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这篇综述聚焦人类微生物组与癌症的关联。阐述了微生物组在癌症发生、发展、转移及化疗耐药中的作用,探讨了基于微生物的癌症治疗策略,如粪便微生物群移植、益生菌和益生元的应用,为癌症治疗研究提供新思路。
引言
人体蕴含大量微生物,如细菌、真菌等,这些共生微生物群对人体健康意义重大,其分布在肠道、皮肤等多个部位。癌症是一种致命疾病,严重影响患者健康并带来经济负担。近年来,微生物群因能影响癌症表型,被列为癌症标志之一。除肠道微生物群外,肿瘤内微生物群也逐渐受到关注,其在肿瘤微环境(TME)中发挥着重要作用 。
微生物群、衰老与癌症
衰老过程中,微生物群多样性和丰度会发生变化。在小鼠和人类研究中均发现,随着年龄增长,微生物群组成改变,有害微生物增多,有益微生物减少。例如,老年小鼠肌酸降解增加,生物素等合成减少;人类衰老时,阿克曼菌属等增多,粪杆菌属等减少。这种变化导致炎症和氧化应激增加,促进衰老细胞积累,进而推动癌症发展。
癌症的发生与发展
癌症的发生是一个复杂过程,始于体细胞遗传或表观遗传途径改变,随后肿瘤细胞遗传特征发生定性变化,进而发展为恶性肿瘤。肿瘤微环境(TME)对癌症发生发展至关重要,它包含癌细胞及多种非癌细胞,各成分相互作用,影响癌症进程。
微生物群与癌症关联的证据
众多研究表明微生物群与癌症密切相关。致癌病毒如幽门螺杆菌和人乳头瘤病毒分别是胃癌和宫颈癌的致病因素。动物实验证实微生物可促进多种癌症发展,高通量 DNA 测序也发现微生物群落改变能引发癌症。在多种癌症中,如胃癌、结直肠癌、乳腺癌等,都发现了与癌症相关的特定微生物。
微生物群在癌症发生和发展中的作用
微生物在癌症发展中具有双重作用。具核梭杆菌、脆弱拟杆菌等可通过多种机制促进癌症发展,如影响结直肠癌的 DNA 甲基化和组蛋白修饰。而乳酸菌、双歧杆菌等则具有抗肿瘤特性,它们可调节免疫系统、产生代谢物抑制肿瘤生长。此外,微生物代谢产物如短链脂肪酸(SCFA)、色氨酸代谢产物等也在癌症进程中发挥重要作用。肿瘤内微生物群同样参与肿瘤发生和发展,部分促进肿瘤进展,部分则增强抗肿瘤免疫反应。
微生物群与癌症转移
癌症转移是癌细胞从原发部位扩散到其他器官的过程,是癌症患者死亡的主要原因。肿瘤内微生物群在癌症转移中扮演重要角色。例如,部分肿瘤内细菌可保护癌细胞在转移过程中免受凋亡,具核梭杆菌可促进多种癌症转移。同时,也有许多微生物可抑制癌症转移,如乳酸菌及其代谢产物。
微生物群与化疗耐药
微生物群可影响抗癌治疗效果,部分微生物可导致化疗耐药,如某些细菌和真菌可改变药物代谢和运输。然而,调节微生物群也有助于提高癌症治疗效率,如特定微生物可增强免疫反应,微生物还可作为生物标志物预测治疗反应。此外,化疗会改变肠道微生物群,影响化疗疗效和毒性。
放疗与微生物群
放疗与微生物群相互影响。放疗可能杀死有益微生物群,而某些微生物可影响放疗敏感性。如具核梭杆菌会降低放疗疗效,而去除某些细菌或真菌可提高放疗效果。
肿瘤内微生物群对治疗反应的影响
肿瘤内微生物群可调节抗癌治疗的疗效和耐药性。不同微生物对治疗效果的影响不同,如大肠杆菌可降低吉西他滨的抗肿瘤活性,而具核梭杆菌在特定情况下可使肿瘤细胞对免疫治疗敏感。
微生物群调节在癌症治疗中的应用
传统癌症治疗存在诸多局限,微生物群调节为癌症治疗带来新希望。细菌介导的癌症治疗利用细菌成分靶向肿瘤细胞,如卡介苗用于治疗膀胱癌,沙门氏菌可有效定植肿瘤并促进其凋亡 。粪便微生物群移植(FMT)可重塑微生物群,抑制癌症进展,相关临床试验正在进行中。益生菌和益生元也在癌症治疗中发挥作用,它们可调节肠道微生物群,增强抗癌治疗效果,但使用时需谨慎。
结论、挑战和未来展望
尽管抗癌治疗不断发展,但癌症患者的治愈率和生存率仍有待提高。微生物群在癌症中的作用日益受到关注,然而目前研究存在方法学差异,限制了对其的深入理解。未来研究应聚焦于微生物群分层和个体微生物谱构建,同时结合个性化饮食和微生物补充,有望改善癌症治疗效果 。