摘要
膀胱癌是全球高发恶性肿瘤，近年研究揭示人体微生物组在膀胱癌的发生、发展及治疗中发挥着重要作用。健康膀胱内并非无菌环境，乳杆菌属等共生菌通过维持酸性环境可抑制病原体；而膀胱癌组织呈现微生物群落失调，变形菌门、厚壁菌门等丰度增加，特定菌属（如贪铜菌属）富集，且癌旁组织微生物多样性显著降低。微生物组通过多种机制影响膀胱癌进程：炎症反应（激活核因子-κB等通路，释放致癌代谢物）、免疫微环境调节（调控PD-L1/PD-1通路及免疫细胞功能）、代谢产物变化（胆汁酸、磷脂等水平异常）及基因毒性物质（如吸烟相关代谢物）协同促进DNA损伤。在诊疗中，微生物组可作为早期诊断标志物（如梭杆菌属检测）、预后预测工具（多样性降低提示不良预后），并指导治疗策略（益生菌调节、增强免疫疗法响应）。尽管研究取得进展，微生物组与膀胱癌的因果关系仍需通过实验模型验证，个性化治疗及男性患者微生物组特征是未来需重点探索的方向。
膀胱癌是全球第十大最常诊断出的癌症，每年约有57.3万新发病例和21.3万死亡病例。男性比女性更常见，男性的年发病率为9.5例/（10万），年死亡率为3.3例/（10万），约是全球女性发病率和死亡率的4倍。因此，该疾病在男性中的发病率较高，在男性癌症谱中居第6位[1]。近年来，人体微生物组在膀胱癌中的作用逐渐受到关注。人体微生物组是定植于人体的非人类生命定居微生物组的所有基因组信息的总和，研究人体微生物组及其与宿主之间相互作用影响的学科称为人体微生态学。传统观念认为健康人群的泌尿系统中并无微生物，但随着16S rRNA高通量测序、全基因组鸟枪法测序、增强定量尿培养等新技术的应用，有学者发现微生物组存在于健康人体和泌尿系统疾病患者的泌尿系统之中[2]。
1 健康膀胱组织、膀胱癌组织、癌旁组织中微生物组的差异性
1.1 健康膀胱组织中微生物组
健康人的膀胱微生物组并非无菌环境，而是包含多种细菌、真菌和病毒等微生物。这些微生物在膀胱内形成独特的微生物群落，与尿液微生物组共享相似的物种组成。在健康女性中，乳杆菌（Lactobacillus）是膀胱微生物组中最常见的属之一，尤其是Lactobacillus crispatus和Lactobacillus iners，它们具有保护作用，能够维持膀胱的酸化环境并抑制病原菌的生长[3]。在男性中，Corynebacterium和Streptococcus是膀胱微生物组的主要成员，而女性则以Streptococcus为主[4]。健康个体的膀胱微生物组通常以厚壁菌门（Firmicutes）为主，但其多样性较低，与肠道微生物组相比显著不足[3]。
1.2 膀胱癌组织、癌旁组织中微生物组
多项研究表明，膀胱癌组织中存在显著的微生物群落失调。例如：在膀胱癌组织中，高丰度的细菌包括变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）等[5]。某些特定细菌如贪铜菌属（Cupriavidus）、慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）、乳杆菌属（Lactobacillus）、普雷沃菌属（Prevotella_9a）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）等在膀胱癌组织中富集明显，而在正常组织中较少见或者不存在[6]。还有一些学者研究发现鞘氨醇杆菌（Sphingobacterium）、梭杆菌属（Fusobacterium）等则可能与膀胱癌的高风险复发和进展相关[7-9]。与膀胱癌组织相比，癌旁组织中的微生物组成通常较为稳定，但也有一定差异。在癌旁组织中，一些乳酸菌属（如Lactobacillus）和普雷沃氏菌属（如Prevotella_9a）的丰度较高。而且有学者研究显示，癌旁组织中微生物多样性较低，且与癌症组织相比，Shannon多样性指数差异显著（P=0.041），表明微生物多样性在癌症发生过程中受到抑制，提示微生物组与癌症发展密切相关[5]。
2 微生物组在膀胱癌发生发展中的作用
2.1 炎症反应
慢性炎症被认为是膀胱癌的重要致病因素之一。尿液微生物组的失调可激活炎症相关信号通路、如核因子（NF）-κB信号通路、白细胞介素（IL）-6/IL-8、IL-12/IL-23等，从而加剧炎症反应[9]。此外，有研究发现，炎症细胞（例如M1型巨噬细胞和Treg细胞）在膀胱癌的发展中扮演了关键角色。它们通过分泌促炎因子及调节免疫反应，进而影响肿瘤微环境[10]。在探讨炎症机制时，一些研究者指出，微生物群落能够通过分泌致病性代谢产物（例如活性氧、活性氮、硫化氢等）以及激活与炎症相关的分子模式（MAMPs），从而促进炎症反应，并进一步推动膀胱癌的发展。例如，研究发现，粪肠球菌（Enterococcus faecalis）和脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进膀胱癌的发生[11-12]。某些病原菌（例如大肠杆菌）能够释放代谢产物（如乙酰胺和亚硝胺），这些代谢产物具有一定的致癌性，并进一步加剧膀胱癌的发展[11]。微生物群落不仅通过引发炎症反应影响肿瘤的发展进程，还可能通过调控免疫逃逸机制来促进膀胱癌的进展。例如，研究学者指出，特定的病原菌（例如大肠杆菌E.coli）能够抑制抗肿瘤的免疫反应，而共生菌则可能通过调节免疫细胞的功能（如T细胞和树突状细胞）来抑制肿瘤的生长[13]。
2.2 免疫微环境调节
微生物组在膀胱癌的免疫微环境中发挥着关键作用，其研究揭示了微生物组与肿瘤微环境（TME）、免疫治疗效果及疾病预后之间的复杂联系。通过多种机制，微生物组调节着膀胱癌患者的免疫微环境，进而影响肿瘤的免疫治疗效果。在炎症反应与免疫逃逸方面，一些学者的研究表明，微生物组能够释放致病性代谢物（例如细菌毒素、脂多糖等），激活炎症信号通路（如NF-κB、JAK-STAT3、PI3K-AKT等），从而加剧炎症微环境。这种炎症微环境不仅促进了肿瘤的生长，还可能抑制免疫系统的抗肿瘤功能，为膀胱癌的治疗及预防提供了新的思路[11]。特定的菌群可能通过调节PD-L1/PD-1信号通路对免疫逃逸产生影响。例如，在PD-L1表达阳性的膀胱癌患者中，某些菌群（如Rose）的数量显著减少，而其他菌群（如Massilia）的数量则有所增加。这些菌群的变动可能通过影响PD-L1/PD-1信号通路的表达，进而调节免疫细胞的活性和功能，从而促进或抑制免疫逃逸。这一发现为膀胱癌的免疫治疗提供了新的视角，即通过调节膀胱微生物组的组成和功能改善免疫治疗效果，为患者带来更好的预后[14]。同时，不容忽视的是免疫调节因子在膀胱癌与免疫微环境之间的作用。有研究者指出，尿液微生物组中的某些成分，例如精氨酸酶1（ARG1）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）及活性氧（ROS）等，能够调节免疫微环境中的关键分子，进而影响免疫治疗的效果。进一步的研究表明，这些微生物组成分可能通过激活特定的信号通路来实现其调节作用。例如，它们可能通过影响T细胞的分化和功能，进而改变肿瘤微环境中的免疫反应[3]。这些发现提示，通过调节尿液微生物组的组成，可能为膀胱癌的免疫治疗提供新的策略。
2.3 代谢产物
有些代谢产物可能与癌症的发展、复发以及治疗反应紧密相关。例如，血清中的胆汁酸、磷脂和核受体等，与膀胱癌存在关联[15]。在膀胱癌患者中，尿液代谢物如11Z-二十碳酸和3-甲氧基酪氨酸的含量显著降低，而胆固醇硫酸盐的水平则显著升高[16]。代谢物同样被用作诊断和预后的生物标志物。代谢组学技术，例如气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS），已被应用于检测膀胱癌患者的代谢物特征，并且已经开发出用于早期诊断和预后的生物标志物[17-18]。例如，通过分析血清或尿液中的代谢产物，可以进一步区分出低级别和高级别膀胱癌[15，17]。微生物组代谢产物在膀胱癌治疗中扮演着至关重要的角色。这些代谢产物，例如三甲胺-N-氧化物（TMAO），不仅参与癌症的发病过程，还可能对化疗药物的疗效产生影响。举例来说，特定的代谢物能够提升免疫治疗的效力或抑制肿瘤的生长[12]。同时，微生物群落与代谢产物之间存在着密切的联系。微生物群落对代谢途径具有显著影响，它们通过改变宿主的代谢途径，间接地影响膀胱癌的发生和发展。例如，肠道微生物群通过调节氨基酸、脂肪酸和碳水化合物的代谢途径，间接地影响膀胱癌患者的病情[16，19]。此外，代谢产物亦可能对微生物群落的组成产生影响。据学者研究显示，特定的代谢产物（例如短链脂肪酸）可能通过调节肠道微生物群落的结构，进而降低膀胱癌的发病风险[20]。
2.4 基因毒性物质
吸烟是引发膀胱癌的一个关键风险因素，它所产生的基因毒性物质（例如芳香胺）不仅直接对DNA造成损害，还可能通过改变尿液中微生物群的组成，从而加剧膀胱癌的发展[21]。特定微生物能够产生基因毒性化合物或直接释放活性氧自由基，这些物质能够损伤宿主的DNA，进而促进膀胱癌的发生[22]。例如，特定的大肠杆菌菌株能够产生大肠杆菌素，这种物质已被证实可引起DNA双链断裂，并在实验模型中促进结直肠癌的发展[23]。尽管目前针对膀胱癌的研究相对有限，但这一机制可能同样适用于膀胱癌。基因毒性物质作为微生物代谢产物的一部分，在膀胱癌中的作用仍需进一步深入研究和验证。未来的研究应更加聚焦于微生物组与膀胱癌之间的具体作用机制以及潜在的治疗应用。
3 人体微生物组在膀胱癌诊治中的应用
3.1 微生物组作为膀胱癌诊断的标志物
微生物组已被证明是膀胱癌诊断、治疗和预后的重要生物标志物。尿液微生物组的变化有可能在膀胱癌早期阶段就已显现。例如，具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）的检测已被证明可以作为膀胱癌的潜在早期诊断标志物[8]。同时，尿液中含有多种其他类型的生物标志物，这些标志物在膀胱癌的诊断和监测过程中也扮演着至关重要的角色。例如，尿液中的微小RNA（miR），包括miR-99a和miR-125b等，已被证实为潜在的非侵入性诊断标志物，对膀胱癌的检测具有重要价值[24]。在尿液中发现的蛋白质，例如尿核基质蛋白22（NMP22）、膀胱肿瘤抗原（bladder tumor antigen，BTA和微小染色体维持蛋白5（MCM5）等，这些在早期膀胱癌筛查中显示出较高的敏感性和特异性。同时，尿液中的长链非编码RNA，如lncRNA-MCM5，也被视为诊断膀胱癌的关键生物标志物[25]。通过分析尿液微生物组的构成和变化，可以为膀胱癌的诊断提供新的线索和依据。未来，随着微生物组学技术的不断发展和完善，尿液微生物组在膀胱癌诊断中的应用前景将更加广阔。
3.2 微生物组作为转移性膀胱癌疗效及预后的预测标志物
微生物组作为预后标志物，微生物组的变化可能与膀胱癌患者的预后密切相关。例如，尿液微生物组的失调可能提示膀胱癌患者的不良预后[26]。此外，微生物组的多样性与患者的生存率相关，高多样性可能与更好的预后有关[12]。例如，非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）术后复发组的香农指数显著高于无复发组，而辛普森指数较低，提示高菌群多样性与不良预后相关[27]。例如，复发组中厌氧芽孢杆菌属（Anoxybacillus）和马赛菌属（Massilia）的丰度显著升高。而高进展风险组中草螺菌属（Herbaspirillum）和拟杆菌属（Bacteroides）的富集与肿瘤恶化相关[27-28]。有学者研究发现尿液微生物组的变化可能预测患者对免疫治疗或化疗的敏感性[26，29]。微生物组可能通过调节免疫应答影响免疫治疗（如PD-1/PD-L1抑制剂）的效果。有研究发现，尿液微生物组与非肌层浸润性膀胱癌患者的PD-L1表达相关，特定菌群（如乳酸杆菌属）可能增强抗肿瘤免疫反应[30]。微生物组与分子标志物（如基因表达谱、蛋白质表达谱等）结合使用，可以提高膀胱癌预后评估的准确性。例如，通过整合微生物组和代谢组学数据，可以揭示膀胱癌患者潜在的治疗靶点和预后标志物[11-12，31]。通过尿液代谢组学可发现，膀胱癌患者中烟尿酸和菊糖显著上调，而肌苷酸下调，这些代谢物变化与肠道和尿路菌群的功能失调相关[7，32]。另一项整合多组学的研究显示，NMIBC与肌层浸润性膀胱癌（MIBC）患者的尿液代谢组、肠道菌群及外泌体蛋白组存在显著差异，其中46个分析物（如色氨酸代谢物）与肿瘤进展相关[33]。
3.3 人体微生物组的治疗与策略
微生物组作为诊断和治疗靶点，微生物组在膀胱癌的诊断和治疗中展现出潜在价值。尿液微生物组被提出作为膀胱癌诊断的新工具，通过分析微生物组成的变化可以区分膀胱癌患者和健康人群，并预测疾病的复发风险[11]。高风险NMIBC患者的尿液微生物多样性显著高于低风险组，且草螺菌属（Herbaspirillum）、紫杆菌属（Porphyrobacter）和拟杆菌属（Bacteroides）的富集与高复发风险相关[7]。同时还有研究指出，膀胱癌患者尿液微生物组的β多样性（群落结构差异）与肿瘤分级无关，但与复发风险显著相关[28]。同时有研究发现，某些微生物（如乳酸杆菌）具有抑制膀胱癌细胞生长的作用，而调节微生物组可能成为膀胱癌治疗的新策略[34-35]。乳酸杆菌（如嗜酸乳杆菌）通过分泌乳酸、过氧化氢和细菌素等抗菌物质，直接抑制肿瘤细胞增殖。有动物实验显示，乳酸杆菌发酵滤液中的核酸组分可通过诱导肿瘤细胞凋亡（凋亡指数显著增加，P<0.01）抑制移植瘤生长[36]。微生物组的改变可能影响免疫疗法的效果，例如PD-L1表达和卡介苗（BCG）免疫疗法的反应性，这为个性化治疗提供了新的方向思路[37]。BCG治疗可诱导膀胱癌组织中PD-L1表达显著上调（肿瘤细胞P<0.001，炎性细胞P=0.003），这可能通过免疫逃逸机制导致BCG耐药。而联合使用BCG与PD-L1抑制剂可增强CD8+T细胞的活性，抑制髓源性抑制细胞（MDSCs）积累，从而提高疗效[38-39]。
在化疗和免疫治疗方面，微生物组可能通过调节肿瘤微环境来影响化疗药物（如顺铂）和免疫疗法（如PD-1抑制剂）的疗效。例如，肠道微生物组的组成会影响PD-1免疫疗法的效果[37]。微生物组在抗肿瘤药物耐药性方面，微生物组可能通过影响药物代谢或DNA修复机制，导致膀胱癌患者对某些抗肿瘤药物产生耐药性[40]。微生物组在膀胱癌辅助治疗方面同样非常重要，调节微生物组可能会改善传统治疗方法的效果。例如，乳酸杆菌的补充已被证明可以降低膀胱癌复发率[34]。
4 总结与展望
人体微生物组与膀胱癌的发生、发展及治疗反应密切相关，其失调通过炎症、免疫调节、代谢产物和基因毒性作用等机制推动肿瘤进展。微生物组特征为膀胱癌的早期诊断、预后评估及个性化治疗提供了新思路，如基于菌群标志物的无创检测和益生菌辅助治疗。然而，当前研究多限于观察性分析，需进一步通过粪便移植、动物模型等验证因果关联，并深入解析微生物组与宿主互作的具体分子机制。未来应关注男性患者微生物组特征，开发菌群靶向疗法，整合多组学数据以优化诊疗策略，可以深入探索微生物组与膀胱癌的因果关系。当前研究主要集中在观察性分析上，未来还需要通过实验模型（如粪便微生物移植和人类微生物相关小鼠模型）来验证微生物组与膀胱癌之间的因果关系[41]。还可以针对不同微生物群落特征的患者，设计个性化的治疗方案。例如，利用益生菌或特定抗生素调节尿路微生物群，以改善治疗效果并降低复发风险[34]。目前大多数研究集中在女性患者上，男性患者的微生物组特征尚不明确[42]。未来应加强对男性膀胱癌患者微生物组的研究，以完善膀胱癌整体认识，从而为膀胱癌的精准医疗开辟新途径。