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肿瘤内微生物群双向调控肿瘤放射敏感性：机制、证据分级与治疗展望摘要 “肿瘤内微生物群”是指存在于肿瘤组织内的微生物群落，包括细菌、真菌、支原体和病毒。越来越多的证据表明，肿瘤内微生物群与肿瘤的发生和进展密切相关。然而，这些微生物对放射治疗结局的影响在很大程度上仍未被探索。在本综述中，研究人员探讨了肿瘤内微生物群如何影响放射反应，重点阐述了微生物群落调控肿瘤细胞行为的多种机制。具体而言，肿瘤内微生物可能通过增强DNA损伤修复、重编程核心代谢通路、调控细胞周期以及调节自噬来赋予放射抵抗性，从而削弱放射治疗疗效。相反，某些微生物可通过直接诱导宿主肿瘤细胞DNA损伤、激活抗肿瘤免疫应答或升高细胞内活性氧（reactive oxygen species, ROS）水平来增强放射敏感性，从而放大辐射诱导的细胞毒性。此外，微生物加剧肿瘤缺氧可能通过营造更具放射抵抗性的肿瘤微环境而进一步降低放射敏感性。因此，肿瘤内微生物群在放射治疗敏感性中的调控作用为癌症治疗提供了新方向。精准靶向肿瘤内微生物群的策略有望成为克服放射抵抗、改善癌症患者治疗结局的重要途径。 论文主体内容学术总结1 引言 人体携带与人体细胞数量相当的微生物，其中部分微生物通过直接致癌作用、慢性炎症或免疫逃逸参与肿瘤发生。例如，高危型人乳头瘤病毒（human papillomavirus, HPV）与宫颈癌、肛门癌及部分口咽癌相关；乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus, HBV）和丙型肝炎病毒（Hepatitis C virus, HCV）增加肝细胞癌风险；EB病毒（Epstein–Barr virus, EBV）与伯基特淋巴瘤、鼻咽癌、霍奇金淋巴瘤及部分胃癌相关。在细菌中，幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）通过慢性胃炎、上皮损伤及CagA等毒力因子促进胃腺癌和黏膜相关淋巴组织淋巴瘤的发生。随着宏基因组学和成像技术的进步，研究焦点正从肿瘤内微生物群在肿瘤发生和进展中的作用转向其在肿瘤治疗反应中的作用。肿瘤内微生物群的概念指肿瘤组织内由细菌、病毒、真菌和支原体组成的动态群落。2020年，Nejman等人利用16S rRNA测序和荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization, FISH）技术首次对多种肿瘤类型的微生物组进行了系统研究，证实微生物在肿瘤微环境中广泛存在，且可定殖于癌细胞和免疫细胞。 多项研究表明，肿瘤内微生物群可显著干扰免疫治疗和化疗的疗效。在免疫治疗方面，黑色素瘤模型中肿瘤内罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）持续释放膳食色氨酸代谢物（如吲哚-3-甲醛），激活CD8+ T细胞中的芳烃受体（Aryl Hydrocarbon Receptor）信号通路，促进干扰素-γ（interferon-gamma, IFN-γ）分泌，显著提高抗程序性死亡配体-1（anti-programmed death-ligand 1, anti-PD-L1）治疗的疗效。在化疗领域，来自16个临床队列的数据总结显示，肿瘤内富含阿克曼氏菌（Akkermansia）或双歧杆菌（Bifidobacterium）的患者一线化疗后疾病控制率提高20%–25%，且免疫相关不良事件减少。在胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）中，拟杆菌属（Bacteroides）可分泌长链胞苷脱氨酶，将吉西他滨代谢为无活性产物；而经环丙沙星清除细菌后，肿瘤内活性药物浓度增加2.4倍，肿瘤生长延迟45%。这些发现表明，清除肿瘤内微生物群可恢复化疗敏感性。 放射治疗利用高能电离辐射（包括X射线、γ射线、高能电子和重离子）诱导癌细胞DNA损伤，抑制肿瘤细胞增殖并最终导致肿瘤细胞死亡。约50%的癌症患者在病程某一阶段接受放射治疗。肿瘤放射敏感性是影响治疗结局和患者生存的关键因素，与DNA损伤、DNA损伤修复能力、细胞周期阻滞、自噬调控、肿瘤干细胞存在及肿瘤细胞代谢相关。越来越多的证据表明，肿瘤内微生物群不仅广泛存在于各种实体瘤中，还通过多种机制影响肿瘤细胞对辐射的反应。如图1所示，肿瘤内微生物群对放射敏感性的调控具有双向性：某些微生物类群增强辐射诱导的细胞毒性（放射增敏），而另一些则激活促生存通路赋予治疗抵抗（放射抵抗）。 1.1 与肠道微生物群的区别 肿瘤内微生物群不同于肠道微生物群。肠道微生物群位于肠腔内，通过肠上皮屏障与体循环及大多数远端肿瘤分隔。其代谢产物（短链脂肪酸、胆汁酸和色氨酸分解代谢物）以较低的全身浓度通过循环到达肿瘤，主要通过全身免疫启动和内分泌样效应发挥作用。相比之下，肿瘤内微生物群直接定殖于肿瘤实质、间质甚至细胞内区室，在肿瘤微环境内局部产生代谢产物，形成高局部浓度，通过代谢物感知和模式识别受体信号与肿瘤细胞和浸润免疫细胞进行直接串扰。虽然肠道微生物群通过循环因子和运输中的免疫细胞远程影响肿瘤微环境，但肿瘤内微生物嵌入其中，与原位癌细胞、基质细胞、内皮细胞和免疫细胞双向相互作用。 1.2 实验模型与证据分类 本综述涉及的研究涵盖多种实验和临床模型，包括人类肿瘤标本和临床队列、癌细胞系、患者来源类器官、小鼠和大鼠肿瘤模型以及生物信息学数据集。由于实验背景影响肿瘤内微生物群与放射治疗反应之间证据的强度，研究人员在评估每项研究时同时考虑了模型系统和是否涉及放射治疗。据此，将现有证据分为三类：第（i）类包括来自受照射肿瘤模型的直接证据，证明放射敏感性或放射治疗反应发生改变；第（ii）类包括支持在放射治疗反应中潜在作用的机制性或体内证据，但缺乏受照射肿瘤模型中的直接验证；第（iii）类包括临床关联、观察性研究或未经因果性证明的间接机制证据。 2 对DNA损伤与修复的影响 2.1 对DNA损伤的影响 2.1.1 肿瘤内微生物群产生的毒素直接增加DNA损伤 携带pks岛的某些大肠杆菌（Escherichia coli）菌株产生基因毒素colibactin，通过烷化DNA形成链间交联，这些损伤可能在DNA修复过程中转化为双链断裂，从而增加肿瘤细胞的DNA损伤负荷。此外，空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）、伤寒沙门菌（Salmonella enterica serotype Typhi）和杜克雷嗜血杆菌（Haemophilus ducreyi）等革兰阴性病原体产生细胞致死性膨胀毒素（cytolethal distending toxin, CDT），其活性亚基CdtB具有DNase I样核酸酶活性，可诱导宿主细胞DNA链断裂，增加细胞DNA损伤负荷，可能增强对辐射诱导细胞毒性的敏感性。 2.1.2 活性氧水平升高间接增加DNA损伤 电离辐射直接诱导肿瘤细胞DNA链断裂，同时通过与水分子相互作用产生ROS，放大DNA损伤并增强放射治疗疗效。肿瘤内微生物可通过ROS介导机制进一步增加DNA损伤。例如，与鳞状细胞癌及其前驱病变光化性角化病相关的金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）促进肿瘤细胞过量ROS和活性氮产生，诱导DNA双链断裂（以γ-H2AX磷酸化增加为标志），并产生包括8-羟基-2′-脱氧鸟苷（8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-OHdG）在内的氧化性DNA损伤。产肠毒素脆弱拟杆菌（enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF）分泌脆弱拟杆菌毒素（Bacteroides fragilis toxin, BFT），上调精胺氧化酶（spermine oxidase, SMO），产生大量ROS，激活NLRP3（NOD-like receptor family pyrin domain-containing protein 3）炎症小体并诱导结肠上皮细胞DNA损伤。这些发现提示肿瘤微生物群可通过微生物毒素直接或通过升高ROS水平间接增强辐射诱导的DNA损伤。 2.2 对肿瘤细胞DNA损伤修复的影响 DNA损伤反应（DNA damage response, DDR）的效率是决定肿瘤细胞放射敏感性的主要因素。肿瘤细胞主要通过两种策略在辐射中存活：TP53突变导致的检查点控制缺陷使损伤耐受性复制得以进行，或增强修复能力以有效解决辐射诱导的损伤。肠道来源微生物可产生丁酸等短链脂肪酸代谢物，抑制组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylase, HDAC）活性并改变DNA修复基因表达，促进放射抵抗。高危型α-人乳头瘤病毒（high-risk α-human papillomavirus, HR-HPV）、沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis）和幽门螺杆菌可破坏同源重组（homologous recombination, HR）修复或使修复偏向易错的非同源末端连接（nonhomologous end joining, NHEJ），增加基因组不稳定性并改变对辐射的反应。此外，微生物诱导的ROS可间接损害DNA修复。例如，结直肠癌中富集的具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）激活NADPH氧化酶和TLR4–NF-κB信号等ROS生成通路，ROS以难修复区域的氧化性DNA损伤（如8-氧代鸟嘌呤）形式积累，损害错配修复（mismatch repair, MMR），导致持续性DNA损伤。 值得注意的是，微生物暴露对DDR的净效应高度依赖于情境。虽然幽门螺杆菌感染损害胃上皮细胞HR修复，但慢性感染可能矛盾地上调某些修复基因作为宿主代偿反应。丁酸产生菌通常被认为通过HDAC抑制促进放射抵抗，但丁酸对DDR基因表达的影响具有浓度依赖性和细胞类型特异性，低剂量丁酸可能使肿瘤细胞增敏而非保护。现有机制见解多来自使用单一菌株的体外共培养系统，无法再现肿瘤微环境的多菌群复杂性。区分肿瘤内微生物对DDR的直接效应与宿主炎症反应或代谢改变介导的间接效应在方法学上仍具挑战性。抗生素处理的动物模型可能无意中改变肠道微生物群组成，引入混杂变量。 2.3 净放射敏感性的整合视角 净放射敏感性结局不取决于微生物诱导的DNA损伤或修复调节的单纯存在，而取决于这两种对立力量的时间整合。辐射和微生物基因毒素可在数分钟内触发急性DNA损伤爆发，而DNA修复活性的变化通常在数小时内出现。如果关键修复因子（如HR或核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）复合物）在此早期窗口期同时被抑制，持续性损伤积累有利于细胞死亡；反之，如果微生物代谢物（如丁酸）在照射前预先上调修复储备，肿瘤细胞可能获得相对放射抵抗。损伤类型与受影响修复通路之间的底物特异性匹配也决定净结局：colibactin主要产生依赖NER和HR的链间交联，而ROS主要诱导碱基氧化和单链断裂，由碱基切除修复（base excision repair, BER）解决。肿瘤内微生物定殖的空间异质性增加了另一层复杂性，不同生态位（如缺氧核心与侵袭边缘）可能含有功能相反的微生物群落。 2.4 对肿瘤细胞周期的影响 细胞周期调控与放射敏感性密切相关。S期细胞活跃复制DNA，主要依赖高保真HR修复，通常对辐射表现出较强抵抗性；G1期细胞修复能力相对有限，轻中度损伤可通过p53等蛋白介导的检查点激活解决，重度损伤常触发凋亡，放射敏感性中等；G2/M期细胞放射敏感性最高，因为DNA修复能力降低，尤其在有丝分裂期间修复过程基本被抑制。 肿瘤内微生物可通过调控关键信号通路调节肿瘤细胞周期进程。例如，厌氧消化链球菌（Peptostreptococcus anaerobius）通过其表面蛋白与结直肠癌细胞高表达的整合素α2/β1结合，激活黏着斑激酶磷酸化，进而刺激PI3K–Akt（磷脂酰肌醇3-激酶，蛋白激酶B）和NF-κB信号通路。PI3K–Akt通路激活通过磷酸化抑制糖原合成酶激酶-3β，稳定细胞周期蛋白D1，促进G1向S期转变。NF-κB信号上调细胞周期蛋白D1等关键细胞周期调节因子表达，进一步促进细胞周期进展。沙眼衣原体感染可破坏蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A, PP2A）活性并激活检查点激酶2（checkpoint kinase 2, Chk2），导致G2/M期细胞周期阻滞，鉴于肿瘤细胞在G2和M期放射敏感性最高，这种感染诱导的G2/M阻滞可能增强肿瘤细胞对放射治疗的敏感性。沙门菌（Salmonella）效应蛋白AvrA具有去泛素化酶活性，通过稳定β-catenin并促进其磷酸化和核转位，激活Wnt/β-catenin信号通路，上调c-Myc和细胞周期蛋白D1等靶基因表达，促进G1向S期转变。鉴于Wnt/β-catenin通路在DNA修复、细胞周期调控和放射治疗反应中的关键作用，AvrA介导的该通路激活被推测可降低肿瘤放射敏感性，但直接实验证据仍有限。 3 肿瘤内微生物影响肿瘤免疫微环境 肿瘤免疫微环境（tumor immune microenvironment, TIME）指肿瘤内部及周围的功能生态系统，由肿瘤细胞、多种免疫细胞亚群、非免疫基质细胞、细胞因子/趋化因子、代谢产物以及缺氧、酸性和间质压等物理因素组成。CD8+ T细胞是清除残留肿瘤细胞的关键效应群体，其瘤内浸润密度和外周血激活状态与放射治疗疗效正相关。巨噬细胞极化发挥双向调节作用：M1巨噬细胞通过促炎活性和激活CD8+ T细胞提高放射治疗疗效，而M2巨噬细胞通过释放抗炎介质和促血管生成因子减弱治疗反应。树突状细胞（dendritic cell, DC）作为先天免疫和适应性免疫之间的桥梁，其抗原呈递效率确保放射治疗诱导的免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death, ICD）有效激活CD8+ T细胞反应。肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha, TNF-α）和白介素-12（interleukin-12, IL-12）等促炎细胞因子增加放射敏感性并促进免疫细胞浸润，而转化生长因子-β（transforming growth factor-beta, TGF-β）和白介素-10（interleukin-10, IL-10）等抗炎细胞因子抑制T细胞和树突状细胞功能。 肿瘤内微生物对TIME的调节作用主要通过三种核心先天免疫感知通路——STING（stimulator of interferon genes）、NLRP3炎症小体和TLR4（Toll-like receptor 4）通路——协调实现，这些通路共同决定放疗诱导ICD的结局。 3.1 通过激活先天免疫通路增强免疫反应 cGAS–STING通路是胞质微生物DNA和放疗诱导ICD期间释放的宿主来源双链DNA的哨兵。STING激活后触发I型干扰素（type I interferons, IFN-I）产生，这对DC成熟和CD8+ T细胞交叉启动至关重要。普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）被报道可调节DC功能，但瘤内环境中特异性STING–IFN-I轴增加DC抗原呈递效率和CTL浸润尚未确立。纤毛菌属（Leptotrichia）物种的微生物DNA可能参与cGAS–STING通路，与辐射诱导的DNA损伤协同放大IFN-I信号，早期头颈部肿瘤中纤毛菌富集及其与良好临床结局的关联为免疫刺激作用提供了间接支持。STING通路还介导放射治疗的远隔效应，其微生物激活可能将治疗获益扩展到照射野之外。 NLRP3炎症小体是放疗–免疫轴中的另一个关键检查点。细菌DNA、肽聚糖和细胞壁片段等微生物组分可通过胞内信号激活NLRP3炎症小体，导致caspase-1激活以及IL-1β和IL-18的成熟和释放。具核梭杆菌和其他革兰阴性厌氧菌可通过其脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）和其他微生物相关分子模式（microbe-associated molecular patterns, MAMPs）提供NLRP3组装所需的“第二信号”。NLRP3激活下游产生的IL-18可增强DC对死亡肿瘤细胞释放的CRT–HMGB1–ATP信号的感知，IL-1β可通过CXCL9/10–CXCR3轴促进CD8 T细胞浸润。放疗诱导的ATP释放是典型的NLRP3激动剂，与微生物启动结合形成正反馈环路，放大ICD驱动的抗肿瘤免疫。 TLR4通路被微生物LPS和其他脂质基MAMPs激活，导致MyD88/NF-κB依赖性促炎细胞因子产生。具核梭杆菌可通过其LPS结合TLR4，激活MyD88/NF-κB通路，促进IL-1β和TNF-α等促炎因子释放。在头颈部鳞状细胞癌中，纤毛菌在早期（T1–T2）肿瘤中显著富集，与延长总生存期相关，提示其在肿瘤微环境中的保护作用。 以厌氧菌为基础的溶菌疗法也体现了通过免疫激活增强放射治疗的效应。Bettegowda等人证明，艰难梭菌（Clostridium novyi-NT）与放射治疗联合产生协同抗肿瘤效应，该菌在缺氧肿瘤区域选择性萌发，补充辐射诱导的肿瘤细胞杀伤。Agrawal等人揭示，艰难梭菌在缺氧肿瘤区域感染诱导中性粒细胞和巨噬细胞等先天免疫细胞募集，伴随IL-6等促炎细胞因子释放，并通过促进CD8+ T细胞浸润激活适应性免疫，逆转放疗后缺氧肿瘤微环境的免疫抑制状态，协同放大ICD诱导的抗肿瘤记忆反应，显著降低肿瘤复发。 3.2 通过先天免疫通路颠覆和免疫抑制细胞募集抑制免疫反应 某些肿瘤内微生物可颠覆STING、NLRP3和TLR4信号以促进免疫抑制性TIME，从而损害放射治疗的免疫原性效应。这些抑制机制通过三个相互关联的层面运作：（1）破坏DC抗原呈递功能；（2）募集和功能极化免疫抑制细胞（MDSCs、Tregs和M2巨噬细胞）；（3）削弱CD8+ T细胞效应功能。 TLR信号颠覆是机制之一。与胰腺癌相关的重要致病真菌马拉色菌（Malassezia）激活MBL补体级联反应，下游补体片段释放募集髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSCs），可抑制抗原呈递细胞激活，从而抑制适应性免疫应答的启动。STING–IFN-I轴干扰也可被微生物利用以逃避免疫检测。某些肿瘤内细菌通过分泌核酸酶降解胞质DNA，减少STING激动剂可用性并抑制IFN-I产生。某些微生物代谢物（包括丁酸和其他短链脂肪酸）可通过GPR109A和GPR43依赖性机制抑制NLRP3信号，导致IL-1β和IL-18产生减少。丁酸还在肠道微生物群研究中促进抗炎巨噬细胞表型和调节性T细胞分化。NLRP3依赖性细胞因子环境受损削弱DC感知和响应ICD相关DAMPs的能力，有效中断免疫原性信号级联。 免疫抑制细胞募集是微生物驱动免疫逃逸的标志。马拉色菌介导的补体激活导致MDSCs募集至胰腺肿瘤组织，这些MDSCs通过耗竭免疫细胞功能所需必需氨基酸（如精氨酸）、产生一氧化氮和ROS以及上调PD-L1表达发挥强效免疫抑制作用，抑制效应T细胞（包括CD4+ Th1细胞和CD8+ 细胞毒性T淋巴细胞）的增殖和细胞毒活性。某些共生梭菌属（Clostridium）物种可代谢产生短链脂肪酸，激活GPR43信号并促进调节性T细胞（regulatory T cell, Treg）分化。Tregs是TGF-β的主要来源，可能促进富TGF-β的免疫抑制性肿瘤微环境。TGF-β不仅抑制CD8+ T细胞中穿孔素和颗粒酶B的表达，还诱导吲哚胺2,3-双加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO）上调，导致色氨酸耗竭和犬尿氨酸积累，共同促成T细胞功能耗竭。 这些免疫抑制机制的整体后果是，即使放疗成功诱导钙网蛋白暴露和HMGB1释放，DC因免疫抑制性TGF-β/IDO富集微环境而无法完成有效抗原交叉呈递，ICD信号级联被有效“中断”，肿瘤处于“假热”状态——存在功能耗竭且无法发起有效抗肿瘤反应的免疫细胞。这种DC–CD8+ T细胞轴的破坏是放射治疗抵抗的关键决定因素。 4 肿瘤细胞代谢调控 肿瘤内微生物可重编程肿瘤细胞的基本代谢通路（包括葡萄糖和脂质代谢），从而调节其对放射治疗的反应性和敏感性。 4.1 葡萄糖代谢重编程 在葡萄糖代谢方面，肿瘤内微生物可通过调节有氧糖酵解（Warburg效应）影响放射治疗反应。Lauren E. Colbert等人在一项涉及101例局部晚期宫颈癌患者的多组学分析和体外研究中发现，惰性乳杆菌（Lactobacillus iners）的瘤内富集是放化疗反应不良的独立预测因子。实验证据进一步表明，外源补充L-乳酸（而非D-乳酸、乳酸钠或其他乳酸异构体）足以在宫颈癌细胞系（HeLa、SiHa和CaSki）和患者来源类器官（patient-derived organoids, PDOs）中诱导放射抵抗，确立L-乳酸为治疗抵抗的关键代谢介质。惰性乳杆菌通过分泌L-乳酸和其他代谢物调节肿瘤细胞内乳酸信号和相关代谢基因表达。L-乳酸可调节并稳定缺氧诱导因子1α（hypoxia-inducible factor 1α, HIF-1α），进而上调糖酵解相关基因表达。富集惰性乳杆菌的肿瘤表现出显著更高的细胞内ATP水平。经L-乳酸预处理的宫颈癌细胞在缺氧条件下比对照细胞产生1.5至2倍多的ATP，表明增强的糖酵解活性有效补偿了缺氧诱导的能量缺乏。一方面，充足ATP为PARP和DNA聚合酶等DNA修复酶提供能量，促进放化疗诱导的DNA双链断裂修复。另一方面，糖酵解产生的丙酮酸参与“丙酮酸–乳酸循环”以维持细胞内pH稳态，防止过度酸化加剧治疗诱导的凋亡。体外实验中，经L-乳酸预处理的宫颈癌细胞在缺氧和照射联合条件下γ-H2AX清除明显加快，细胞活力增加30–50%，直接证明增加的糖酵解促进缺氧环境中辐射诱导损伤的修复。 此外，卡波西肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus, KSHV）感染可通过上调HIF-1α表达和激活PI3K/AKT/mTOR信号通路诱导持续糖酵解，从而促进放射抵抗。肿瘤内兼性厌氧菌可上调肿瘤细胞葡萄糖转运体表达，增加葡萄糖摄取并加速乳酸产生，产生的酸性微环境不仅降低辐射诱导DNA损伤的效率，还损害效应T细胞功能。人巨细胞病毒（Human cytomegalovirus, HCMV）显著上调糖酵解通路、三羧酸循环和脂肪酸生物合成活性，可能通过调节糖酵解和乳酸代谢影响肿瘤能量供应和微环境酸化，理论上可影响放射治疗敏感性，但直接证据尚待建立。 4.2 脂质代谢重编程 Liu等人通过分析TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据库中420例结肠腺癌患者的肿瘤内微生物组和宿主转录组数据发现，基于基因集变异分析评分分为高、低脂肪酸代谢（fatty acid metabolism, FAM）组的患者在肿瘤内微生物群落组成上存在显著差异。高FAM组富集脱硫弧菌属（Desulfovibrio）、脱硫肠状菌属（Desulfotomaculum）、链球菌属（Streptococcus）、分枝杆菌属（Mycobacterium）和脱硫杆菌属（Desulfobacterium）等属。高FAM组表现出显著更高的脂肪酸氧化（fatty acid oxidation, FAO）活性。FAO是DNA双链断裂修复（尤其通过HR）的关键调控通路，可促进DNA损伤修复并维持基因组稳定性。高FAM表达组增强的DNA损伤修复能力可能削弱放射治疗疗效。此外，高FAM表达组表现出显著更高的肿瘤免疫功能障碍和排斥（Tumor Immune Dysfunction and Exclusion, TIDE）评分，表明更强的免疫逃逸潜力，以及免疫细胞浸润减少（包括CD4+和CD8+ T细胞丰度降低）。肿瘤内微生物可能通过增加脂肪酸氧化耗竭肿瘤微环境中免疫细胞可用的脂质底物，导致免疫细胞功能障碍和耗竭。 5 肿瘤微环境重塑加剧缺氧 肿瘤缺氧通过多种机制显著降低放射治疗疗效。直接方面，缺氧削弱“氧固定效应”，降低辐射诱导DNA损伤的效率；重编程DNA损伤反应通路，激活ATM/ATR（ataxia telangiectasia mutated/ATM-Rad3-related）信号同时抑制RAD51和BRCA1/2（breast cancer susceptibility protein 1/2），诱导细胞周期阻滞并促进放射抵抗克隆形成。间接方面，缺氧微环境增加放射抵抗性肿瘤干细胞（cancer stem cells, CSCs）数量并重塑免疫格局，促进M2巨噬细胞等免疫抑制细胞募集。临床证据表明，肿瘤缺氧区域患者放疗后局部复发率和死亡率显著更高，长期生存率降低。 肠道沙门菌鼠伤寒血清型（Salmonella enterica serovar Typhimurium）可感知坏死组织释放的天冬氨酸和核糖等肿瘤来源代谢物，通过鞭毛介导的运动主动迁移至缺氧肿瘤区域，优先定殖于肿瘤（水平比正常组织高1000倍以上）。研究表明，鼠伤寒沙门菌通过双重机制抑制肿瘤血管生成并加剧肿瘤缺氧：抑制AKT/HIF-1α/VEGF轴；破坏内皮细胞功能，抑制人微血管内皮细胞（HMEC-1）增殖，导致肿瘤微血管密度显著降低。这些效应损害氧气和营养输送，加剧瘤内缺氧并促进放射抵抗。 相比之下，减毒专性厌氧菌艰难梭菌代表一种独特的缺氧靶向策略，具有主要放射增敏效应。其孢子选择性在缺氧肿瘤区域萌发并直接裂解放射抵抗性缺氧肿瘤细胞，增强放射治疗细胞毒性。此外，艰难梭菌感染募集先天性和适应性免疫细胞（包括中性粒细胞、巨噬细胞和CD8+ T淋巴细胞），进一步放大抗肿瘤免疫反应并与辐射诱导的免疫原性细胞死亡协同。临床前研究表明，艰难梭菌与放射治疗联合在多种肿瘤模型中导致显著肿瘤消退和生存改善。 6 肿瘤细胞自噬调控 放疗诱导的DNA双链断裂及随后的ROS增加迅速触发肿瘤细胞DNA损伤反应。在此过程中，ATM/ATR–CHK2–BECN1轴充当“守门人”。激活的ATM不仅磷酸化CHK2使细胞阻滞于G2/M检查点，还磷酸化Beclin-1，募集III类PI3K复合物，快速启动自噬体形成。这种“保护性自噬”可在数小时内清除受损线粒体、微核和过量ROS，维持ATP和NADPH稳态，最终减弱放射治疗细胞毒性。然而，自噬并非单纯的“促生存”机制，其双重作用赋予其在决定肿瘤放射敏感性中的复杂功能。在营养缺乏或谷氨酰胺耗竭等应激条件下，ATG5或ATG7介导的中度自噬可放大凋亡信号，增加肿瘤细胞对放射治疗的敏感性。相反，在p53缺陷或持续mTOR激活条件下，自噬可被劫持为“逃逸”通路，降解促凋亡蛋白并稳定线粒体膜电位，最终导致放射抵抗发展。 肿瘤内兼性厌氧菌（如肠杆菌科成员，包括大肠杆菌）主要通过代谢耗氧加剧局部缺氧。由此产生的氧耗竭抑制脯氨酰羟化酶介导的HIF-1α羟化，促进HIF-1α稳定。稳定后的HIF-1α转录激活BNIP3和NIX，诱导线粒体自噬。这种线粒体自噬降低细胞内ROS水平，限制放疗诱导的氧化损伤和凋亡，最终赋予放射抵抗。在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）组织中，大肠杆菌–志贺菌属（Escherichia–Shigella）的多个基因簇编码LPS合成酶，瘤内LPS产生显著高于邻近非肿瘤组织。LPS可触发肿瘤细胞内质网（endoplasmic reticulum, ER）应激，激活未折叠蛋白反应的两个分支——IRE1α–JNK–Beclin1和PERK–eIF2α–ATF4通路，上调自噬相关蛋白表达。持续性ER应激和随后的自噬循环促进受损细胞器清除并抑制凋亡，最终促进放射抵抗发展。 7 肿瘤干细胞干性维持 肿瘤干细胞（CSCs）因其自我更新和分化能力以及对放射治疗和化疗的抵抗性，对治疗后肿瘤复发有重要贡献。CSC干性高度依赖内在信号通路，包括Notch、Wnt、Hedgehog和PI3K/Akt/mTOR，这些通路通过不同分子机制调节自我更新、分化抑制、治疗抵抗和肿瘤进展。虽然目前缺乏肿瘤内微生物维持CSC干性的直接证据，但大量间接发现提示这些微生物可能通过调节关键信号通路影响CSC生态位。 结直肠癌组织中丰富的具核梭杆菌（Fn）已被确定为破坏上皮稳态并增强具有CSC样特征的肿瘤细胞功能特性的关键微生物因素。Fn通过其表面黏附素FadA（Fusobacterium adhesin A）与宿主上皮细胞上的E-钙黏蛋白（E-cadherin）高亲和力结合。这种相互作用具有双重机制后果：一方面，FadA介导的结合通过诱导E-cadherin磷酸化并促进网格蛋白依赖性内吞直接破坏上皮黏附连接完整性；另一方面，启动β-catenin核转位。Fn–FadA信号扰乱β-catenin磷酸化–泛素化–降解轴，减少β-catenin磷酸化，抑制其泛素化，促进其胞质积累和核转位。进入细胞核后，β-catenin驱动Wnt/β-catenin信号级联持续激活，上调MYC和CCND1等下游靶基因。通过这些协调机制，Fn显著增强结直肠癌干样细胞的自我更新能力，扩大具有肿瘤起始潜力的亚群。同时，Fn来源的脂多糖和其他MAMPs激活TLR4–MyD88–NF-κB信号级联，上调IL-6、IL-8和TNF-α等促炎细胞因子，这些炎症信号与Wnt通路功能协同维持CSC特征和抗凋亡表型。在代谢层面，Fn已被证明通过ENO1-IT1依赖性机制促进结直肠癌模型中的糖酵解重编程。临床队列中，较高的瘤内Fn丰度与较差的结直肠癌特异性生存相关。临床证据明确显示，高瘤内Fn丰度与不良预后、化疗抵抗和复发风险增加密切相关。在临床前模型中，甲硝唑清除Fn已被证明可恢复放化疗敏感性，但其在人类中的治疗疗效仍在临床评估中。 8 结论与展望 肿瘤内微生物群通过多维度和双向机制深刻调控肿瘤放射敏感性，效应范围从显著放射增敏到诱导难治性放射抵抗。总体而言，这些效应主要涉及DNA损伤与修复、ROS产生与氧化应激、代谢重编程、肿瘤免疫微环境重塑以及细胞周期、自噬、缺氧和肿瘤干细胞维持的调控。这些机制并非孤立运作，而是高度互联和协同，最终决定辐射诱导的DNA损伤能否转化为不可逆的细胞死亡。 具体而言，某些微生物基因毒素或肿瘤相关微生物是候选放射增敏剂。产生colibactin的pks+大肠杆菌和产生CDT的细菌可直接增加DNA损伤；金黄色葡萄球菌和产肠毒素脆弱拟杆菌可增加ROS相关DNA损伤；HR-HPV、沙眼衣原体和幽门螺杆菌可干扰HR或修复通路选择；纤毛菌富集与头颈癌良好结局相关。除在同一实验系统中将明确微生物产物与照射结合外，这些机制应被视为候选放射增敏通路而非已确立的临床放射增敏剂。相比之下，若干微生物或微生物程序被提出可削弱放射治疗疗效，包括具核梭杆菌、肿瘤驻留惰性乳杆菌来源乳酸、马拉色菌相关补体/MDSC募集、丁酸/短链脂肪酸依赖性免疫和DDR调节、加剧缺氧的兼性厌氧菌、LPS/ER应激–自噬信号以及支持CSC的通路。然而，证据强度不均：惰性乳杆菌–乳酸轴和艰难梭菌溶菌疗法目前在受照射系统中提供直接实验证据，而大多数其他机制仍为因果机制证据或需要肿瘤位点特异性验证的间接/外推证据。 支持这些机制的证据具有异质性，研究人员明确区分直接实验证据（第i类）、因果机制证据（第ii类）和间接或外推证据（第iii类）。肿瘤驻留微生物在同一肿瘤系统中改变放射反应的直接实验证据仍然稀缺，目前仅限于少数例子，包括惰性乳杆菌来源乳酸和艰难梭菌溶菌疗法；甲硝唑介导的肿瘤驻留Fn清除目前提供因果机制证据（第ii类），有待在额外受照射肿瘤模型中确认。许多机制主张——如微生物基因毒素诱导的DNA损伤、Fn驱动的Wnt/β-catenin激活、先天免疫通路调节和加剧缺氧效应——由主要在照射背景之外建立的因果机制证据支持，而若干提出的机制（特别是沙门菌AvrA介导的细胞周期调节、病毒代谢重编程和微生物维持CSC干性）目前仅依赖间接或外推证据。未来研究应优先采用无菌动物和抗生素清除模型结合照射、瘤内微生物重建实验以及具有放射治疗终点的纵向临床采样，以将这些机制的证据从第（ii）或（iii）类升级至第（i）类，并为微生物靶向放射增敏策略提供信息。 |
