《Gut Microbes》：Modulation of the response to immunotherapy in triple-negative breast cancer: the role of the microbiota and microbial metabolites in the tumor microenvironment
三阴性乳腺癌（TNBC）是一种侵袭性强且具有异质性的乳腺癌亚型，针对该亚型，免疫检查点抑制剂（ICIs）联合化疗已在部分患者中改善了预后。然而，原发性和获得性耐药仍很常见，这凸显了识别抗肿瘤免疫的外源性、可调节决定因素的必要性。越来越多的证据表明，肠道和肿瘤相关微生物群塑造了全身性和肿瘤内免疫状态，并影响癌症疗法的疗效。除了微生物组成之外，微生物群衍生的代谢物——包括短链脂肪酸（SCFAs）、吲哚-色氨酸衍生物、胆汁酸、多胺和其他小分子——可作为连接微生物生态学与免疫细胞编程及肿瘤生物学的功能介质。这些代谢物调节树突状细胞功能、T细胞启动和适应性、髓系极化、炎症设定点以及肿瘤微环境（TME）内的代谢通路，从而可能增强或限制对化学免疫治疗的反应。重要的是，虽然一些研究提出了肿瘤内微生物效应，但目前大多数临床可操作的证据支持全身性的肠道来源代谢物和免疫状态调节，这些调节继发性地塑造了TNBC肿瘤微环境。在这篇综述中，研究人员综合了当前关于（i）与微生物群驱动调节相关的TNBC免疫生物学，（ii）TNBC中报告的乳腺和肠道微生物组特征，以及（iii）微生物代谢物可能调节抗肿瘤免疫和ICIs敏感性的机制通路的知识。研究人员还讨论了将微生物组分析整合到代谢组学和免疫表型分析中的方法学考量，并评估了利用微生物群衍生代谢物作为生物标志物和治疗靶点的新机遇。最后，研究人员重点介绍了转化策略——包括饮食、益生菌/益生元、抗生素管理、粪菌移植和以代谢物为中心的（“后生元”）方法——并概述了针对TNBC的前瞻性多组学研究优先事项，以从关联性特征走向可行的干预措施。
论文主体部分总结如下：
**3. TNBC特征与治疗概述**
**3.1 分子谱与不同亚型**
三阴性乳腺癌（TNBC）定义为雌激素受体（ER）和孕激素受体（PR）缺失及人表皮生长因子受体2（HER2）低表达，占所有乳腺癌（BC）的15–20%。该疾病表现出强烈的分子、免疫和代谢异质性，已描述多种亚型（如Basal-Like 1（BL1）、basal-like immunoactivated（BLIA）及代谢亚型C1和MPS2）。此外，还存在糖酵解与氧化磷酸化（OXPHOS）高或脂质驱动表型等反复出现的功能性代谢状态。这些数据表明TNBC是一组生物学上不同的实体，而非单一疾病，并提示代谢和免疫特征可能与微生物群及其代谢物相互作用，影响治疗结局。
**3.2 与其他BC的生物学差异**
TNBC在BC亚型中具有最高的肿瘤突变负荷（TMB），伴随显著的基因组不稳定性，促进新抗原生成，并通过TP53、BRCA1/2、MYC、RB1和PI3K/AKT/mTOR通路突变驱动肿瘤发生。这些特征赋予对DNA损伤药物和PARP抑制剂的敏感性，但也施加选择性压力以促进免疫逃逸。免疫学上，TNBC是免疫原性最强的BC亚型，肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）水平更高，并常见三级淋巴结构，与良好预后和治疗反应相关。然而，TME常富含免疫抑制性细胞群体（M2样巨噬细胞、N2中性粒细胞、髓系来源抑制细胞、调节性T细胞（Tregs）和耗竭CD8
+ T细胞）以及癌相关成纤维细胞（CAFs），限制抗肿瘤免疫。多种免疫逃逸通路在TNBC中活跃，如Notch和Wnt–β-catenin信号、免疫检查点（PD-1/PD-L1、CTLA-4）上调和免疫抑制酶（IDO、精氨酸酶-1（Arg-1））表达。这些机制可能与微生物代谢物相互作用，为研究微生物群-代谢物-免疫轴如何影响免疫反应和治疗结局提供了生物学依据。
**3.3 TNBC治疗概览**
近期，化学免疫治疗临床试验（IMpassion130、KEYNOTE-355和KEYNOTE-522）证实帕博利珠单抗联合化疗可提高病理完全缓解（pCR）率和总生存期（OS），尤其在PD-L1阳性肿瘤中。然而，相当比例患者对ICIs产生原发性或获得性耐药，凸显了寻找其他反应决定因素的必要性。新兴方法包括抗体-药物偶联物、PARP和PI3K/AKT抑制剂、抗血管生成药物及多种免疫治疗策略。微生物群及其代谢物已成为TNBC治疗疗效的重要调节因子，尤其是在化学免疫治疗背景下。肠道和肿瘤相关微生物群可影响免疫反应，影响T细胞激活、髓系细胞功能以及对化疗和ICIs的反应。此外，微生物群衍生代谢物可直接调节免疫和肿瘤细胞信号及代谢，可能增强或抵消免疫逃逸机制。
**4. TNBC中微生物群的特征**
TNBC中乳腺和肠道微生物群落均发生改变，具有亚型特异性特征，可能影响肿瘤生物学、抗肿瘤免疫和治疗反应。
**4.1 肠道-乳腺轴**
“肠道-乳腺轴”概念描述了肠道微生物群与乳腺组织之间的双向通讯途径。该概念提供了一个框架来理解系统性影响，表明BC不仅是一种局部疾病，还受肠道环境影响。例如，肿瘤驻留微生物（如葡萄球菌和链球菌）释放的脂多糖（LPS）可能被转运至肠道，破坏肠屏障完整性；同时，肠道菌群失调可能进一步破坏肠道稳态，促进全身炎症和微生物向远处组织（包括乳腺）播散，可能形成自我强化的反馈回路。肠道微生物群的其他致癌效应包括降解p53抑癌基因、改变细胞增殖和存活通路、激活促炎通路以及免疫系统失调。因此，肠道-乳腺轴代表了这两个区室之间的机制桥梁，可能影响肿瘤起始、进展和治疗反应。
**4.2 TNBC中的乳腺微生物组**
乳腺肿瘤属于低生物量样本，微生物DNA负荷接近背景污染信号水平，易受环境和试剂伪影影响，因此需谨慎解读。健康乳腺组织中主要菌属包括葡萄球菌、棒状杆菌、丙酸杆菌、链球菌、乳杆菌、芽孢杆菌和微球菌。在肿瘤中，微生物群落发生组成和功能改变。研究表明，肿瘤微生物组（“oncobiome”）在不同BC亚型中存在差异，革兰阴性菌相对富集，而TNBC多样性最低。肿瘤微生物组表现出显著的空间和时间异质性，且这些改变（菌群失调）可能先于诊断并促进肿瘤进展。种族因素可能影响乳腺微生物组：黑人女性TNBC组织中Ralstonia丰度较高，且临床结局较差。在TNBC组织中，Nejman等报道放线菌减少，细胞内物种如Achromobacter denitrificans、Bacillus_US21和Leptotrichia_US21增加。Feng等描述放线菌和假单胞菌占优势，芽孢杆菌和衣原体在约90%样本中检出，伯克霍尔德菌与TNBC/基底样肿瘤相关。Rashwan等的荟萃分析强调TNBC组织中富集Azospirillum oryzae及两种产丁酸菌Gemmiger formicilis和Anaerobutyricum soehngenii。某些属与疾病分期相关，如柠檬酸杆菌和Bosea；具核梭杆菌与免疫抑制微环境及转移相关。在治疗反应方面，预处理活检显示Pandoraea pulmonicola和Brucella melitensis的相对丰度与新辅助化疗完全反应相关，而Geosporobacter ferrireducens、Streptococcus sanguinis等与残留疾病相关。多界特征（芽孢杆菌、毛霉科、Nodaviridae、弓形虫和毛癣菌）与更好的反应和更长的无进展生存期（PFS）相关。这些发现支持肿瘤相关微生物信号可能与特定免疫和临床表型相关，但因果关系尚不确定。
**4.3 TNBC中的肠道微生物组**
健康成人肠道微生物群以拟杆菌门和厚壁菌门为主。菌群失调在TNBC小鼠模型中促进肿瘤进展、全身免疫抑制、增加TMB、加速肿瘤生长和骨转移。临床研究开始识别TNBC患者独特的肠道微生物特征：一项病例对照研究显示TNBC患者中厌氧球菌增加，Fischerella和裂殖酵母减少。Terrisse等观察到化疗重塑肠道菌群，富集Dorea formicigenerans等有益共生菌，减少与BC诊断和不良预后相关的“不利”分类群。在治疗反应方面，4T1小鼠模型中基线富集Akkermansia muciniphila、Roseburia intestinalis等与较好化疗反应相关，而Alistipes putredinis和Enterorhabdus caecimuris在无反应者中富集。TNBC患者中，基线较高的α多样性和特定菌群（如Bacteroides eggerthii、长双歧杆菌）与pCR相关，而Bacteroides caccae和Gemellales与部分或无反应相关。在转移性TNBC中，较高肠道微生物多样性和Tannerellaceae、Bilophila、Enterorhabdus富集与较长PFS和治疗反应相关，双歧杆菌与较差预后相关。
**4.4 方法学与概念考量**
乳腺肿瘤的低生物量导致DNA提取、测序深度和生物信息学管道显著影响检测到的分类群。常见污染物包括Ralstonia、Sphingomonas或Pseudomonas。研究需重点控制污染，包括识别潜在污染源、使用超纯试剂、严格阴性对照、结合相对丰度与绝对定量方法（如qPCR）以及稳健统计分析。大多数人类研究依赖16S rRNA扩增子测序且样本量小，缺乏技术重复，跨研究比较困难。多数数据集为横断面，难以推断因果关系。亟需纵向、多组学研究结合匹配的粪便、血液和肿瘤样本、高维免疫表型分析以及功能验证，以明确TNBC中微生物群、代谢物与化学免疫治疗结局之间的机制联系。
**5. 相关微生物代谢物**
**5.1 肿瘤内微生物代谢物**
肿瘤内细菌代谢可能具有亚型特异性和功能相关性。质谱分析检测到甾体相关代谢物（如pregnanetriol、17β-estradiol-2,3-quinone）与Turicibacter和梭菌相关。大肠杆菌分泌组代谢物可重编程肿瘤能量代谢，葡萄球菌来源的γ-谷氨酰基代谢物增强CD8
+ T细胞浸润和激活。临床数据支持：胆碱（三甲胺N-氧化物（TMAO）前体）与PERK激活、细胞焦亡和ICIs反应改善相关。肿瘤-微生物群相互作用是双向的：TNBC条件培养基可诱导铜绿假单胞菌产生抗肿瘤代谢物。总之，肿瘤内微生物代谢物可通过改变肿瘤细胞代谢和应激反应，以及增强或抑制CD8
+ T细胞活性来影响ICIs疗效。
**5.2 肠道微生物代谢物**
肠道菌群失调可通过释放进入体循环的微生物代谢物影响TNBC。乳杆菌来源的乳酸与肿瘤进展和免疫逃逸相关。纤维发酵产生的SCFAs（如丁酸）在4T1小鼠中减少肺转移并通过组蛋白去乙酰化酶（HDAC）阻断抑制增殖。然而，丁酸存在矛盾作用（丁酸悖论），低浓度可能刺激肿瘤增殖。产SCFAs群落与较好化疗反应相关。吲哚-色氨酸轴是主要免疫肿瘤学通路：乳杆菌约翰逊和梭菌产生吲哚-3-丙酸（IPA），通过Tcf7增强细胞毒性T细胞活性，并与ICIs反应改善相关。胆汁酸是临床相关的免疫代谢介质：较高胆汁酸积累与较好生存相关，而降低的胆汁酸代谢与侵袭性疾病相关。石胆酸（LCA）抑制增殖和血管生成，促进p53介导的凋亡。另外，2,3-丁二醇抑制上皮-间充质转化（EMT），尸胺减少侵袭和迁移。微生物代谢物可调节增殖、转移和免疫，作为预后和治疗反应生物标志物及治疗靶点具有潜力。
**5.3 微生物代谢物的表观遗传调控**
微生物代谢物如SCFAs（丁酸、丙酸、乙酸）通过HDAC抑制诱导表观遗传修饰。丁酸是最有效的HDAC抑制剂（iHDAC），在TNBC中可抑制迁移和侵袭能力，上调E-钙黏蛋白，下调波形蛋白和β-连环蛋白，减弱MEK/ERK信号。丁酸与SAHA等iHDAC联合可抑制细胞增殖、诱导G0/G1期阻滞和线粒体凋亡。TMAO作为表观遗传调节剂，通过破坏甲硫氨酸循环和动态染色质重塑起作用，但具体证据在TNBC中缺乏。乳酸诱导组蛋白乳酰化（如H3K9la、H3K14la、H3K18la），促进癌基因转录，但乳酸来源可能为宿主或微生物。产肠毒素脆弱拟杆菌毒素（BFT）导致肿瘤抑制基因（NF2、RSK3等）超甲基化，DNMT抑制剂和iHDAC TSA可恢复其表达并减少迁移和侵袭。其他代谢物（多胺、乙酸、多酚等）具有表观调节能力，但缺乏TNBC专门研究。
**5.4 微生物毒素的作用**
肠道微生物产生多种毒素，具有促肿瘤或抗肿瘤双重作用。基因毒素如colibactin（大肠杆菌）和某些葡萄球菌物种诱导DNA双链断裂，促进突变积累。细胞致死膨胀毒素（CDT）导致DNA完整性破坏。其他毒素（CagA、FadA、金属蛋白酶）破坏细胞间粘附并激活β-catenin信号。BFT通过表观沉默促肿瘤进展。相反，某些毒素具有肿瘤选择性细胞毒性：大肠杆菌热不稳定肠毒素LT-IIc在TNBC细胞系中诱导自噬和凋亡；志贺毒素Stx1和Stx2通过Gb3受体内化抑制蛋白合成，减少增殖和迁移。产气荚膜梭菌肠毒素靶向claudin过度表达细胞。纳米技术方法可利用LPS等微生物产物重塑免疫微环境，增强PD-L1阻断效果。这些发现突出了微生物毒素在TNBC中的双重作用，既可驱动肿瘤进展，也可作为潜在治疗工具。
**5.5 肠道微生物群对雌激素调节的影响**
肠道微生物群通过estrobolome（微生物酶集合，特别是β-葡萄糖醛酸酶和硫酸酯酶）调节全身雌激素可用性，促进肠肝循环。在TME中，再激活的雌激素可结合非经典雌激素受体：雌激素受体β（ERβ）和G蛋白偶联雌激素受体（GPER）。在TNBC中，ERβ通过表观重编程EZH2抑制NF-κB信号，限制肿瘤进展；S-equol（一种ERβ亲和细菌代谢物）在三分之一TNBC患者中使Ki-67降低约20%。GPER激活与MAPK/ERK和PI3K/AKT信号激活相关，促进增殖、迁移和转移，并与不良临床结局相关。TNBC相关细菌（如梭菌、瘤胃球菌、拟杆菌、乳杆菌、埃希菌/志贺菌）编码β-葡萄糖醛酸酶，可能影响雌激素再循环。尽管estrobolome的调节作用相对明确，但直接证据在TNBC中仍稀缺。
**5.6 TNBC肠道微生物代谢物研究的方法学考量**
区分微生物来源与宿主来源代谢物是一大挑战，特别是乳酸等双重来源分子。代谢物功能常依赖于受体相互作用、剂量、组织微环境和肿瘤类型，SCFAs和胆汁酸可呈现矛盾效应。多数机制见解来自其他癌症，TNBC特异性证据有限。测量粪便、血液和肿瘤组织中的代谢物具有挑战性，粪便水平不一定反映全身或肿瘤内暴露。需要大型多中心队列、标准化方案和严格分析来验证生物标志物。建议结合单细胞和空间多组学与测序和代谢组学，使用纵向采样，并通过网络分析和机器学习识别可操作代谢物-免疫特征。机制验证需要鼠模型、类器官和患者来源的异种移植。
**6. 肠道微生物群与TNBC相互作用的机制**
**6.1 肠道微生物群对TNBC免疫反应的调节**
**6.1.1 先天免疫反应**
Akkermansia muciniphila通过TLR2和TLR4活化NF-κB/MAPK促炎信号，促进TME中M1巨噬细胞极化。其外膜蛋白Amuc_1100经巴氏消毒仍保持活性。LPS通过细胞外囊泡运输，与凋亡抑制蛋白（IAP）拮抗剂联合可促进TNF-α介导的肿瘤细胞凋亡。相反，乳杆菌补充促进M2极化和肿瘤进展，作用可被链霉素逆转。肠道环境中乳杆菌配体结合TLR2后，通过IL-10/STAT3通路促进免疫抑制，但影响M1巨噬细胞和CD8 T细胞浸润。抗生素引起真菌过度生长（如酵母目）通过C型凝集素受体（CLRs）增加M2浸润。N2中性粒细胞促进免疫抑制和转移前微环境，菌群失调增加N2浸润。近期研究表明某些肠道微生物通过促进树突状细胞成熟和迁移增强抗肿瘤免疫。
**6.1.2 适应性免疫反应**
肠道相关淋巴组织（GALT）在淋巴细胞启动中起核心作用，激活的免疫细胞作为TILs迁移至TME。在BC中，链球菌、丙酸杆菌、葡萄球菌和不动杆菌与淋巴细胞募集相关。新证据表明TNBC肿瘤内微生物组（如梭杆菌和柠檬酸杆菌）可直接调节局部免疫反应。B细胞是TNBC肿瘤免疫微环境的关键调节剂。A. muciniphila和双歧杆菌、乳杆菌来源信号促进B细胞分化和IgA/IgG产生。CD4
+ T细胞分化为效应亚群，Th17/Treg平衡对TNBC至关重要。岩藻多糖通过促进SCFA富集减少Treg积累并重编程TME。相反，菌群失调破坏Th17/Treg稳态。CD8
+ T细胞是抗PD-1/PD-L1免疫治疗的关键介质。梭菌来源的胆碱通过NLRP3炎症小体促进IL-18和IL-1β分泌，增强CD8
+ T细胞浸润。TMAO通过激活内质网应激和GSDME依赖性细胞焦亡释放DAMPs，增强CD8
+ T细胞对anti-PD-1的反应。乳杆菌补充通过增加乳酸抑制IFN-γ和CD4
+/CD8
+ T细胞浸润。金黄色葡萄球菌和S. hominis增强CD8
+浸润并抑制肿瘤生长。肿瘤内菌群如Stenotrophomonas与CD8
+ T细胞激活正相关，葡萄球菌和链球菌与促炎T细胞反应相关。这些发现表明微生物组成影响先天和适应性免疫，干预措施可能增强TNBC免疫治疗结果。
**7. 针对TNBC中微生物群的治疗策略**
**7.1 益生菌、益生元和合生元**
在TNBC模型中，瑞士乳杆菌菌株调节免疫反应，富含益生菌的开菲尔水具有抗转移和抗血管生成作用。双歧杆菌膜囊泡具有促凋亡活性并减少肿瘤生长。细菌代谢增强lapachol细胞毒性，大肠杆菌Nissle 1917、乳杆菌约翰逊和A. muciniphila补充改善抗肿瘤免疫和ICIs疗效。临床试验方面，NCT06768931评估口服益生菌联合新辅助治疗的安全性有效性，NCT07191405评估乳杆菌约翰逊补充对多实体瘤（含TNBC）的影响。益生菌还减少化疗相关手足综合征和口腔黏膜炎。但益生菌效果依赖菌株、剂量和宿主环境，免疫抑制者需注意安全。
**7.2 饮食干预**
饮食是微生物结构和代谢物产生的主要决定因素。高脂饮食促进肿瘤起始/进展并诱导CD8
+ T细胞耗竭，损害anti-PD-1反应。高纤维地中海饮食模式与BC风险降低相关。NCT07311083 BallastImmun试验正在研究高纤维饮食对TNBC患者pCR的影响。
**7.3 抗生素与菌群失调风险**
抗生素暴露可导致菌群失调并削弱抗肿瘤免疫。抗生素暴露与TNBC中TIL浸润降低和较差生存相关，静脉抗生素给药与较差OS和PFS相关。需要抗生素管理和谨慎考虑抗生素时机。
**7.4 粪菌移植（FMT）**
FMT恢复微生物多样性，在TNBC小鼠模型中，来自ICI反应者的粪便转移可减少肿瘤生长并改善免疫治疗反应。临床试验MITRIC（NCT05286294）和FRIDA（NCT07292142）正在探索FMT。但FMT存在病原体传播风险，需要严格供体筛查。
**7.5 精准微生物组调节与以代谢物为中心的（“后生元”）方法**
新兴策略包括靶向与免疫治疗反应相关的特定微生物通路、利用工程菌递送免疫调节载荷以及关注后生元产品。工程菌递送PD-L1纳米抗体实现肿瘤缩小。代谢物/通路靶向可包括酶水平干预（如estrobolome中的β-葡萄糖醛酸酶）。需要标准化递送平台（纳米载体、外泌体）和考虑microRNA调控网络，以克服TNBC异质性和耐药性。
**8. 结论**
TNBC是一种免疫原性但对免疫治疗抵抗的疾病，微生物群及其代谢物是TNBC生态系统的活跃组成部分，可塑造免疫状态、髓系极化和T细胞适应性。关键代谢物包括SCFAs、吲哚衍生物、胆汁酸、多胺等，它们具有环境依赖性效应。当前翻译障碍包括TNBC特异性机制验证不足、分析方法异质性和混杂因素控制不完善。早期研究支持整合微生物组-代谢组特征以改进患者分层。
**9. 未来方向**
未来需：1）在TNBC相关平台建立因果证据；2）从相对丰度转向功能归因，结合宏基因组学和绝对代谢物定量；3）标准化研究设计和元数据以实现跨队列可比性，包括采样时间点、预处理分析、对照、检测方法和分析计划；4）开发临床可操作的组合生物标志物面板而非单一标记物；5）优先进行合理微生物干预和“后生元”策略，包括饮食、工程菌群、代谢物补充及靶向抑制有害通路，并考虑微RNA和纳米递送技术；6）阐明estrobolome-免疫界面在TNBC和ER低表达疾病中的作用；7）将微生物组终点纳入前瞻性TNBC免疫治疗试验。总体而言，微生物群-代谢物轴是调控TNBC免疫和免疫治疗反应的一个有前景且机理上合理的层面。
