膀胱癌是泌尿系統的常見惡性腫瘤，我國的膀胱癌發病率和病死率一直處于較高水平。過去人們普遍認為膀胱是無菌環境，但目前已發現膀胱中存在共生的微生物，并且尿液中微生物和其代謝產物可能參與多種泌尿系統疾病如膀胱癌的發生和發展。同時，微生物及其成分制品如卡介苗在治療膀胱癌方面也占有重要地位。該文就尿路微生物與膀胱癌的發生、發展和治療的相關研究進展進行綜述，旨在為膀胱癌的早診早治、防控及預后評估提供新思路。
引用本文： 李登雄, 白云金, 唐寅, 韓平. 尿路微生物與膀胱癌的相關性研究進展. 華西醫學, 2021, 36(7): 986-989. doi: 10.7507/1002-0179.201908051 復制
膀胱癌是臨床上最為常見的泌尿系統惡性腫瘤之一，具有易復發和易進展的特點。膀胱癌居中國男性泌尿生殖系統惡性腫瘤發病率第 2 位和惡性腫瘤發病率第 7 位[1]。膀胱一直被認為是無菌器官，但是近年來，隨著 16S 核糖體 DNA 高通量測序以及增強量化尿液培養技術的廣泛應用，越來越多的證據表明，正常人的膀胱內也存在常駐微生物[2-3]。尿路微生物的種類和數量的改變及其代謝產物都可能與膀胱癌的發生、復發以及進展相關，并且尿路微生物可能作為區分高危膀胱癌患者的標志之一[4-6]。同時，微生物及其成分制品如卡介苗，通過改變尿路微生物內環境以及人體免疫狀態，可達到治療膀胱癌的目的[7]。卡介苗通過誘發膀胱壁的炎癥和肉芽腫形成（包括巨噬細胞的聚集）、啟動天然免疫應答以及隨后激活有效的輔助性 T 細胞 1 細胞免疫應答，治療高危非肌層浸潤性膀胱癌[8]。本文就膀胱癌的發生、發展及其治療與尿路微生物相關性的研究現狀及進展作一綜述，以期為膀胱癌的早診早治、防控以及預后評估提供新思路。
1 尿路微生物與膀胱癌的發生和發展
研究顯示，通過影響人體局部及系統免疫，胃腸道內菌群對人體腫瘤的形成和發展有很重要的作用[9]，而尿路微生物群也可能在調節膀胱炎癥反應、微生物代謝產物的基因毒性和致癌性、膀胱癌的形成中發揮作用。目前膀胱血吸蟲病、炎癥和膀胱癌風險之間的關系已經得到廣泛認同，特別是慢性血吸蟲膀胱感染與膀胱鱗狀細胞癌的發展之間[10-11]。有趣的是，研究人員發現尿路微生物群可能會影響血吸蟲病引起的膀胱癌，Adebayo 等[12]研究了 70 例受試者的尿樣，發現一些細菌如梭桿菌、鞘氨酸桿菌和腸球菌能將泌尿系統血吸蟲病引起的膀胱病變與單獨的泌尿系統血吸蟲病感染和健康者區分開來。此外，膀胱內能夠介導 N-亞硝胺產生的菌群也被認為有助于血吸蟲病誘發膀胱癌[13-14]。Xu 等[15]通過對比 8 例膀胱癌患者和 6 例健康對照者尿液的菌群，發現膀胱癌患者的鏈球菌屬豐度更高，認為鏈球菌屬可能與膀胱癌的發生相關。Bu?evi? Popovi?等[16]的研究比較了 12 例膀胱癌患者和 11 例健康對照者的尿液菌群，結果顯示在菌群多樣性和菌群組成方面沒有顯著差異；然而，在數量方面，膀胱癌組中與結直腸癌相關的梭桿菌屬明顯更多，另一項研究也得到了類似結果[17]。此外，Bu?evi? Popovi?等[16]還同時分析了 42 個膀胱癌組織的菌群特征，在 11 個組織標本中發現梭桿菌屬的核酸片段，這進一步說明了梭桿菌屬在膀胱癌的發生中起重要作用。兩項分別來自匈牙利和意大利的研究同樣比較了患者的尿液和癌組織標本的菌群特征，發現尿液標本與腫瘤組織標本的菌群特征不存在差異，提示尿液菌群可以很好地代表腫瘤組織的細菌環境[18-19]。張桂豪等[20]收集了 26 例男性非肌層浸潤性膀胱癌患者和 18 例健康男性對照者的清潔中段尿進行測序對比，結果顯示腫瘤組尿液菌群豐度明顯高于對照組，其中紅色桿菌屬、鞘酯桿菌屬、不動桿菌屬、氣單胞菌屬和芽孢桿菌屬的相對豐度明顯高于對照組。之后的研究對比了 31 例膀胱癌患者（包括 26 例非肌層浸潤性膀胱癌患者和 5 例肌層浸潤性膀胱癌患者）與對照組 18 例健康者的尿液微生物，同樣發現前者的細菌豐度比后者多，同時前者尿液標本中厭氧球菌屬、不動桿菌屬、紅色桿菌屬、肉桿菌屬、芽孢桿菌屬豐度明顯比后者多；更重要的是，根據歐洲癌癥研究與治療組織的評分系統[21]，在分析不同危險度膀胱癌的菌群差異時，發現復發高危組尿液中 6 種菌屬（草螺菌、孿生球菌屬、擬桿菌屬、紫桿菌屬、糞桿菌屬、氣單胞菌屬）和進展高危組尿液中 4 種菌屬（草螺菌屬、紫桿菌屬、糞桿菌屬、棲大理石菌屬）的豐度分別較復發低危組和進展低危組顯著增高，表明這些菌群可能作為風險分層的潛在生物標志物[22]。而另一項研究也顯示，在非肌層浸潤性膀胱癌患者中，復發組與無復發組的菌屬豐度存在顯著差異，其中復發組的芽孢桿菌屬豐度相比無復發組明顯升高[5]。Oresta 等[23]報道膀胱癌患者中韋榮球菌屬和棒狀桿菌屬的豐度顯著增加，瘤胃球菌屬的豐度明顯減少，且隨著膀胱癌病理分期的上升，韋榮球菌屬和棒狀桿菌屬的豐度進一步上升，而瘤胃球菌屬的豐度進一步減少。此外，還有實驗顯示厭氧球菌可誘導細胞外基質的炎癥和重塑[24]。因此，有研究者提出了細胞外基質、微生物群和炎癥相互作用可能在膀胱癌的發生和預后中起關鍵作用[25]。
然而，盡管近幾年的研究均發現膀胱癌患者與正常人尿液菌群存在明顯差異[5, 15-17]，但是各個研究之間卻存在分歧。如 Xu 等[15]的研究顯示，鏈球菌屬在膀胱癌組明顯升高，但部分研究者卻發現梭桿菌屬在膀胱癌組明顯增多[16-17]。Bu?evi? Popovi?等[16]報道稱在菌群多樣性和菌群群組成方面，膀胱癌組和對照組相比沒有顯著差異，然而這一結果卻與后續 2 項研究結果不一致[5, 17]。這些試驗結果的差異可能是多方面因素導致的：首先，由于取樣方法的局限性，為了減少有創和侵入性操作，試驗尿液的收集多使用采集清潔中段尿的方法，此方法收集的尿液易被污染[26]，可能導致數據偏差；其次，男女之間的尿菌群組成是不同的，最近一項研究通過對膀胱癌患者和健康者的尿液和配對膀胱組織進行了分析，明確了尿液和膀胱組織中不同性別的微生物群差異[19]。
2 尿路微生物與膀胱癌的治療
尿路微生物不僅與膀胱癌的發生和發展有關，還與膀胱癌的治療也密不可分。卡介苗作為一種治療高危非肌層浸潤性膀胱癌的重要手段，在膀胱癌治療中的應用早已超過了 40 年的歷史，其顯著改善了非肌層浸潤性膀胱癌患者的預后。然而，卡介苗治療對一部分膀胱癌患者無效。因此，預測膀胱癌患者的卡介苗治療效果對于選擇用藥和預測預后至關重要[27]。在最近的一項研究中，研究人員檢測了 31 例接受卡介苗治療患者的尿液微生物特征，結果顯示，在復發的患者中，變形桿菌的豐度明顯更高，乳酸菌的豐度低于未復發患者[28]，提示對于卡介苗治療是否應答，尿路微生物或許可能作為一種新的預測指標。
除了卡介苗以外，研究人員也在不斷尋找新的治療方案。鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株是乳酸桿菌屬的一種細菌，Seow 等[29]的研究中，研究者向健康大鼠膀胱內灌注鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株，另一實驗組灌注卡介苗，分析顯示，鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株可短暫提高 γ 干擾素誘導蛋白-10、白細胞介素-16、Fcε 受體和白細胞介素 1-受體 2 等趨化因子的表達，同時還能夠像卡介苗一樣在膀胱和引流淋巴結聚集自然殺傷細胞。在下一步的實驗中，Seow 等[30]對種植有膀胱癌的實驗小鼠采用卡介苗膀胱灌注和口服鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株進行治療，結果顯示，鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株能將淋巴細胞趨化因子 1 上調到健康膀胱的水平，并且能在腫瘤部位聚集大量的中性粒細胞和巨噬細胞，對比卡介苗 77% 的治愈率，鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株的治愈率達到了 89%，而未行任何治療組的治愈率僅 20%。盡管實驗還未到達臨床階段，但鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株的發現為尋找新的膀胱癌治療方法以及認識細菌與膀胱癌的關系提供了重要的參考。
3 小結與展望
綜上所述，隨著各種新技術和新方法的不斷出現，以往的觀念正在被打破，即使曾經被認為是無菌的泌尿系統，也被發現存在常駐微生物。研究已顯示膀胱癌與尿路微生物之間存在密切關聯[4]。然而，就目前而言，膀胱癌及尿路微生物之間的具體相關性機制尚未完全清楚，樣本獲取的方法尚未規范化和標準化，試驗的質量也有待提高，未來仍需要進行更規范、更高質量的基礎和臨床研究來確定這些特定尿路微生物的作用及其作為新興生物標志物開發的潛力，以期提供研究微生物相關預防措施及膀胱癌治療方法的新思路。
膀胱癌是臨床上最為常見的泌尿系統惡性腫瘤之一，具有易復發和易進展的特點。膀胱癌居中國男性泌尿生殖系統惡性腫瘤發病率第 2 位和惡性腫瘤發病率第 7 位[1]。膀胱一直被認為是無菌器官，但是近年來，隨著 16S 核糖體 DNA 高通量測序以及增強量化尿液培養技術的廣泛應用，越來越多的證據表明，正常人的膀胱內也存在常駐微生物[2-3]。尿路微生物的種類和數量的改變及其代謝產物都可能與膀胱癌的發生、復發以及進展相關，并且尿路微生物可能作為區分高危膀胱癌患者的標志之一[4-6]。同時，微生物及其成分制品如卡介苗，通過改變尿路微生物內環境以及人體免疫狀態，可達到治療膀胱癌的目的[7]。卡介苗通過誘發膀胱壁的炎癥和肉芽腫形成（包括巨噬細胞的聚集）、啟動天然免疫應答以及隨后激活有效的輔助性 T 細胞 1 細胞免疫應答，治療高危非肌層浸潤性膀胱癌[8]。本文就膀胱癌的發生、發展及其治療與尿路微生物相關性的研究現狀及進展作一綜述，以期為膀胱癌的早診早治、防控以及預后評估提供新思路。
1 尿路微生物與膀胱癌的發生和發展
研究顯示，通過影響人體局部及系統免疫，胃腸道內菌群對人體腫瘤的形成和發展有很重要的作用[9]，而尿路微生物群也可能在調節膀胱炎癥反應、微生物代謝產物的基因毒性和致癌性、膀胱癌的形成中發揮作用。目前膀胱血吸蟲病、炎癥和膀胱癌風險之間的關系已經得到廣泛認同，特別是慢性血吸蟲膀胱感染與膀胱鱗狀細胞癌的發展之間[10-11]。有趣的是，研究人員發現尿路微生物群可能會影響血吸蟲病引起的膀胱癌，Adebayo 等[12]研究了 70 例受試者的尿樣，發現一些細菌如梭桿菌、鞘氨酸桿菌和腸球菌能將泌尿系統血吸蟲病引起的膀胱病變與單獨的泌尿系統血吸蟲病感染和健康者區分開來。此外，膀胱內能夠介導 N-亞硝胺產生的菌群也被認為有助于血吸蟲病誘發膀胱癌[13-14]。Xu 等[15]通過對比 8 例膀胱癌患者和 6 例健康對照者尿液的菌群，發現膀胱癌患者的鏈球菌屬豐度更高，認為鏈球菌屬可能與膀胱癌的發生相關。Bu?evi? Popovi?等[16]的研究比較了 12 例膀胱癌患者和 11 例健康對照者的尿液菌群，結果顯示在菌群多樣性和菌群組成方面沒有顯著差異；然而，在數量方面，膀胱癌組中與結直腸癌相關的梭桿菌屬明顯更多，另一項研究也得到了類似結果[17]。此外，Bu?evi? Popovi?等[16]還同時分析了 42 個膀胱癌組織的菌群特征，在 11 個組織標本中發現梭桿菌屬的核酸片段，這進一步說明了梭桿菌屬在膀胱癌的發生中起重要作用。兩項分別來自匈牙利和意大利的研究同樣比較了患者的尿液和癌組織標本的菌群特征，發現尿液標本與腫瘤組織標本的菌群特征不存在差異，提示尿液菌群可以很好地代表腫瘤組織的細菌環境[18-19]。張桂豪等[20]收集了 26 例男性非肌層浸潤性膀胱癌患者和 18 例健康男性對照者的清潔中段尿進行測序對比，結果顯示腫瘤組尿液菌群豐度明顯高于對照組，其中紅色桿菌屬、鞘酯桿菌屬、不動桿菌屬、氣單胞菌屬和芽孢桿菌屬的相對豐度明顯高于對照組。之后的研究對比了 31 例膀胱癌患者（包括 26 例非肌層浸潤性膀胱癌患者和 5 例肌層浸潤性膀胱癌患者）與對照組 18 例健康者的尿液微生物，同樣發現前者的細菌豐度比后者多，同時前者尿液標本中厭氧球菌屬、不動桿菌屬、紅色桿菌屬、肉桿菌屬、芽孢桿菌屬豐度明顯比后者多；更重要的是，根據歐洲癌癥研究與治療組織的評分系統[21]，在分析不同危險度膀胱癌的菌群差異時，發現復發高危組尿液中 6 種菌屬（草螺菌、孿生球菌屬、擬桿菌屬、紫桿菌屬、糞桿菌屬、氣單胞菌屬）和進展高危組尿液中 4 種菌屬（草螺菌屬、紫桿菌屬、糞桿菌屬、棲大理石菌屬）的豐度分別較復發低危組和進展低危組顯著增高，表明這些菌群可能作為風險分層的潛在生物標志物[22]。而另一項研究也顯示，在非肌層浸潤性膀胱癌患者中，復發組與無復發組的菌屬豐度存在顯著差異，其中復發組的芽孢桿菌屬豐度相比無復發組明顯升高[5]。Oresta 等[23]報道膀胱癌患者中韋榮球菌屬和棒狀桿菌屬的豐度顯著增加，瘤胃球菌屬的豐度明顯減少，且隨著膀胱癌病理分期的上升，韋榮球菌屬和棒狀桿菌屬的豐度進一步上升，而瘤胃球菌屬的豐度進一步減少。此外，還有實驗顯示厭氧球菌可誘導細胞外基質的炎癥和重塑[24]。因此，有研究者提出了細胞外基質、微生物群和炎癥相互作用可能在膀胱癌的發生和預后中起關鍵作用[25]。
然而，盡管近幾年的研究均發現膀胱癌患者與正常人尿液菌群存在明顯差異[5, 15-17]，但是各個研究之間卻存在分歧。如 Xu 等[15]的研究顯示，鏈球菌屬在膀胱癌組明顯升高，但部分研究者卻發現梭桿菌屬在膀胱癌組明顯增多[16-17]。Bu?evi? Popovi?等[16]報道稱在菌群多樣性和菌群群組成方面，膀胱癌組和對照組相比沒有顯著差異，然而這一結果卻與后續 2 項研究結果不一致[5, 17]。這些試驗結果的差異可能是多方面因素導致的：首先，由于取樣方法的局限性，為了減少有創和侵入性操作，試驗尿液的收集多使用采集清潔中段尿的方法，此方法收集的尿液易被污染[26]，可能導致數據偏差；其次，男女之間的尿菌群組成是不同的，最近一項研究通過對膀胱癌患者和健康者的尿液和配對膀胱組織進行了分析，明確了尿液和膀胱組織中不同性別的微生物群差異[19]。
2 尿路微生物與膀胱癌的治療
尿路微生物不僅與膀胱癌的發生和發展有關，還與膀胱癌的治療也密不可分。卡介苗作為一種治療高危非肌層浸潤性膀胱癌的重要手段，在膀胱癌治療中的應用早已超過了 40 年的歷史，其顯著改善了非肌層浸潤性膀胱癌患者的預后。然而，卡介苗治療對一部分膀胱癌患者無效。因此，預測膀胱癌患者的卡介苗治療效果對于選擇用藥和預測預后至關重要[27]。在最近的一項研究中，研究人員檢測了 31 例接受卡介苗治療患者的尿液微生物特征，結果顯示，在復發的患者中，變形桿菌的豐度明顯更高，乳酸菌的豐度低于未復發患者[28]，提示對于卡介苗治療是否應答，尿路微生物或許可能作為一種新的預測指標。
除了卡介苗以外，研究人員也在不斷尋找新的治療方案。鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株是乳酸桿菌屬的一種細菌，Seow 等[29]的研究中，研究者向健康大鼠膀胱內灌注鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株，另一實驗組灌注卡介苗，分析顯示，鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株可短暫提高 γ 干擾素誘導蛋白-10、白細胞介素-16、Fcε 受體和白細胞介素 1-受體 2 等趨化因子的表達，同時還能夠像卡介苗一樣在膀胱和引流淋巴結聚集自然殺傷細胞。在下一步的實驗中，Seow 等[30]對種植有膀胱癌的實驗小鼠采用卡介苗膀胱灌注和口服鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株進行治療，結果顯示，鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株能將淋巴細胞趨化因子 1 上調到健康膀胱的水平，并且能在腫瘤部位聚集大量的中性粒細胞和巨噬細胞，對比卡介苗 77% 的治愈率，鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株的治愈率達到了 89%，而未行任何治療組的治愈率僅 20%。盡管實驗還未到達臨床階段，但鼠李糖乳酸桿菌 GG 型菌株的發現為尋找新的膀胱癌治療方法以及認識細菌與膀胱癌的關系提供了重要的參考。
3 小結與展望
綜上所述，隨著各種新技術和新方法的不斷出現，以往的觀念正在被打破，即使曾經被認為是無菌的泌尿系統，也被發現存在常駐微生物。研究已顯示膀胱癌與尿路微生物之間存在密切關聯[4]。然而，就目前而言，膀胱癌及尿路微生物之間的具體相關性機制尚未完全清楚，樣本獲取的方法尚未規范化和標準化，試驗的質量也有待提高，未來仍需要進行更規范、更高質量的基礎和臨床研究來確定這些特定尿路微生物的作用及其作為新興生物標志物開發的潛力，以期提供研究微生物相關預防措施及膀胱癌治療方法的新思路。