根據亞特蘭大埃默里大學的研究人員最近的一項研究，對患有惡性黑色素瘤（一種侵襲性皮膚癌）的小鼠使用廣譜抗生素加速了它們的骨轉移生長。這很可能是因為這些藥物耗盡了小鼠的腸道菌群並削弱了它們的免疫反應。
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據該研究的論文作者之一、埃默里大學醫學院內分泌學博士后Subhashis Pal稱，這些發現突出了腸道微生物組在整體健康中的重要性，另外他還建議醫生在使用抗生素療法治療癌症或其他疾病時應該仔細考慮胃腸道的影響。
“任何損害腸道微生物組的疾病或療法都可能對我們的健康產生負面影響，”他在美國德克薩斯州奧斯汀舉行的美國骨與礦物研究學會年會上提交了這份報告。
“在我們的研究中，我們發現腸道微生物組通過促進腸道自然殺傷(NK)細胞和T輔助(Th1)細胞的擴張並增強它們向腫瘤部位的遷移，這抑制了小鼠黑色素瘤骨病變的發展，”Pal博士說道，“使用口服抗生素耗盡了腸道微生物組並減少了腸道NK細胞和Th1細胞的數量。這使得小鼠更容易受到腫瘤生長的影響。他們的黑色素瘤腫瘤負擔比腸道微生物組完整的對照組小鼠要高。”
溶骨性骨轉移是惡性黑色素瘤的一種併發症。研究人員假設，用抗生素耗盡小鼠的腸道微生物群會影響它們的腸道免疫細胞，從而改變它們的免疫反應並導致骨轉移加速。他們將B16F10黑色素瘤細胞注射到用廣譜抗生素治療的小鼠的心臟和骨骼中。正如預期的那樣，跟沒有得到治療的對照小鼠相比，抗生素注射增加了這些動物的骨轉移生長。
該研究揭示了黑色素瘤轉移性生長的機制。對腫瘤病灶內的Peyer’s patches和骨髓細胞的流式細胞儀分析表明，微生物群的耗竭抑制了黑色素瘤誘導的腸道NK和Th1細胞的擴張及它們從腸道向腫瘤患者骨骼的遷移。使用Kaede小鼠直接測量NK和Th1細胞的遷移能夠直接追蹤腸道淋巴細胞，進而發現抗生素將NK和Th1細胞從腸道向腫瘤部位的遷移減少了約8倍。據悉，Kaede小鼠是一個表達可光轉化的熒光蛋白的品系。
當NK細胞和Th1細胞作為身體免疫反應的一部分離開腸道時，這一過程是由S1PR5和S1PR1受體介導。通過受體對細胞的遷移進行藥物阻斷–涉及NK細胞的S1PR5或涉及Th1細胞的S1PR1–模仿了抗生素的效果。阻斷阻止了NK細胞和Th1細胞在骨髓中的擴張並導致骨轉移的加速增長。
循環中的NK和Th1細胞湧入腫瘤部位是由骨髓細胞表達的趨化因子配體CXCL9和NK和Th1細胞表達的CXCR3引導。全局性的CXCR3缺失或CXCL9的抗體中和則降低了腫瘤NK和Th1細胞的頻率並增加了腫瘤的生長。
Pal博士表示，這項研究強烈表明，抗生素誘導的微生物組改變可能不僅對黑色素瘤而且對其他疾病都有負面的臨床後果。“如炎症性腸病或其他產生炎症的腸道狀況可能會導致Th17細胞、腸道內TNF產生細胞數量增加，並最終對我們的骨骼健康產生負面影響。同樣，我們已經看到，在外科絕經的小鼠模型中，雌激素水平的降低導致細菌代謝物更容易通過腸道屏障並過度激活免疫系統。結果，腸道和骨髓產生細胞因子的T細胞數量上升，這很大程度上促成了骨質流失的發生。”
此外，他還補充道：“我們應該非常小心我們的腸道微生物組和抗生素療法的不可預見的不良後果。相反，益生菌可以在保持健康的腸道微生物組和更好的整體健康方面發揮重要作用。”