匹兹堡大学（University of Pittsburgh）的一项新研究表明，运动通过重塑肠道微生物组改善癌症治疗效果并增强免疫疗法反应。这项研究今天发表在《细胞》（Cell）杂志上，发现这些益处是由一种特定化合物——甲酸盐（formate）驱动的，这种化合物由运动小鼠的肠道细菌产生，并且与黑色素瘤患者的更好疗效相关。
“我们已经知道运动可以提高癌症免疫疗法的效果，也分别知道运动会改变小鼠和人类的微生物组，”资深作者、匹兹堡大学医学院（Pitt School of Medicine）免疫学系（Department of Immunology）助理教授马里斯·梅塞尔（Marlies Meisel）博士表示。“本研究将这些点连接起来，展示了运动引起的肠道微生物组变化如何通过甲酸盐增强免疫系统并提高免疫疗法的效率。这些发现为针对微生物组的新治疗策略打开了大门。”
第一作者凯瑟琳·菲尔普斯（Catherine Phelps），是梅塞尔实验室微生物学与免疫学研究生项目（Graduate Program in Microbiology and Immunology）的学生，她和研究团队首先比较了完成四周定期运动的小鼠与久坐不动的小鼠。结果表明，运动的小鼠在接受侵袭性黑色素瘤挑战时，肿瘤较小且存活率更高。但当使用无菌啮齿动物或用抗生素处理杀死小鼠的肠道微生物组时，这些益处消失了。
“当我们从等式中去除微生物时，运动对小鼠的癌症结果不再有任何影响，”菲尔普斯说。“看到运动的有益效果完全归因于微生物组，我们感到非常惊讶。”
接下来，研究人员表明，是细菌产生的化合物或代谢物而非细菌本身驱动了这些效果。然后他们使用了一种名为SLIDE的机器学习工具，该工具分析代谢途径，识别出微生物群衍生的甲酸盐是关键因素。
进一步实验表明，甲酸盐通过增强CD8 T细胞（免疫系统的主要抗癌部队）的效力发挥作用。在黑色素瘤、腺癌和淋巴瘤的小鼠模型中，每日口服甲酸盐显著抑制了肿瘤生长并提高了存活率。甲酸盐还增强了患有黑色素瘤的小鼠免疫检查点抑制剂免疫疗法的疗效。
“识别出一种能够模拟运动效果的特定细菌代谢物真是令人兴奋，”梅塞尔说。“未来，甲酸盐有可能被研究作为一种辅助疗法，以提高免疫检查点抑制剂在非响应者中的疗效。”
为了调查甲酸盐在人类中的相关性，梅塞尔和她的团队研究了接受免疫检查点抑制剂治疗的晚期黑色素瘤患者。结果显示，血液中甲酸盐水平高的患者比代谢物水平低的患者有更好的无进展生存期。
当他们将具有高或低甲酸盐水平的人的粪便微生物移植（FMT）到患有侵袭性黑色素瘤的小鼠身上时，惊人地发现，接受高甲酸盐粪便移植的小鼠表现出增强的T细胞活性和更好的肿瘤控制。
粪便微生物移植已经被探索作为改善非响应者免疫疗法结果的疗法。但为什么一些“超级供体”的粪便会导致更好的结果尚不完全清楚。
“我们希望描述代谢生物标志物来识别FMT超级供体，因为那真的是一个黑箱，”梅塞尔说。“目前每个人都关注细菌种类，但我们的研究表明，不仅仅是哪些微生物存在，还包括它们在做什么以及它们正在产生哪些代谢物。”
现在，梅塞尔和她的团队正在研究运动引起的肠道微生物组变化是否可以在其他疾病如自身免疫性疾病中发挥作用。他们还对运动最初如何影响微生物组的机制感兴趣。
本研究的其他作者列在手稿中。
本研究得到了美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）、黑色素瘤研究联盟（Melanoma Research Alliance）、伯罗斯·威康基金（Burroughs Wellcome Fund）、美以双边科学基金会（United States–Israel Binational Science Foundation）、匹兹堡大学医学院免疫学系、维也纳大学积极老龄化研究平台、斯洛伐克-奥地利Interreg计划、堪萨斯州生物医学研究卓越网络（Kansas IDeA Network of Biomedical Research Excellence）和堪萨斯州立大学约翰逊癌症研究中心扩展与创新奖的支持。
(全文结束)
