综述：乳腺癌中的肿瘤内微生物群：从基础研究到临床转化

　　本综述系统探讨了乳腺癌肿瘤内微生物群的最新研究进展，涵盖了其组成特征、定植机制及其在肿瘤发生、转移和耐药中的多重作用。文章重点阐述了微生物群通过调节炎症、免疫、DNA损伤和信号通路（如TLR4/NF-κB和E-cadherin/β-catenin）影响乳腺癌生物学行为，并展望了其作为诊断生物标志物和新型治疗靶点（如工程菌、噬菌体疗法）的临床转化潜力。

　　

2. 乳腺癌肿瘤内微生物群的特征与起源

2.1. 乳腺癌肿瘤内微生物群的特征

乳腺癌组织内存在独特的微生物生态系统，主要包括厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes），其中变形菌门为最优势菌门。与癌旁正常组织相比，乳腺癌组织中葡萄球菌属（Staphylococcus）、链球菌属（Streptococcus）、梭杆菌属（Fusobacterium）和双歧杆菌属（Bifidobacterium）的丰度显著升高，而拟杆菌属（Bacteroidetes）和梭杆菌属（Fusobacterium）的相对丰度较低。此外，真菌如念珠菌属（Candida）和曲霉属（Aspergillus）也已被检测到。

2.1.1. 乳腺癌中亚型特异性的微生物特征

微生物组成在不同乳腺癌分子亚型中存在显著差异。三阴性乳腺癌（TNBC）中富集具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum），激素受体阳性（HR+）乳腺癌中表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）更为丰富，而HER2阳性乳腺癌中放线菌属（Actinomyces）丰度较高。HR+样本的微生物多样性显著高于TNBC。此外，人乳头瘤病毒（HPV）和爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）的DNA/RNA也在不同亚型中被检测到。

2.1.2. 乳腺癌肿瘤内微生物群的空间异质性

微生物在肿瘤内部呈现空间异质性。例如，具核梭杆菌在肿瘤侵袭前沿的密度高于肿瘤中心。 Proteus在肿瘤组织中显著增加，而放线菌在癌旁组织中更为丰富。空间代谢组学研究表明，白色念珠菌富集区域乳酸浓度增加2.4倍，可能介导局部免疫抑制。

2.1.3. 乳腺癌肿瘤内微生物群的时间动态

微生物组成并非静态，而是随乳腺癌进展而演变。随着肿瘤大小和分级的增加，拟杆菌科（Bacteroidaceae）的相对丰度下降，而土壤球菌属（Agrococcus）增加。肿瘤微生物还可能对化疗或手术等治疗干预产生响应。

2.1.4. 乳腺癌患者肿瘤内微生物群的种族和性别差异

微生物组成也因患者种族和性别而异。假单胞菌属（Pseudomonas）和甲基杆菌属（Methylobacter）存在于亚洲女性肿瘤中，而拟无枝酸菌属（Amycolatopsis）在黑人女性肿瘤中富集。与非西班牙裔白人（NHW）肿瘤相比，非西班牙裔黑人女性的乳腺组织中劳尔氏菌属（Ralstonia）的丰度更高。男性和女性乳腺微生物组也存在差异，柔膜菌门（Tenericutes）如支原体属（Mycoplasma）和分枝杆菌属（Mycobacterium）与两性乳腺癌的发生相关。

2.2. 乳腺癌肿瘤内微生物群的起源

肿瘤内微生物的潜在来源主要分为三类。首先，粘膜屏障破坏。肠道和口腔中的微生物可通过肠-乳腺轴或菌血症迁移至乳腺组织。其次，邻近组织入侵。皮肤相关细菌如表皮葡萄球菌和藤黄微球菌（Micrococcus luteus）可通过乳头逆行进入乳腺导管系统。第三，血源性传播。牙周病期间的暂时性菌血症可促进口腔具核梭杆菌侵入血液并易位至乳腺。具核梭杆菌通过其自身转运蛋白2（Fap2）锚定粘附素A（FadA）和脂多糖（LPS）至肿瘤组织，利用毒力因子促进增殖。

2.3. 乳腺癌中肿瘤内与肠道微生物群的相互作用

“肠-乳腺轴”在肿瘤发展和治疗反应中扮演重要角色。肠道菌群失调可导致肠道屏障功能受损，使细菌及其代谢物进入体循环并影响乳腺组织。肠道微生物的代谢产物，如短链脂肪酸（SCFAs），可通过血液循环到达乳腺组织，通过调节免疫细胞（如Treg细胞）活性间接塑造肿瘤的免疫抑制或促炎状态。反之，肿瘤内微生物释放的物质（如LPS）也可损伤肠道屏障完整性，诱导肠道菌群失调，形成“肠-肿瘤”微生态相互作用的恶性循环。口腔、肠道和肿瘤微生物群并非孤立的生态系统，而是通过复杂网络相互沟通。

3. 肿瘤内微生物群在乳腺癌中的作用机制

3.1. 肿瘤内微生物群在乳腺癌肿瘤发生中的作用

微生物可通过诱导炎症、调节免疫和引起DNA损伤等多种机制促进乳腺癌发展。

3.1.1. 炎症与免疫

菌群失调可破坏粘膜屏障，释放促炎因子和癌症介质，促进持续性炎症反应。微生物可重塑局部免疫状态，例如具核梭杆菌通过激活TLR4/NF-κB信号通路促进免疫抑制微环境形成，增加髓系来源抑制细胞（MDSCs）和调节性T细胞（Tregs）的比例，抑制抗肿瘤免疫反应。

3.1.2. DNA损伤

微生物产生的毒素，如colibactin，可引起DNA双链断裂，促进基因突变和基因组不稳定性。具核梭杆菌分泌的粘附素FadA可激活E-钙粘蛋白/β-连环蛋白（E-cadherin/β-catenin）通路，上调CHK2水平，诱导DNA损伤。产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF）可增加乳腺组织中精胺氧化酶表达，导致活性氧（ROS）产生和γ-H2A激活，从而引起DNA损伤。HPV的E6/E7蛋白可通过抑制p53和Rb通路促进细胞增殖和DNA损伤。

3.2. 肿瘤内微生物群在乳腺癌转移中的作用

3.2.1. 转移前微生态位形成与转移促进

微生物可通过破坏肠道血管屏障促进微生物及其代谢物的迁移，形成转移前微环境。与循环肿瘤细胞相关的细菌可调节RhoA/Rock信号通路，改变肌动蛋白细胞骨架，增强宿主细胞对流体剪切应力的抵抗力，促进乳腺癌肺转移。具核梭杆菌的外膜囊泡可改变上皮-间质转化（EMT）相关蛋白水平并激活细胞内自噬通路，从而促进荷瘤小鼠的肺转移。

3.2.2. 微生物对细胞信号和微环境的影响

某些微生物可影响细胞信号通路和形态，促进EMT，增强癌细胞的侵袭和迁移。微生物代谢物如SCFAs（丁酸盐）既具有抗炎和抗肿瘤特性，也可促进肿瘤细胞侵袭。一些厌氧菌产生的硫化氢可增强肿瘤细胞增殖和迁移。乳腺癌组织中乳酸水平升高不仅为肿瘤细胞供能，还抑制细胞毒性T淋巴细胞（CTL）和自然杀伤（NK）细胞功能，创造免疫抑制微环境。马拉色菌富集增加局部乳酸浓度，抑制抗肿瘤免疫细胞活性。白色念珠菌通过糖酵解产生乳酸，激活GPR81受体并刺激血管内皮生长因子（VEGF）分泌，从而促进血管生成。动物研究表明抗真菌药氟康唑和伊曲康唑可显著减少肿瘤转移。某些细菌表达β-葡萄糖醛酸酶，可水解雌二醇糖苷结合物释放游离雌二醇，促进ER+乳腺癌生长。

3.3. 肿瘤内微生物群在乳腺癌细胞耐药中的作用

3.3.1. 微生物调节化疗耐药通路

具核梭杆菌可通过激活TLR4/MyD88信号轴和特定microRNAs诱导自噬通路，保护癌细胞免于药物诱导的凋亡，导致对紫杉醇和奥沙利铂的耐药。清除具核梭杆菌可显著提高化疗疗效。

3.3.2. 微生物酶活性与药物代谢

微生物β-葡萄糖醛酸酶可代谢并灭活某些化疗药物，降低其在肿瘤微环境中的生物利用度。抑制该酶活性可维持更高的局部活性药物浓度，提高药物疗效。

3.3.3. 微生物群诱导的肿瘤微环境调节

化疗引起的微生物组成变化可影响局部免疫调节和炎症，进而影响对药物的反应。紫杉醇治疗可引起梭菌属过度生长，导致脱氧胆酸（DCA）水平高度升高。DCA通过胆汁酸受体TGR5与背根神经节中的CCL5/CCR5相互作用，导致神经元过度兴奋和神经病理性疼痛，间接影响患者耐受性和治疗依从性。

3.4. 肿瘤内微生物群与表观遗传修饰在乳腺癌中的作用

微生物产生代谢物如SCFAs、叶酸和其他辅因子，可作为表观遗传酶（如DNMTs、HATs和HDACs）的底物或抑制剂。丁酸盐和丙酸盐可抑制HDACs，改变组蛋白乙酰化并引起结直肠癌细胞的转录变化。微小RNA（miRNA）是宿主微生物组相互作用的关键介质。组织中含有大量梭杆菌DNA和miR21的患者预后不良风险更高。与无转移乳腺癌患者（NonMet-BC）相比，转移性乳腺癌患者（Met-BC）中miR-149-5p、miR-20b-5p和miR-342-5p的表达增加。Met-BC组显示几种致病性和促炎物种增加，而非Met-BC组显示益生菌水平更高。

3.5. 肿瘤内微生物群与乳腺癌中失调的致癌信号通路

肿瘤内微生物群可劫持和失调关键细胞信号通路以促进肿瘤发生。微生物及其代谢物可直接与宿主细胞相互作用，调控细胞增殖、存活、炎症和转移的通路。例如，具核梭杆菌通过FadA粘附素激活β-连环蛋白信号通路，驱动致癌基因（如c-Myc和Cyclin D1）的表达。微生物LPS通过TLR4/NF-κB通路诱导促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α）的释放。微生物代谢物丁酸盐作为HDAC抑制剂，可诱导细胞周期停滞和凋亡，但其作用取决于浓度和微环境条件。某些微生物表达β-葡萄糖醛酸酶，激活雌激素受体信号通路。微生物还可调节JAK/STAT、PI3K/Akt和Hippo信号通路。

4. 肿瘤内微生物群在乳腺癌中的潜在临床应用

4.1. 肿瘤内微生物群作为诊断和预后的潜在生物标志物

肿瘤内微生物群的分布有望成为预测肿瘤进展的新生物标志物。利用细菌特征识别恶性乳腺组织的预测模型准确度达84.78%，AUC为0.888。微生物组成与肿瘤分期和预后密切相关，例如具核梭杆菌在原发性乳腺癌中罕见，但在肺转移中显著富集。核心针吸活检（CNBS）是一种侵入性较小的活检形式。Ralstonia在肿瘤附近正常组织和恶性肿瘤中更丰富。通过检测血液中的微生物标志物可实现乳腺癌的无创筛查和早期诊断。肿瘤内微生物群的多样性与患者的生存率和无进展生存期（PFS）率密切相关。白色念珠菌阳性与乳腺癌患者预后不良相关。血浆中具核梭杆菌DNA水平可作为乳腺癌早期诊断的有效指标，I期乳腺癌患者的AUC达0.87。

4.2. 靶向肿瘤内微生物群可提高化疗疗效并减轻副作用

化疗可改变肿瘤内微生物群，例如增加乳腺癌患者中的假单胞菌属。发生远处转移的患者原发性乳腺肿瘤中短波单胞菌属（Brevundimonas）和葡萄球菌属的丰度增加。肿瘤内某些细菌可诱导耐药，而一些益生菌可减轻化疗副作用并增强药物敏感性。抗生素可以剂量依赖性方式影响乳腺癌细胞增殖并调节多柔比星介导的细胞死亡。肿瘤内微生物及其代谢物可增强乳腺癌对化疗药物的敏感性。氨苄青霉素与紫杉醇联用可改善化疗疗效。具核梭杆菌通过控制自噬通路控制奥沙利铂耐药。清除具核梭杆菌可显著提高紫杉醇疗效。在动物模型中，具核梭杆菌定植与化疗疗效降低相关。紫杉醇引起梭菌属过度生长，DCA水平升高。一项单中心随机临床试验发现，多西他赛化疗期间补充益生菌有助于减轻体重、体脂百分比，增加血浆低密度脂蛋白，并最大限度地减少代谢变化和肠道菌群失衡。另一项随机对照研究发现，乳腺癌患者化疗期间补充合生元可有效减轻疲劳和排便异常的严重程度，并降低厌食和恶心/呕吐的发生率。

4.3. 肿瘤内微生物群可增强免疫治疗效果

程序性死亡蛋白1（PD-1）/程序性死亡配体1（PD-L1）抑制剂广泛应用于乳腺癌免疫治疗，但反应有限且常出现耐药。由于肿瘤内部相对缺氧的环境，一些特定的兼性厌氧菌更容易在肿瘤部位定植，并通过其免疫原性招募更多免疫细胞。肿瘤内微生物群的存在与免疫治疗具有协同作用。口服双歧杆菌与抗PD-L1抗体联合治疗几乎完全抑制肿瘤生长。双歧杆菌可在肿瘤组织中积聚，促进干扰素基因刺激因子（STING）通路，并促进基于CD47的免疫治疗。因此，特定的细菌干预可以逆转对免疫治疗的耐药性。细菌外膜囊泡（OMVs）包裹的纳米颗粒可将具核梭杆菌转化为免疫增强剂，释放病原体相关分子模式（PAMPs），并增强TNBC中免疫化学动力学疗法的疗效。细菌源性细胞外囊泡（BEVs）封装在纳米“ cloak”中可增加免疫原性，并通过激活cGAS-STING通路促进树突状细胞（DC）成熟。该方法与抗PD-L1抗体联用可引发强烈的免疫反应，并协同抑制肿瘤进展和肺转移。

5. 肿瘤内微生物群在乳腺癌治疗中的未来方向

5.1. 直接靶向肿瘤内微生物群

使用抗生素去除微生物群已被应用于通过靶向清除幽门螺杆菌来预防胃癌。研究人员构建了一个细菌源性OMV包裹的纳米平台以精确靶向肿瘤组织。所制备的纳米颗粒可有效诱导乳腺癌细胞死亡，从而增强免疫原性。同时，通过OMV中的甲硝唑杀死肿瘤微生物具核梭杆菌，显著改善了抗肿瘤免疫反应，实现了TNBC的有效治疗和转移预防。开发高度靶向的“精准益生菌”配方和细菌补充剂可能在癌症预防中发挥作用。

5.2. 噬菌体疗法

噬菌体是可以感染原核生物的病毒，可以“吸附”到宿主细菌上，通过外部结构与细菌受体相互作用，并在其遗传物质进入细菌时将衣壳保留在细菌外部。噬菌体优异的抗菌能力和易于编辑的特性使其成为靶向肿瘤微生物群的有前途的治疗载体。口服噬菌体可能避开全身免疫，直接靶向肿瘤中与疾病相关的微生物菌群，但对其他微生物影响很小。携带药物的治疗性噬菌体可直接靶向肿瘤中的微生物群并在肿瘤微环境中释放药物。当噬菌体迁移到具核梭杆菌聚集的肿瘤部位时，设计的梭杆菌特异性噬菌体可携带伊立替康纳米颗粒，在肿瘤微环境中释放，显著提高一线化疗效率。此外，噬菌体还可以携带广泛使用的化疗药物多柔比星（DOX），并通过被组织蛋白酶B识别的DKF基序促进药物释放。

5.3. 工程菌

随着纳米材料技术的快速发展，通过改造细菌以满足特殊需求的工程菌应运而生。工程菌可作为优异的药物递送系统，将药物精确递送至肿瘤病灶。经过基因改造的鼠伤寒沙门氏菌表达溶血素e，可有效靶向肿瘤部位并引起细胞裂解，从而抑制肿瘤生长。另一项研究发现，经过改造表达促凋亡细胞因子FasL的鼠伤寒沙门氏菌表现出强大的抗肿瘤活性。此外，工程菌还可以调节肿瘤微环境以增强免疫治疗。工程益生菌大肠杆菌Nissle 1917菌株可定植肿瘤，增加肿瘤中L-精氨酸的浓度，增加浸润T细胞的数量，并与PD-L1阻断抗体在肿瘤清除方面具有显著的协同作用。尽管工程菌已用于癌症治疗，但其安全性不容忽视。

5.4. 微生物代谢的调节

基于微生物代谢的干预策略逐渐成为一种潜在的辅助治疗。这些策略旨在调节微生物组成或其代谢物，以改善免疫环境、抑制肿瘤生长或增强现有治疗的 effectiveness。梭菌目及其相关代谢物氧化三甲胺（TMAO）通过激活内质网应激激酶PERK诱导肿瘤细胞死亡，从而增强TNBC中CD8⁺T细胞介导的抗肿瘤 immunity。目前，一些临床试验尝试将微生物调节（益生菌、益生元）与传统治疗（如化疗、免疫治疗）相结合。一项随机对照试验（RCT）发现，补充乳酸杆菌和长双歧杆菌等乳酸菌可改善肠道菌群平衡，减少治疗相关的胃肠道副作用，并调节免疫指标。此外，益生菌产生的SCFAs已被一些研究证实可增强免疫反应，并可能改善乳腺癌的治疗反应。饮食干预，如增加菊粉和益生元，可促进双歧杆菌繁殖，增加丁酸盐，并抑制乳腺癌生长。菊粉膳食纤维可促进双歧杆菌增殖，提高丁酸盐水平，从而抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的活性。

6. 未来展望与结论

肿瘤内微生物群在乳腺癌微环境中的作用日益得到认可，为早期诊断、个性化治疗和疗效监测提供了新途径。恶性和良性组织之间以及不同癌症分子亚型之间存在独特的微生物特征。这些微生物指纹可以通过高分辨率测序和空间分析准确识别，显示出作为癌症早期检测和风险分层无创生物标志物的潜力。将微生物组数据与常规成像和分子诊断相结合可提高乳腺癌诊断的敏感性和特异性。基于微生物特征的多参数诊断算法可以区分侵袭性和惰性肿瘤，推进个性化监测和治疗。治疗期间肿瘤内微生物群组成的动态变化可作为疗效评估和耐药预警的早期指标，便于实时调整治疗计划。然而，重大挑战依然存在。首先，技术瓶颈限制了微生物组的深入研究。样本中微生物的丰度非常低，且易受污染，导致检测缺乏敏感性和特异性。尽管高通量测序和宏基因组技术取得了巨大进步，但仍需开发更灵敏的检测平台，并建立标准化的采样、存储和分析流程以确保数据的可比性和可靠性。此外，空间组学与单细胞技术的结合将有助于揭示微生物在肿瘤微环境中的空间分布和动态变化。其次，肿瘤内微生物群影响肿瘤发生、免疫调节和治疗耐药的确切分子和细胞机制仍不完全清楚。第三，临床转化也面临诸多障碍。微生物组的高度个性化，受遗传、环境、生活方式和抗生素暴露的影响，使生物标志物的推广和治疗设计复杂化。饮食、抗生素和宿主遗传对肿瘤微生物组组成和功能的影响值得全面研究。尽管工程菌和噬菌体显示出前景，但它们的安全性、稳定性和免疫原性需要进一步评估。安全控制微生物组仍然是一个关键挑战。未来的方向将侧重于多组学整合。结合宏基因组学、转录组学、蛋白质组学和空间组学可以创建微生物-宿主-肿瘤景观的综合图谱。这将加深我们对乳腺癌发展中微生物机制的理解，例如探索乳腺癌中肿瘤内微生物群、补体级联和表观遗传修饰的机制，并为精准干预提供基础。设计对肿瘤微环境信号做出反应并释放抗肿瘤代谢物的智能益生菌代表了新一代“生物药物”，提供了精准治疗的可能性。粪便微生物移植（FMT）旨在改善乳腺癌患者的微环境和增强免疫力。虽然临床前和早期临床试验显示出潜力，但其安全性和长期效果需要进一步验证。整合大数据和人工智能将实现基于微生物组的个性化分析