Cell Reports Medicine：内分泌靶向疗法改变乳腺微生物组以减少乳腺癌风险

2024年12月，维克森林大学医学院等单位的相关研究人员在《Cell Reports Medicine》（IF：11.7）上发表了题为“Endocrine-targeting therapies shift the breast microbiome to reduce estrogen receptor-α breast cancer risk”的研究论文，表明乳房微生物群与饮食、肥胖和治疗的关系是有潜力的研究途径，可能为乳腺癌的发展和预防提供见解。

亮点概述：

他莫昔芬（TAM）可改变乳腺组织中的微生物群。
提高乳腺乳杆菌可减少B6.MMTV-PyMT小鼠模型中的肿瘤发生。
乳腺益生菌重塑组织代谢，促进糖酵解。
脂磷壁酸（LTA）阳性细菌与雌激素受体阳性（ER+）肿瘤的增殖成负相关。

研究背景：

乳腺癌是女性最常见的癌症类型，尽管在诊断和治疗方面取得了重大进展，但每年仍有超过4万人死亡。激素受体阳性乳腺癌表达雌激素受体-α(ER)和/或孕激素受体，占所有乳腺癌诊断的60%-70%。几种危险因素与乳腺癌的发生有关，包括遗传、激素替代治疗、生活方式、生殖史和饮食。微生物组代表了生活在体外和体内的微生物的整体，被认为是乳腺癌的一个危险因素。此外，乳房有一个独特的微生物组，它可能是肿瘤发生和治疗反应的潜在调节因子。有研究表明，癌症治疗手段（如辅助性化疗）可以改变微生物群的种群以改变治疗效果。目前还不清楚内分泌靶向疗法对微生物群及其对乳腺肿瘤发生的影响。

乳腺组织具有独特的微生物群，微生物多样性受到饮食等多种因素的影响。然而，他莫昔芬（TAM）对乳腺微生物群的影响尚不清楚。因此，研究人员对从去卵巢（OVX）非人灵长类动物（NHP）乳腺组织中分离的DNA进行16S测序，以确定 TAM 对更年期 NHP 模型中乳腺细菌丰度的影响。测序结果显示，给予OVX TAM的NHP具有不同的乳腺微生物群。与未经处理的OVX NHP相比，TAM处理显著增加了厚壁菌门比例丰度，变形菌门比例丰度没有显著差异，脂磷壁酸（LTA）阳性细胞（革兰氏阳性细菌标记物）显著增加。在属水平上，显著提高了乳杆菌属在OVX NHP乳腺组织中的比例丰度。

TAM给药可调节NHP乳腺微生物群系统

益生菌，如乳酸菌、乳杆菌和双歧杆菌，是活的、非致病的微生物，通常用于改善微生物组成。然而，益生菌在乳房组织中的定植仍未得到充分探索。为了进一步确定局部益生菌对乳腺癌发生的影响，用西方饮食喂养的B6.MMTV-PyMT小鼠在5、7、9和11周龄时接受乳头内注射益生菌。注射益生菌后显著增加了B6.MMTV-PyMT小鼠的无瘤生存率并降低了肿瘤多样性。在B6.MMTV-PyMT小鼠的非肿瘤乳腺（MG）组织中，含有益生菌的嗜酸乳杆菌显著增加。注射益生菌可导致瘤内LTA阳性细菌增加，导致瘤内F4/80+巨噬细胞增加，可能有助于降低B6.MMTV-PyMT小鼠的肿瘤发生。

益生菌可改变MG微生物群和癌症风险

研究表明，益生菌及其代谢产物可以调节代谢过程以减少疾病恶化。RNA测序显示，注射益生菌的西方饮食喂养的小鼠的MG中，有600个基因受到不同程度的调控，其中包括上调MG组织中各种代谢相关基因，如葡萄糖激酶、己糖激酶2、乳酸脱氢酶A和蛋白激酶AMP激活的α2催化亚基等。KEGG基因富集显示MG组织中益生菌调控的多条代谢途径（胰高血糖素、中心碳代谢、糖酵解/糖异生和胰岛素代谢）。对从生理盐水和益生菌处理的B6.MMTV-PyMT小鼠收集的非癌性MG进行的非靶向代谢组学研究，如主成分分析所示，代谢物模式存在显著差异。富集分析表明，益生菌增加三羧酸（TCA）循环和糖酵解代谢生物大分子。虽然注射益生菌后的葡萄糖代谢物浓度没有显著差异，但糖酵解代谢物葡萄糖-6-磷酸和果糖-1，6-二磷酸显著增加，3-磷酸甘油酸有增加的趋势，磷酸烯醇丙酮酸显著增加，而丙酮酸没有变化，乳酸明显减少。

益生菌MG微生物组改变了分子信号传导和癌症风险

与已发表的研究一致，研究人员证明益生菌条件培养液（Pro-CM）在体外显著减少ER+乳腺癌细胞系MCF-7和ZR-75-1的活力。接着将Pro-CM与TAM的活性代谢物4-羟基他莫昔芬（4-OHT）结合使用，以确定益生菌代谢物是否可以增强TAM对ER+乳腺癌细胞的疗效。结果发现1% Pro-CM与1 mM 4-OHT结合可显著降低MCF-7和ZR-75-1的细胞活力。代谢组学分析表明，仅细胞培养基（对照）、未经过滤的Pro-CM和过滤的Pro-CM中的代谢物受调控的程度不同。对照组和Pro-CM进行的KEGG分析显示几种代谢途径的富集，包括磷酸戊糖途径、半乳糖代谢以及淀粉和蔗糖代谢。在未过滤和过滤的Pro-CM中，细菌衍生的代谢物海藻糖显著增加。1 mM海藻糖显著降低MCF-7和ZR-75-1细胞指数。与未处理的对照组和给予麦芽糖的动物相比，外源给予100 mg/kg海藻糖可减少共生4T1.2ER+模型的肿瘤体积，这表明益生菌衍生的代谢产物具有抗癌作用。

为了确定肿瘤增殖与肿瘤内细菌群之间的潜在联系，对激素受体阳性乳腺癌患者的原发肿瘤进行了免疫组织化学（IHC）检测，这些患者在新辅助治疗中接受了芳香化酶抑制剂、Faslodex或芳香化酶抑制剂和Faslodex的组合治疗。评估肿瘤对增殖标记物Ki67和细菌标记物LTA的免疫反应性。LTA阳性与Ki67呈负相关，提示乳腺肿瘤中LTA阳性细菌与增殖减少有关。