生物和乳腺微生物两方面综述人体微生物与乳腺癌的关系。

2.1 肠道微生物与乳腺癌

人类胃肠道是一个复杂而多样的群落，由数以万亿计的单个微生物组成，其中包括上千种不同种类的细菌、病毒、古菌和真菌[11]。肠道微生物群有助于消化、代谢、动态平衡等生理活动，对人体健康起着重要作用。例如，它在人体消化和吸收难以消化的碳水化合物(膳食纤维)，产生维生素B和K，内源和外源化合物的新陈代谢，以及免疫力方面都是必不可少的。它还积极参与天然免疫和细胞介导的免疫，帮助维持肠道屏障功能，并协助对病原微生物作出适当的免疫反应[12]。

人体肠道微生物主要通过调节体内雌激素水平和免疫反应进而影响乳腺癌的发生和发展。下面就这两方面展开进行综述。

2.1.1 肠道微生物对体内雌激素的影响

研究表明，肠道微生物可以影响全身的雌激素水平，因为它们含有β-葡萄糖醛酸酶(BGUS)等可以使雌激素被再吸收。肠道菌群中的Estrobolome基因可调控雌激素的代谢，因此调节Estrobolome基因就可能对机体起到保护作用，降低患乳腺癌的风险。在肠道中，BGUS催化肝脏中产生的内源性β-葡萄糖醛酸和饮食中的外源性β-葡萄糖醛酸，如复合碳水化合物的水解。雌激素的代谢，包括羟化和结合，主要涉及肠肝循环，主要发生在肝脏，在那里它们结合并排泄到胆汁中，到达胃肠腔内；在那里它们被细菌BGUS解耦连，然后它们作为游离雌激素通过肝肠循环重新吸收，到达不同的器官，如乳房[12]。

有研究表明，这些代谢物是由梭状芽孢杆菌和反刍球菌科的几种细菌通过雌激素代谢产生的。此外，其他类似雌激素的代谢物也可以通过肠道内的氧化和还原反应以及雌激素诱导的生长因子的诱导合成而产生，这可能具有致癌潜力。此外，细菌BGUS可以参与外源物质和外源雌激素的去共轭，导致它们通过肠道-肝脏途径重新摄取，从而增加它们在生物体中的停留时间[13]。从这个意义上说，能够代谢雌激素和其他内源性激素的微生物的增多会导致循环中雌激素水平的增加，从而最终增加患乳腺癌的风险。

Fuhrman和他的同事证明绝经后妇女雌激素和雌激素代谢物与肠道微生物群的多样性呈正相关[14]。许多BGUS细菌存在于两个优势亚群中，即淡色梭状芽孢杆菌菌群和球状梭菌菌群，这两个亚群属于硬壁菌门。大肠杆菌/志贺氏菌群是变形杆菌门的成员，也具有BGUS[15]。一方面肠道菌群改变了人体的雌激素水平，另一方面外界的影响及宿主的变化(如：饮食、抗生素的使用和年龄等)又能改变肠道菌群的构成。

2.1.2 肠道微生物对人体免疫的影响

肠道是人体最大的免疫器官，肠道免疫系统又称为黏膜免疫系统，主要由肠上皮细胞、固有层淋巴细胞、肠上皮内淋巴细胞、派伊氏结等组织构成。肠道微生物群对人体免疫的影响主要表现在两个方面：(1)促进宿主免疫系统的发育和成熟[16]；(2)参与机体免疫系统的调节[17]。

胃肠道微生物区系对免疫系统的发育和成熟至关重要，免疫系统由获得性免疫反应和先天免疫反应组成。先天免疫反应依赖于上皮细胞、循环中的化学物质和特殊细胞的物理屏障，以快速识别具有致病潜力的细胞上的广泛外来抗原并将其消灭[16]。另一方面，获得性免疫通过刺激表达特异性交叉反应抗体的淋巴细胞，通过较慢但持久的反应来处理病原体。胃肠道中摄入的食物及其与微生物的相互作用，比身体任何其他部位接收到更多的抗原。有趣的是，无菌小鼠被发现含有较少的循环淋巴细胞，这表明胃肠道微生物也可能影响获得性免疫。肠道微生物群还参与了化疗、放疗和免疫治疗等抗癌的过程。免疫治疗通过激活人体本身的免疫系统，依靠自身的免疫机能杀灭癌细胞[17]。

最近，以PD-1和PD-L1为代表的免疫疗法显示出吸引人的治疗潜力。随着人们对肿瘤免疫疗法的进一步认知，肠道菌群与免疫检查点抑制剂疗效的研究备受关注。虽然目前PD-1和PD-L1抑制剂对乳腺癌的疗效尚在研究，但为了探究该免疫治疗的影响因素，肠道菌群可能是一个重要的突破方向[18]。

2.2 乳腺微生物与乳腺癌

相比其他类型的肿瘤，乳腺肿瘤具有更丰富更多样化的微生物组结构，在所有单个乳腺肿瘤样品中平均检出16.4种细菌，而在所有其他肿瘤类型中检出的平均值＜9[19]。乳房组织有其特定的微生物群，这与肠道等其他组织的微生物群不同。由于乳房是由脂肪组织组成的，有广泛的血管和淋巴引流，所以它可以成为细菌生长的有利环境。

到目前为止，一些发现似乎证明了部分乳腺组织微生物群的潜在起源，即从胃肠道移位到皮肤，通过乳头-乳晕开口，通过哺乳和/或性接触进行乳头-口腔接触[20]。随着对乳腺癌患者研究的深入，一些作者认为，乳腺肿瘤组织中大量存在的病毒可能与特定的乳腺癌亚型[21]有关。早期对人乳头瘤病毒(HPV)等的研究表明，HPV感染与乳腺癌之间存在相关性。

乳腺癌组织中存在大量细菌，蛋白细菌门是乳腺组织中最丰富的门[22]。目前尚不清楚乳腺癌患者乳腺肿瘤组织与邻近正常组织之间微生物群是否存在差异。Curbaniak等人的研究表明，在两个群体的个体水平上，肿瘤组织和正常邻近组织之间的细菌群落没有差异[23]。然而，与健康对照组相比，作者发现患有乳腺癌的妇女中以促进癌细胞活性而闻名的大肠杆菌的丰度更高。Xuan等人在配对的正常邻近组织和肿瘤组织中观察到甲基细菌属和鞘氨醇单胞菌属的差异丰度，提示它们在癌症发生中的潜在作用[24]。

乳腺癌患者的乳头吸出物与“正常”或“健康对照”妇女的细菌群落组成也可能不同。例如，泽泻属在乳腺癌患者的吸液中更为常见，而未分类的鞘氨醇单胞菌属在健康对照妇女的吸液中更为普遍。有趣的是，乳腺癌患者的细菌都有一种共同表达的酶，β-葡萄糖醛酸酶[25]。

3 总结与展望

乳腺癌已成为全世界女性肿瘤中发病率最高的恶性肿瘤，也是女性癌症死亡的首要原因。现有的研究表明，微生物区系在维持人体健康状态方面起着至关重要的作用，它们的失调会引起包括乳腺癌在内的病理生理变化。目前微生物群与乳腺癌之间的确切关系需要进一步研究。也就是说，需要明确究竟是微生物群的改变导致乳腺癌，还是乳腺癌的发生导致微生物群的改变。为了回答这些问题，应该设计大规模的研究，包括动物模型、回顾性和前瞻性研究，以及临床试验。同时，微生物与乳腺癌之间的相互作用机制需要更深入的基础研究进行挖掘，以期为乳腺癌的诊断发展和治疗干预提供依据。