从肠道到肿瘤：这种益生菌如何打通抗癌“任督二脉”

结直肠癌（CRC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一。免疫检查点阻断（ICB）疗法，特别是靶向PD-1/PD-L1通路的抗体治疗，已成为晚期CRC患者的重要治疗策略。然而，目前FDA批准的PD-1抑制剂（如帕博利珠单抗和纳武利尤单抗）仅适用于约15%的微卫星高度不稳定型（MSI-H）或DNA错配修复缺陷（dMMR）CRC患者，而占85%的微卫星稳定型（MSS）CRC患者对anti-PD-1治疗基本无效。因此，开发增强ICB疗效的策略，特别是针对MSS型CRC患者，具有迫切的临床需求。

越来越多的证据表明，肠道微生物群是预测多种癌症类型免疫治疗反应的关键生物标志物。粪菌移植（FMT）或口服补充特定益生菌有望克服免疫治疗耐药性。既往研究发现，Ruminococcus、Akkermansia和Bifidobacterium等益生菌在免疫检查点抑制剂应答者中富集，并能通过IFNγ⁺CD8⁺T细胞和CD4⁺Th1细胞介导抗肿瘤反应。然而，其他细菌及其在CRC肿瘤发生和ICB治疗中的具体机制仍需深入探索。

26年3月17日，香港中文大学于君教授联合西安交通大学第一附属医院佘军军教授团队在《Gut Microbiota》期刊上发表了一篇题为“Bifidobacterium catenulatum boosts anti-PD-1 efficacy in microsatellite stable colorectal cancer via activating CD8⁺ T cells”的研究论文，该研究旨在鉴定出一种能够抑制CRC进展并增强抗PD-1疗效的肠道益生菌，并阐明其作用机制。

B. catenulatum在CRC患者中显著减少

研究团队首先对110例CRC患者和112例健康对照的粪便样本进行了鸟枪法宏基因组测序分析，发现长双歧杆菌链状亚种（Bifidobacterium catenulatum， B. catenulatum）在CRC患者粪便中显著减少。这一发现在包含198例CRC患者和176例正常对照的3个已发表数据集中得到了验证。此外，多队列荟萃分析显示，B. catenulatum在anti-PD-1应答者中表达上调，提示其可能增强anti-PD-1治疗反应。

B. catenulatum在体外和体内均抑制CRC进展

体外实验表明，B. catenulatum培养上清液（BCCS）能显著抑制HCT116、SW480和HT29等CRC细胞系的增殖和克隆形成，诱导细胞凋亡（cleaved caspase-3/7和PARP升高），并阻滞细胞周期于G1/S期，但对正常结肠上皮细胞NCM460无影响。在体内，B. catenulatum口服给药显著抑制了MC38（MSI-H型）同系移植瘤、CT26（MSS型）同系移植瘤、Apc^min/+转基因小鼠和AOM/DSS诱导的CRC模型中的肿瘤生长。

B. catenulatum调节肠道菌群并改善肠道屏障功能

宏基因组测序显示，B. catenulatum处理显著提高了肠道菌群α多样性，富集了Acetobacterium woodii、Eubacterium、Roseburia和Streptococcus alactolyticus等益生菌，同时减少了Prevotella multisaccharivorax、Streptococcus和Helicobacter等致病菌。粪菌移植实验证实，来自B. catenulatum处理小鼠的粪便能显著减少无菌CRC小鼠的肿瘤体积和重量。此外，B. catenulatum显著降低了血清FITC-葡聚糖水平，上调了紧密连接蛋白Occludin、E-cadherin和Claudin-1的表达，表明其能恢复肠道屏障功能。

B. catenulatum通过激活CD8⁺T细胞增强anti-PD-1疗效

免疫微环境分析显示，B. catenulatum显著增加了肿瘤浸润CD8⁺T细胞的比例，并上调了其效应细胞因子TNF-α、IFN-γ和Granzyme B的表达，同时减少了M2样肿瘤相关巨噬细胞。在MSI-H的MC38模型中，anti-PD-1单药已非常有效，B. catenulatum联合治疗未显示额外获益；但在MSS型的CT26和Apc^min/+模型中，B. catenulatum与anti-PD-1联合治疗产生了显著的协同效应，逆转了anti-PD-1耐药性。CD8⁺T细胞耗竭实验证实，B. catenulatum的抗肿瘤免疫调节作用依赖于CD8⁺T细胞。

乙酸是B. catenulatum的关键功能代谢物

通过热灭活和蛋白酶K处理实验，研究者确定BCCS中的抗肿瘤成分是非蛋白质的小分子。非靶向代谢组学分析发现，BCCS中多种短链脂肪酸（SCFA）衍生物富集，靶向SCFA代谢组学进一步确认乙酸是BCCS中的关键代谢物。B. catenulatum处理的CRC小鼠粪便、血清和肿瘤组织中乙酸水平均显著升高。乙酸能直接抑制CRC细胞增殖、诱导凋亡，并激活CD8⁺T细胞。在AOM/DSS、Apc^min/+和CT26模型中，乙酸与anti-PD-1联合治疗均显示出与B. catenulatum相似的协同抗肿瘤效果。

乙酸通过MCT4-JNK/MAPK信号轴激活CD8⁺T细胞

机制研究表明，乙酸在CD8⁺T细胞上主要结合单羧酸转运蛋白4（MCT4），而非GPR43。表面等离子体共振实验显示乙酸与MCT4的亲和力为97.1 μM，分子对接和pull-down实验进一步验证了二者的直接相互作用。RNA测序和通路富集分析显示，BCCS和乙酸处理显著上调了CD8⁺T细胞中的MAPK信号通路，特别是JNK/MAPK通路。MCT4抑制剂VB124或基因敲除（sgMCT4）均能阻断乙酸诱导的JNK磷酸化和CD8⁺T细胞活化。值得注意的是，乙酸在CRC细胞中则通过GPR43受体抑制MAPK通路，从而直接杀伤肿瘤细胞，体现了细胞类型特异性的双重作用机制。

乙酸促进CD8⁺T细胞的组蛋白乙酰化和糖酵解

进一步研究发现，乙酸处理显著增强了CD8⁺T细胞的糖酵解活性，上调了HK2、ENO1、PKM2和LDHA等关键糖酵解酶的表达。同时，乙酸显著提高了组蛋白H4K8和H4K12的乙酰化水平，提示表观遗传调控也参与了乙酸介导的T细胞功能增强。

总之，该研究发现B. catenulatum通过产生乙酸一方面直接抑制CRC细胞增殖并诱导凋亡（通过GPR43-MAPK通路），另一方面通过MCT4-JNK/MAPK信号轴激活肿瘤浸润CD8⁺T细胞，从而克服MSS型CRC对anti-PD-1治疗的耐药性。此外，B. catenulatum还能通过调节肠道菌群失调和恢复肠道屏障功能发挥抗肿瘤作用。这些发现为B. catenulatum作为抗PD-1疗法的辅助剂提供了科学依据，特别是在MSS CRC患者中具有广阔的应用前景。

原文链接：https://doi.org/10.1136/gutjnl-2025-336025