膀胱癌是全球第十种最常见的癌症，通常与接触有害物质有关，特别是烟草烟雾中的物质。最近的研究表明，肠道细菌可能显著影响膀胱癌的发展。该研究表明，特定的肠道微生物可以改变香烟烟雾中某一特定类致癌物，将其转化为在膀胱中积累的相关化学物质，可能导致肿瘤形成。
我们的肠道在任何时刻都栖息着超过10万亿的微生物。这些微生物在各种身体功能中扮演着重要角色，从消化食物到增强我们抵御疾病的免疫防御。来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）的一项最新研究，与克罗地亚斯普利特大学的同事们共同进行，突出了这些微生物在我们的身体如何处理致癌物和癌症发展中的作用。
致癌物是指能够使正常细胞转变为癌细胞的物质，从而导致肿瘤的形成。烟草烟雾是这些有害化学物质最知名的来源之一。先前的研究表明，当小鼠暴露于烟草中的一种亚硝胺BBN时，它们通常会发展出严重形式的膀胱癌，这使得这一模型成为研究致癌物相关癌症的常见模型。
在他们的研究中，斯普利特大学的Janoš Terzić团队观察到了一个有趣的现象。接受了有效剂量抗生素的小鼠，在暴露于BBN的同时，其肠道细菌减少99.9%时，发展肿瘤的风险明显降低。
“在暴露于BBN的小鼠中，90%发展了膀胱肿瘤，而所有接受抗生素治疗的小鼠中只有10%发展了肿瘤，”研究的合著者、克罗地亚斯普利特大学医学院癌症研究实验室的博士生Blanka Roje表示。“在细菌和BBN过夜孵育后，在薄层色谱板上看到BBN和BCPN带的场景，我会永远记得。”
“肿瘤发生的减少是如此显著，以至于我起初质疑我们的结果，怀疑实验中可能存在错误。我们重复了五次实验后，才确信我们的发现，”Terzić说。“发现通过使用简单的治疗——抗生素，我们能够阻止癌症的发展是令人惊讶的。”
在EMBL海德堡的一次会议上，Terzić与EMBL的团队领导人Michael Zimmermann建立了联系，Zimmermann的团队专注于使用高通量技术研究肠道微生物组的功能，特别是在生物转化领域。生物转化是指微生物能够修改或降解其环境中的化学物质。
这种初步的互动导致了富有成效的合作。两个团队合作研究了肠道细菌对小鼠如何反应致癌物的影响。通过应用多种微生物学和分子生物学技术，研究人员发现小鼠体内的肠道细菌能够将BBN转化为BCPN。像BBN一样，BCPN也是一种亚硝胺，但不同于BBN，BCPN在膀胱中积累，并且根据存在的微生物群体可能导致癌症。
接下来，团队研究了500多种分离和培养的细菌菌株，以确定负责将BBN转化为BCPN的特定物种。“我们确定了12种能够进行这种转化的物种，”研究的合著者、前Zimmermann团队的博士生Boyao Zhang表示。“对这些物种进行的测序表明，许多通常存在于皮肤上，并且在肠道中的数量较少。我们推测，这类细菌可能在梳理过程中短暂地从皮肤转移到肠道。然而，确定这些发现是否同样适用于人类至关重要。”
在小鼠首次实验后，研究人员利用人类粪便样本证明人类肠道细菌也能类似地将BBN转化为BCPN。作为概念证明，他们将人类粪便移植到无菌小鼠的肠道中，确认这些细菌能够将BBN转化为BCPN。
然而，该研究也揭示了不同个体的肠道微生物组在BBN代谢和参与此转化的细菌物种方面影响的显著变异。“我们认为这为进一步研究奠定了基础，以确定个体的肠道微生物组是否能指示化学暴露引发癌症的易感性，并可能帮助预测癌症风险和制定预防策略，”Zimmermann解释道。
“这些肠道微生物群体的差异可能有助于阐明为什么某些个体在接触致癌物后并未发展癌症，而其他个体却会，”Terzić补充道。
但这是否意味着抗生素可以作为一种通用的癌症预防方法？Zimmermann澄清，这并非如此。“需要更多的研究，包括我们当前正在进行的研究，以了解微生物组如何影响各种致癌物的处理。还必须牢记，癌症的产生是由多种因素造成的——很少有单一原因。”
这项研究与EMBL在其2022-26年“从分子到生态系统”计划中针对微生物生态系统和人类生态系统的主题一致。微生物生态系统主题专注于研究微生物及其相互作用，而人类生态系统主题旨在利用日益增多的人类数据来探索基因和环境如何相互作用并影响人类特征。有关这些研究计划的更多细节，请点击这里。
