在一项新研究中，研究人员揭示了运动如何帮助免疫系统对抗癌症：通过改变肠道微生物群，从而促进一种名为甲酸盐的化合物的生产。研究表明，这种微生物副产品在帮助免疫细胞减缓肿瘤生长方面起着关键作用，至少在小鼠身上是如此。
这项发表在《细胞》杂志上的研究揭示了小鼠体内惊人的生物连锁反应：运动改变了肠道微生物群，促进甲酸盐的生产，进而增强身体对抗肿瘤的免疫防御。这一发现可能有助于解释为什么运动可以提高免疫疗法的效果。
“我们已经知道运动可以增加癌症免疫疗法的有效性，”该研究的资深作者、匹兹堡大学免疫学副教授Marlies Meisel博士说。“这项研究通过展示运动引起的肠道微生物群变化如何通过甲酸盐增强免疫系统并提高免疫疗法效率，将这些点连接起来。”
从跑步机到肿瘤的连锁反应
研究人员首先提出了一个简单的问题：为什么运动有助于某些癌症治疗的成功？被称为免疫检查点抑制剂（ICIs）的免疫疗法药物可以解除免疫系统的束缚，使其攻击癌细胞。然而，ICIs对一些人有效，对另一些人无效。运动已被证明可以改善其效果，但其机制一直是个谜。
为探索这一点，主要作者Catherine Phelps及其同事训练小鼠每天在跑步机上跑步四周。这些小鼠在后来植入黑色素瘤肿瘤后，显示出较慢的肿瘤生长和改善的生存率，与那些久坐的小鼠相比。
但当科学家使用抗生素消除小鼠的肠道微生物或使用无菌小鼠时，这些益处消失了。
“当我们从方程式中移除微生物时，运动对小鼠的癌症结果不再有任何影响，”Phelps说。“我们惊讶地看到如此清晰的信号，表明运动的有益效果是由于微生物群。”
这一认识引发了一项更深入的调查。研究小组将运动小鼠的粪便物质移植到久坐的小鼠体内。令人惊讶的是，这种肿瘤抑制效果随着微生物的转移而转移。接受这些移植的小鼠存活时间更长，并对肿瘤发起了更强的免疫攻击。
事实证明，罪魁祸首并不是细菌本身，而是它们产生的物质。
甲酸盐：一种微生物代谢产物杀手
使用机器学习和代谢组学分析，研究人员在肠道微生物产生的数千种化合物中识别出一个关键分子：甲酸盐。
甲酸盐是一种由某些细菌自然产生的一碳分子。在这项研究中，它成为增强免疫效果的关键。运动增加了小鼠肠道和血液中的甲酸盐水平。即使不运动，仅用甲酸盐治疗的小鼠也表现出肿瘤生长减少和生存率提高。
甲酸盐似乎增强了CD8 T细胞，即免疫系统中最致命的抗癌力量。这些细胞变得更加活跃，增殖更快，并产生更多杀死肿瘤细胞的化学物质。
在多种小鼠模型中，包括黑色素瘤、腺癌和淋巴瘤，口服甲酸盐模拟了运动的抗癌益处。当与检查点抑制剂结合使用时，效果更加强烈。
“能够识别出一种特定的细菌代谢物，它在小鼠身上模拟了运动的效果，这非常令人兴奋，”Meisel说。“未来，甲酸盐可能会被研究作为提高非应答者对免疫检查点抑制剂疗效的辅助疗法。”
在人类中的联系
这种效果能否转化为人类？
为了找出答案，研究小组分析了接受免疫疗法的黑色素瘤患者的血液样本。那些甲酸盐水平较高的人比那些水平较低的人有更长的无进展生存期。
他们还从健康成年人中获取了粪便样本，并按甲酸盐含量进行分类。接受高甲酸盐供体粪便移植的小鼠发育出较小的肿瘤，并产生了更强的T细胞反应。这些富含产甲酸盐微生物的“超级供体”样本似乎传递了它们的抗癌优势。
这有助于解释癌症免疫疗法中一个令人困惑的方面。一些患者对检查点抑制剂等治疗有显著反应，而另一些则没有。来自特定供体的粪便移植（有时被称为“超级供体”）在改善反应方面显示出希望。但直到现在，没有人知道是什么使一个供体成为“超级供体”。
“我们想描述代谢生物标志物以识别FMT超级供体，因为那真的是一团迷雾，”Meisel说。“目前每个人都在关注细菌种类，但我们的研究表明，这不仅仅关乎哪些微生物存在，还关乎它们在做什么，以及它们在生产哪些代谢物。”
当然，这一发现并不意味着跑几英里就能一夜之间治愈癌症。但它强调了微生物群的强大且常常被忽视的影响，尤其是在介导生活方式对疾病的影响方面。
这也为新的治疗方法打开了大门。甲酸盐可以作为补充剂与免疫疗法一起给予吗？饮食或益生菌方案能否增强患者体内产甲酸盐的微生物？癌症治疗的未来是否可能包括在跑步机上运动的时间？
当然也有需要注意的地方。这项研究虽然严谨，但是在小鼠身上进行的。人类生物学更为复杂和混乱。人类中产生甲酸盐的确切微生物仍有待鉴定。甲酸盐、免疫系统和肿瘤细胞之间的相互作用还需要进一步解析。
尽管如此，其意义是重大的。科学家们继续寻找使免疫疗法更有效的方法时，他们可能不仅需要在实验室里，还需要在健身房里，以及在肠道中寻找答案。
“我们的研究结果强调了微生物群在介导运动驱动的ICI治疗增强中的关键作用，”作者写道，“并确定甲酸盐是一个有前途的代谢靶点，用于改善癌症免疫疗法。”
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