运动通过塑造肠道微生物组改善癌症治疗效果

Exercise improves cancer outcomes by shaping the gut microbiome

一项由匹兹堡大学开展的新研究首次揭示了运动如何通过重塑肠道微生物组改善癌症治疗效果，并增强小鼠对免疫疗法的反应。

该研究发表在《细胞》（Cell）杂志上，研究发现这些益处是由一种名为甲酸盐（formate）的特定化合物驱动的。这种化合物由运动小鼠的肠道细菌产生，且在黑色素瘤患者中也与更好的治疗结果相关。

“我们已经知道运动可以提高癌症免疫疗法的效果，也分别知道运动可以改变小鼠和人类的微生物组。本研究通过展示运动诱导的肠道微生物组变化如何通过甲酸盐增强免疫系统功能并提高免疫疗法效率，将这些发现联系在了一起。这些发现为靶向微生物组的新治疗策略打开了大门。”

Marlies Meisel博士，该研究资深作者、匹兹堡大学医学院免疫学系助理教授，同时隶属于UPMC Hillman癌症中心

该研究的首席作者Catherine Phelps是Meisel实验室微生物学与免疫学研究生项目的学生。研究团队首先比较了完成四周定期运动的小鼠与保持久坐状态的小鼠。接受攻击性黑色素瘤挑战后，运动组小鼠的肿瘤更小、生存率更高。但当使用无菌小鼠或用抗生素清除其肠道微生物组时，这些益处消失了。

Phelps表示：“当我们排除微生物因素后，运动对癌症结果不再产生任何影响。我们惊讶地发现，运动的有益效果显然归因于微生物组。”

接下来，研究人员展示了这些效果是由细菌产生的化合物或代谢物而非细菌本身驱动的。他们随后使用一种名为SLIDE的机器学习工具分析代谢途径，确定微生物组来源的甲酸盐是关键因素。

进一步的实验显示，甲酸盐通过增强CD8 T细胞的效力发挥作用，CD8 T细胞是免疫系统中主要的抗癌“战斗部队”。在黑色素瘤、腺癌和淋巴瘤的小鼠模型中，每日口服甲酸盐显著抑制了肿瘤生长并改善了生存率。甲酸盐还增强了黑色素瘤小鼠接受免疫检查点抑制剂免疫疗法的效果。

为了探讨甲酸盐在人类中的相关性，Meisel及其团队研究了接受免疫检查点抑制剂治疗的晚期黑色素瘤患者。血液中甲酸盐水平较高的患者比水平较低的患者具有更好的无进展生存期。

当研究人员将来自甲酸盐水平高或低个体的粪便微生物移植（FMT）到患有攻击性黑色素瘤的小鼠体内时，令人惊讶的是，接受高甲酸盐粪便移植的小鼠表现出更强的T细胞活性和更好的肿瘤控制。

FMT已经被探索作为一种改善免疫疗法在无反应者中治疗效果的疗法。但为何某些“超级供体”粪便能带来更好的结果尚不完全清楚。

Meisel表示：“我们希望描述代谢生物标志物以识别FMT超级供体，因为目前这仍是一个黑箱。目前所有人都关注细菌种类，但我们的研究表明，这不仅仅与存在哪些微生物有关，而是与它们的功能以及它们产生的代谢物有关。”

目前，Meisel及其团队正在研究运动诱导的肠道微生物组变化是否在其他疾病（如自身免疫性疾病）中也发挥作用。他们还对运动最初如何影响微生物组的机制感兴趣。

来源：

University of Pittsburgh

参考文献：

Phelps, C. M., et al. (2025) Exercise-induced microbiota metabolite enhances CD8 T cell antitumor immunity promoting immunotherapy efficacy. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.018.

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