乳腺癌患者肠道菌群失调的特征：菌群结构改变、功能通路下调与疾病发展的潜在关联

《Breast Cancer》：Characterization of gut microbiota dysbiosis in breast cancer patients

本研究针对肠道菌群作为乳腺癌潜在风险因素的认识不足，通过对比分析健康人群与乳腺癌患者粪便16S rRNA测序数据，揭示了乳腺癌患者肠道菌群在门、属水平的组成改变、多样性下降及功能通路广泛下调的特征。研究首次在HER2阴性乳腺癌组中发现 Fusobacteriota 富集，并预测到与稳态维持相关的关键代谢通路显著抑制，为通过调控菌群预防和管理乳腺癌提供了新方向。

　　

乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤，近年来其发病率呈现持续上升趋势。据估计，到2040年，全球每年新发病例将超过300万，死亡人数超过100万。除了遗传因素外，肥胖、缺乏运动等生活方式因素也被认为是重要的风险因素。近年来，研究人员逐渐认识到，人体内共生的微生物群落——尤其是肠道菌群——可能通过调节免疫、代谢和内分泌等功能，影响癌症的发生与发展，这一概念也被称为“肿瘤微生物组”（oncobiome）。尽管如此，肠道菌群在乳腺癌发生中的具体作用机制仍不明确，且由于菌群组成受到地理、种族、饮食等多种因素影响，相关研究结论存在较大异质性。

在这一背景下，日本九州大学的研究团队开展了一项研究，比较了健康人群与乳腺癌患者的肠道菌群组成和功能差异，旨在探索肠道微生物是否以及如何参与乳腺癌的发病过程。该研究近期发表在《Breast Cancer》杂志。

研究人员主要依托16S rRNA扩增子测序技术，结合生物信息学分析与统计学检验，完成了以下关键实验步骤：

1. 1.
   样本来源与分组：研究纳入两个队列——来自日本国立健康营养研究所（NIBIOHN）的100名健康女性作为公共对照（PC）队列，以及79名在九州大学医院接受治疗的乳腺癌患者（BC队列）。BC队列进一步按病理类型分为导管原位癌（DCIS）主导组和浸润性乳腺癌（IBC）组，并按分子亚型（如Luminal、HER2过表达型、三阴性等）进行了亚组分析。
2. 2.
   DNA提取与测序：使用自动化系统提取粪便样本DNA，针对16S rRNA基因的V3–V4区域进行扩增，并通过Illumina MiSeq平台进行双端测序。
3. 3.
   生物信息分析：利用QIIME2和DADA2进行序列去噪和OTU聚类，使用SILVA数据库进行物种注释。通过ANCOM分析组间差异物种，使用PICRUSt2预测微生物群落的功能基因和代谢通路。
4. 4.
   多样性及统计学分析：包括Alpha多样性（如Chao1、Shannon指数）和Beta多样性（如Bray-Curtis距离）计算，并采用PERMANOVA等进行组间差异显著性检验。

研究结果主要包括以下几个方面：

一、菌群相对丰度的差异

在门水平上，乳腺癌患者组（BC组）中厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度显著高于健康对照组（PC组），而拟杆菌门（Bacteroidota）则显著降低。此外，BC组中 Fusobacteriota 的丰度也较高，尤其在HER2阴性乳腺癌患者中更为明显。

在属水平上，丁酸盐生成菌如 Faecalibacterium 和 Lachnospira 在BC组中显著减少，而 Intestinibacter 等菌属则有所增加。ANCOM分析进一步验证了多个菌属在组间存在显著差异。

二、菌群多样性的改变

Alpha多样性分析显示，BC组的物种丰富度（如Chao1指数）显著低于PC组，但均匀度指数（如Pielou’s evenness）较高，说明BC组菌群种类较少但分布更均匀。Beta多样性分析也表明BC组与PC组在菌群结构上存在显著差异，且DCIS组与健康组的差异尤为明显。

三、功能预测显示通路广泛下调

通过PICRUSt2对KEGG通路进行预测发现，BC组中有3272个正交基因（占总数50%）表达预测值显著下调，涉及292条代谢通路，包括初级代谢、次生代谢物合成等。多种酶活性也显著降低，如磺酰还原酶和抗氧化酶等。此外，283条KEGG通路在BC组中丰度下降，包括嘧啶补救合成、硫酸同化、脂肪酸延长和TCA循环等相关通路。

四、乳腺癌分子亚型与菌群的关联

尽管不同分子亚型乳腺癌患者在门水平上菌群组成无显著差异，但ANCOM分析发现，Prevotellaceae NK3B31_group在HER2过表达型患者中富集。此外，激素受体阳性患者的Alpha多样性高于阴性患者，而Beta多样性分析显示绝经状态和淋巴结转移也对菌群结构有显著影响。

结论与讨论：

本研究系统揭示了乳腺癌患者存在明显的肠道菌群失调，具体表现为菌群结构改变、多样性下降以及功能通路的广泛抑制。这些变化可能与乳腺癌的发生、发展密切相关——例如，丁酸盐生成菌的减少可能削弱了其抗炎与抗肿瘤效应，而Fusobacteriota在HER2阴性患者中的富集提示其或参与该亚型肿瘤的生物学行为。

研究的优势在于首次针对日本人群进行了大样本的菌群与乳腺癌关联分析，并结合多功能预测揭示了潜在的生物学机制。然而，该研究仍存在一些局限性，如样本量有限、未能完全控制BMI和年龄等混杂因素，以及无法推断因果关系。此外，PICRUSt2基于16S rRNA序列进行功能预测，其结果仍需后续宏基因组或代谢组学实验验证。

总之，该研究为肠道菌群参与乳腺癌发病提供了新的证据，强调了通过调节菌群改善宿主代谢和免疫微环境的潜在价值，为未来开发基于微生物组的乳腺癌防治策略奠定了理论基础。