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点击蓝字 关注我们 膀胱癌中的微生物组-尿路上皮互作：从菌群失调到临床转化 iMetaOmics主页：http://www.imeta.science/imetaomics/ 综述论文 ● 原文: iMetaOmics ● 英文题目: Microbiome-urothelium crosstalk in bladder cancer: From dysbiosis to clinical translation ● 中文题目: 膀胱癌中的微生物组-尿路上皮互作：从菌群失调到临床转化 ● 原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imo2.70081 ● DOI: https://doi.org/10.1002/imo2.70081 ● 2026年2月14日，南方医科大学南方医院吴芃、程必盛、赵洁和哈佛大学王宗伟等在iMetaOmics在线发表了题为“Microbiome-urothelium crosstalk in bladder cancer: From dysbiosis to clinical translation” 的文章。 ● 本文系统整合了尿液微生物组学与膀胱癌临床转化研究。内容涵盖从微生态失调图谱构建，到宿主-微生物互作机制解析，再到精准诊疗应用的完整转化路径。文中重点阐述了微生物-尿路上皮交互作用在慢性炎症、基因毒性及代谢重编程中的驱动机制。同时，本文讨论了尿液微生物在临床关键环节（如非侵入性诊断、风险分层、免疫治疗响应预测）中的研究进展与实际效能，为膀胱癌的个性化微生物干预策略和精准医疗管理提供了重要参考。 ● 第一作者：许皓翔、李志标 ● 通讯作者：吴芃（doctorwupeng@gmail.com）、程必盛（chengbsh@alumni.sysu.edu.cn）、赵洁（zhaojie_0412@163.com）、王宗伟（zwang12@bidmc.harvard.edu） ● 合作作者：杨林、郑俊、李炜佳、廖汝林、黄文学、孙伯元、李卓航、马存珍、杨勋国 ● 主要单位：南方医科大学大学南方医院泌尿外科、哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心泌尿外科、南方医科大学药学院、国家药品监督管理局药物代谢研究与评价重点实验室、广东省新药筛选重点实验室、香港大学李嘉诚医学院临床肿瘤学系、香港大学深圳医院临床肿瘤中心 亮 点 ● 尿液微生物组在膀胱癌中表现出明显的失调，为非侵入性诊断和风险分层提供了特定的微生物特征; ● 宿主-微生物的互作机制通过慢性炎症、细菌基因毒素以及肠-膀胱轴的代谢重编程驱动肿瘤发生; ● 微生物图谱可作为膀胱内BCG免疫治疗和全身性ICIs治疗疗效的有力预测指标; ● 个性化策略，包括基于微生物组保护的抗生素管理和益生菌干预，为提高膀胱癌治疗效果提供了新途径。 摘 要 本综述阐明了尿液微生物组与膀胱癌 (BCa) 之间的关键互作，描绘了从生态失调到临床转化的全景图。我们综合了关于区分BCa患者的微生物特征的新兴证据，探讨了关键的致癌机制，包括慢性炎症、基因毒性和肠-膀胱代谢轴。至关重要的是，本综述强调了微生物组作为非侵入性液体活检的转化效用，可用于风险分层以及预测卡介苗 (BCG) 免疫治疗和免疫检查点抑制剂 (ICIs) 的治疗反应 。此外，我们提出了一个精准肿瘤学的前瞻性框架，整合基于微生物组的干预措施——如益生菌、靶向噬菌体和抗生素管理——以调节肿瘤微环境并优化患者预后 。 视频解读 Bilibili：https://www.bilibili.com/video/BV1jQfxBSEHR/ Youtube：https://youtu.be/09QcK6Su8Qc 中文翻译、PPT、中/英文视频解读等扩展资料下载 请访问期刊官网：http://www.imeta.science/imetaomics/ 全文解读 引  言 膀胱癌 (BCa) 是最常见的泌尿生殖系统恶性肿瘤之一，具有高发病率，是全球癌症死亡的主要原因之一。2022年的流行病学报告显示，全球新增病例超过60万例，死亡病例超过20万例，其中男性的患病率明显高于女性。近年来BCa的发病率呈上升趋势，这一趋势归因于环境污染、人口增长、老龄化以及生活方式的选择——尤其是吸烟这一公认的危险因素的日益普遍 。 BCa的临床管理和分类在很大程度上取决于浸润程度，通常分为非肌层浸润性膀胱癌 (NMIBC) 或肌层浸润性膀胱癌 (MIBC) 。在初步诊断时，NMIBC 占病例的70-75%，MIBC占20-25%，约5%的患者在初步诊断时已出现转移性疾病。在组织学上，尿路皮癌占BCa病例的约95%，其余包括鳞状细胞癌、腺癌和神经内分泌癌等其他类型。NMIBC的初始治疗涉及经尿道膀胱肿瘤电切术(TURBT)，通常随后根据风险分层方法进行膀胱内化疗或免疫治疗，以减少复发和进展。MIBC的管理通常涉及根治性膀胱切除术和尿流改道，并根据指征使用辅助治疗。 膀胱镜检查和尿细胞学检查是基本的诊断技术，并辅以磁共振成像 (MRI) 进行分期，但这两种方法都有局限性。尿细胞学和MRI的敏感性有限，而膀胱镜检查具有侵入性、昂贵且会给患者带来不适。此外，尽管手术技术和围手术期化疗取得了进展，但复发率仍然很高：NMIBC的五年复发率在31%到78%之间，接受膀胱切除术的患者中有近30%在中位时间12个月内经历复发。而且，近几十年来长期生存结果并未显示出改善，凸显了对提高诊断和治疗有效性的创新方法的迫切需求 。 与这些临床挑战并存的是，微生物组在肿瘤学中的作用日益受到重视。这种关联可追溯到1813年，当时Vautier记录了患有气性坏疽的癌症患者肿瘤生长延迟的现象。然而，那个时代的技术限制阻碍了发现微生物组与癌症之间关系的进程。1974 年取得了一个关键进展，Harald zur Hausen教授建立了人乳头瘤病毒 (HPV) 与宫颈癌之间的联系 ——这一里程碑式的发现提供了特定微生物驱动人类肿瘤发生的第一个确凿证据。1983年，Marshall BJ和Warren JR成功培养了幽门螺杆菌并阐明了其在胃癌发生中的因果作用，这一点得到了进一步巩固，强调了微生物在癌症发展中的重要性。 随着生物技术（包括测序方法、成像技术和培养组学等）的进步，大量研究揭示了微生物群影响肿瘤进展、转移和治疗结果的机制。例如，Roje等人报道，在暴露于N-丁基-N-(4-羟丁基)-亚硝胺 (BBN) 的小鼠中，肠道微生物群可能会促进BCa的进展。Chen等人在黑色素瘤小鼠模型中进行了体内实验，证实瘤内注射伯克霍尔德菌 (Burkholderia cepacia)、巨大芽孢杆菌 (Priestia megaterium) 和克氏棒杆菌 (Corynebacterium kroppenstedtii) 与抗程序性死亡蛋白1 (anti-PD-1) 治疗具有协同作用，可抑制肿瘤生长并增强抗肿瘤免疫。Jin等人成功鉴定出56种源自肠道微生物群的新型胆汁酸，并发现一种胆汁酸可以通过拮抗CD8+ T细胞中的雄激素受体 (AR) 在宿主中发挥抗肿瘤免疫调节作用 。 肿瘤学中微生物组研究的出现标志着癌症生物学的范式转变，从以细胞为中心的观点转变为包含共生微生物关键影响的整体理解。这个迅速扩展的领域已经确立了微生物组——特别是肠道和肿瘤驻留微生物群——在各种恶性肿瘤的发病机制中发挥着基础性作用。虽然肠道微生物组仍然是研究的主要焦点，但越来越多的注意力也被引向尿液微生物组 (urobiome)，即居住在泌尿道内的多样化微生物群落。 近年来，对微生物群的深入研究表明，许多以前被认为是无菌的组织，包括肺、前列腺、膀胱、乳房、肝脏和胰腺，实际上含有微生物，并且与各种生理和病理过程密切相关。此外，长期以来关于尿液无菌的观念已被推翻。证据证实，泌尿道拥有其自身的常驻微生物群落，会影响一系列泌尿系统疾病，包括膀胱过度活动症、间质性膀胱炎和神经源性膀胱等。最近，出现了令人信服的证据，将尿液微生物组的失调与 BCa 联系起来，表明其既可作为生物标志物，也可作为治疗靶点。研究尿液微生物组不仅可能揭示致癌和进展的新机制，如慢性炎症和免疫调节、病原菌产生的基因毒素诱导的 DNA 损伤以及激活促肿瘤通路的代谢重编程，而且还支持开发基于微生物特征的非侵入性诊断工具。此外，它开启了创新性微生物组治疗策略的大门，包括益生菌、工程细菌或旨在恢复健康尿液微生物组的定制抗生素。因此，本综述探讨了BCa中微生物特征在诊断、预后和治疗方面的新前沿，旨在为BCa的诊断和治疗提供创新见解 。 结  果 尿液微生物组：组成与特征 正常尿液微生物组概述 历史上，标准尿培养技术是研究尿液细菌的主要方法；然而，这些方法检测厌氧菌或生长缓慢细菌的能力有限，导致了尿液是无菌的这一长期误解。分子技术的最新进展，如16S rRNA扩增子测序、全基因组鸟枪法宏基因组测序 (WGMS) 和增强定量尿培养 (EQUC)，已经揭示健康个体的尿液中含有多样化的常驻细菌群落。 大规模研究有助于表征这一群落。一项采用全宏基因组和全基因组测序对1579名健康年轻成人的尿液样本进行的研究发现，丰度最高的属依次为：乳杆菌属 (Lactobacillus)、贪噬菌属 (Variovorax)、不动杆菌属 (Acinetobacter)、普雷沃氏菌属 (Prevotella) 和鞘氨醇菌属 (Sphingobium)。在种水平上，惰性乳杆菌 (Lactobacillus iners) 的相对丰度最高，其次是贪噬菌属 sp. PDC80 (Variovorax sp. PDC80)、河流鞘氨醇菌 (Sphingobium fluviale)、卷曲乳杆菌 (Lactobacillus crispatus) 和阴道加德纳菌 (Gardnerella vaginalis) 。另一项研究对1172名45至86岁健康参与者的中段尿样本进行了16S rRNA基因测序，报告了前六个最丰富的属为普雷沃氏菌属 (Prevotella) 、链球菌属 (Streptococcus)、乳杆菌属 (Lactobacillus) 、加德纳菌属 (Gardnerella) 、埃希氏菌-志贺氏菌属 (Escherichia-Shigella) 和韦荣氏球菌属 (Veillonella) 。此外，包括乳杆菌属 (Lactobacillus) 、棒状杆菌属 (Corynebacterium)、普雷沃氏菌属 (Prevotella) 、葡萄球菌属 (Staphylococcus)、链球菌属 (Streptococcus) 、埃希氏菌属(Escherichia) 、肠球菌属 (Enterococcus) 和柠檬酸杆菌属 (Citrobacter) 在内的几个属通常在男性和女性中都能检测到，而假单胞菌属 (Pseudomonas) 似乎仅在男性中被鉴定出。 迄今为止，很少有研究专门致力于定义“健康”的尿液微生物组，在大多数研究中，健康个体是作为泌尿系统疾病研究的对照组。尽管如此，乳杆菌属和链球菌属始终是健康人群尿液微生物组中报道最频繁的属。 影响微生物组组成的因素（如性别、年龄和抗生素） 健康人体的微生物组组成被认为受到多种因素的影响，包括性别、年龄和抗生素的使用。普遍认为男性和女性患者的尿液微生物组组成不同。然而，一项利用16S rRNA测序表征20名健康个体（10男和10女）尿液微生物组的研究发现，男女之间在门水平上没有差异。尿液微生物组主要由四个主要门组成，包括厚壁菌门 (Firmicutes)（男性65% vs. 女性73%）、放线菌门 (Actinobacteria)（男性15% vs. 女性19%）、拟杆菌门 (Bacteroidetes)（男性10% vs. 女性3%）和变形菌门 (Proteobacteria)（男性8% vs. 女性3%）。 相反，在细菌属水平上出现了统计学上的显著差异，男性表现出较高的链球菌属 (Streptococcus) 丰度（31%），而女性则以乳杆菌属 (Lactobacillus) 为主（63%）。目前的共识表明，男性尿液微生物组主要以棒状杆菌属和链球菌属 为特征，而女性尿液微生物组则以乳杆菌属和加德纳菌属的较高丰度为标志。此外，绝经前妇女的尿液样本通常表现出以乳杆菌属为主的尿型，而绝经后妇女则显示出更多样化的尿液微生物群，加德纳菌属和普雷沃氏菌属的丰度增加。乳杆菌是一种兼性厌氧产酸细菌，通过降低pH值和分泌抗菌化合物在阴道环境中发挥保护作用 。   值得注意的是，性别相关因素，包括性激素，被确定为尿液微生物组组成的关键决定因素。例如，贪噬菌属 sp. PDC80 (Variovorax sp. PDC80) 和琼氏不动杆菌 (Acinetobacter junii) 在男性中更为普遍，它们与血清睾酮、尿比重、肌肉质量、基础代谢率、血清肌酐和血清尿酸水平升高相关——这些参数在男性中通常较高。相比之下，阴道加德纳菌 (Gardnerella vaginalis) 和惰性乳杆菌 (Lactobacillus iners) 在女性中更常观察到，它们与较高的血清雌二醇水平显著相关。尿液微生物组也表现出很强的性别预测能力，曲线下面积 (AUC) 达到0.843。 性别与尿液微生物多样性之间的关系仍有争议，研究报告的结果相互矛盾。尿液微生物组的变异可以通过α-多样性（样本内的多样性）和β多样性（样本间的差异）来表征。一项采用中段尿16S rRNA测序的大规模研究 (n = 1165) 表明，男性尿液微生物组的α-多样性高于女性，这一差异归因于女性中乳酸菌的丰度较高。与之截然相反，另一项利用全基因组鸟枪法 (WGS) 宏基因组测序的大型人群队列 (n = 1579) 观察到女性尿液微生物群的α-多样性显著更高。这种差异可能反映了 WGS 的分辨率更高，它捕获了更广泛的微生物（包括真菌和病毒），并避免了16S扩增子测序固有的引物偏差。值得注意的是，一项使用16S rRNA测序对混合样本类型进行的独立探索性研究 (n = 42) 发现多样性没有显著差异。这些不同的发现强调了采样方法和测序平台（16S rRNA 基因扩增子测序 vs. WGS）都是研究结果的关键决定因素。 年龄很少被作为影响尿液微生物组变化的因素进行调查。在一项早期的试点研究中 (n = 26)，Lewis 等人使用16S rRNA基因扩增研究了26至90岁健康个体的尿液微生物组，在将样本按年龄组分类（20-49岁，50-69岁和≥70岁）后，他们发现琼奎特菌属 (Jonquetella) , 微单胞菌属 (Parvimonas) , 嗜蛋白菌属  (Proteiniphilum) , 和糖发酵菌属  (Saccharofermentans) 是70岁以上个体独有的。然而，来自最近大规模人群队列的发现提供了更有力的见解。Zou 等人分析了1579名年轻成年人（平均年龄29岁），发现尿液微生物组主要由乳杆菌属和贪噬菌属组成，而Qin等人表征了1172名老年人（平均年龄65.6岁），并确定普雷沃氏菌属和链球菌属为优势属。值得注意的是，老年队列中乳杆菌属的丰度显著较低。此外，以埃希氏菌为主的尿型与健康的绝经后老年妇女有关，而以加德纳菌为主的尿型在年轻女性中更为常见。这些与年龄和性别相关的尿液微生物组变化是意料之中的，可归因于尿液代谢物、排尿习惯和卫生习惯的差异，以及男性和女性之间的解剖学、激素和组织学差异。 抗生素的使用也会影响尿液微生物群的组成。通常用于治疗尿路感染 (UTI) 的抗生素不仅影响肠道微生物组，还会降低泌尿道中共生细菌的多样性和丰度。虽然关于抗生素对尿液微生物群影响的研究仍然有限，但现有证据表明它们对微生物群的组成变异有相当大的贡献。例如，Gottschick等人在一个27名患者的纵向队列中报告说，甲硝唑治疗导致惰性乳杆菌的相对丰度增加两倍，同时显著降低了Shannon多样性以及阴道加德纳菌 (Gardnerella vaginalis) , 阴道阿托波菌 (Atopobium vaginae) , 和斯尼斯菌属 (Sneathia amnii) 的平均相对丰度。同样，在一项148人的较大横断面研究中，Mulder等人观察到自排尿样本中大肠杆菌和副拟杆菌属的丰度随后上升，同时伴随芬戈尔德菌属和乳杆菌属的减少。此外，最近对组织微生物组的研究 (n = 34) 表明，在BCa患者中使用抗生素会降低肿瘤组织中拟杆菌属的丰度并增加葡萄球菌属的丰度。然而，这些研究的一个主要局限性是在某些队列中依赖于自排尿，并且缺乏长期随访以确定微生物组是否完全恢复到抗生素使用前的状态 。 尿液微生物组研究中的采样方法和局限性 尿液微生物组研究面临独特的挑战，主要原因是尿液样本的生物量低，这增加了污染和技术偏差的风险。解决这些问题需要对所有阶段进行严格的优化——包括样本收集、处理和生物信息学分析。 尿液收集方法在研究设计中尤为关键，因为不同的采样技术可能会引入不同类型的生物污染物（图1A）。常用的方法包括中段清洁排尿 (CC)、间歇性或永久性经尿管导尿 (TUC) 和耻骨上膀胱穿刺抽吸 (SPA) 。CC尿液是在经过整个下尿路后收集的。这种方法的主要优点是侵入性极小，减少了对患者的潜在伤害和不适。然而，如果不对尿道周围区域进行预先消毒，这种方法很容易受到来自尿道、生殖器和皮肤微生物群落的污染。与CC相比，TUC提供了更特异的尿液微生物群落采样。尽管如此，通过尿道插入导管可能会破坏并共同采样尿道微生物群。区分受干扰的尿道微生物和真正的膀胱驻留微生物群的一种技术是同时采集尿道拭子进行污染评估。 SPA仍然是专门采样膀胱驻留微生物群的最准确方法。然而，它也是最具侵入性的方法，并且很难在伦理上证明其合理性，特别是在老年人群中。在SPA过程中，针头穿过耻骨上方的腹壁进入膀胱，从而直接收集尿液。事实上，一些研究表明，与TUC相比，在研究尿液微生物组时，SPA最能最大限度地减少外阴阴道和尿道的污染。尽管如此，一些报告表明TUC可以产生与SPA获得的样本相当的样本。平衡这些采样技术的优势和局限性是为未来研究选择最合适方法的关键步骤。 此外，最近的共识建议使用不同的术语来区分样本类型：直接从膀胱收集的样本（通过TUC、SPA或膀胱镜检查）应称为“膀胱尿液 (Urinary Bladder)”，而CC样本因污染风险较高，更适合标记为“泌尿生殖 (Urogenital)”样本 。这种区分支持对泌尿道微生物群进行更精确的分类和调查。 尿液微生物组的特点是生物量低，细菌密度通常低于105 菌落形成单位/毫升。相比之下，肠道和阴道等细菌生态位的密度可高达每克1011个细菌。 DNA 污染是尿液微生物组研究的主要挑战，因为低生物量可能导致对某些类群的高估。因此，在样本收集、处理和生物信息学分析过程中采取严格的预防措施对于最大限度地减少污染至关重要。 为了减轻采样异质性的混杂影响，本综述遵循UROBIOME共识声明建立的标准化术语。我们将源自自排尿的“泌尿生殖微生物组 (Urogenital Microbiome)”区分为包含膀胱、尿道和生殖器菌群的复合群落。相比之下，我们严格使用术语“膀胱微生物组 (Urinary Bladder Microbiome)”来指代通过经尿道导尿或耻骨上穿刺抽吸获得的样本，这些样本绕过了远端尿道以反映膀胱腔环境。最后，“尿路上皮微生物组 (Urothelial  Microbiome)”是指在活检中检测到的微生物群，代表了不同于尿液中浮游群落的附着或细胞内细菌的特定生态位。 图1. 健康与癌症中尿液微生物组的比较及采样方法的影响 (A)尿液采样技术评估。微生物组分析的准确性关键取决于采样方法。中段清洁排尿 (CC) 虽然是非侵入性的，但受到生殖器皮肤微生物群污染的风险最高（污染风险）。相比之下，经尿道导尿 (TUC) 和耻骨上穿刺抽吸 (SPA) 提供了更具代表性的膀胱特异性样本，但侵入性程度逐渐增加。(B)从稳态到失调的转变。 左图描绘了健康微生物组，而右图展示了膀胱癌 (BCa) 微生物组。向上的箭头表示在BCa中富集的属；向下的箭头表示减少的属。 BCa中的菌群失调：关联与机制 从稳态到失调：微生物多样性和组成的转变 从健康到疾病的转变在膀胱中以微生物生态的深刻改变为标志。虽然健康的尿液通常是稳态的，但BCa患者表现出明显的失调，表现为微生物多样性、丰富度的变化以及特定细菌类群丰度的差异（图1B）。 目前关于BCa中微生物多样性和丰富度的证据仍然存在异质性，这可能反映了样本类型、方法学和队列特征的差异。一些研究报告多样性和丰富度显著降低。例如，一项涉及34名BCa患者和29名对照者的调查发现，与对照组相比，癌症病例的无菌导尿样本中微生物丰富度和多样性降低（分类单元计数：83 vs. 139，p = 0.015；Shannon 指数：2.46 vs. 2.94，p = 0.049）。同样，一项针对27名BCa患者的前瞻性研究观察到，与患者相比，对照组的自排尿样本具有更高的微生物丰富度和均匀度，并且BCa组织样本历来显示出比正常邻近组织更低的微生物丰富度。 相反，其他研究报告BCa队列中微生物丰富度增加。一项针对62名男性患者的研究表明，与对照组相比，癌症组尿液中的丰富度指数（Observed Species, Chao1, 和 Ace；所有 p < 0.01）显著更高 ，接受者操作特征 (ROC) 分析表明丰富度可以作为诊断标志物。在对31名BCa患者的泌尿生殖微生物组（中段清洁尿）的分析中也呼应了这一模式，该分析报告肿瘤组的细菌丰富度显著增加。更加复杂的是，一些研究发现多样性指标没有统计学上的显著差异，凸显了当前微生物组研究中固有的巨大变异性。 尽管多样性指标不一致，但特定的分类学转变经常将BCa患者与健康对照区分开来。表1全面总结了尿液和组织样本中富集和减少的类群的详细比较。在尿液中，无菌导尿样本的16S rRNA测序显示，韦荣氏球菌属(Veillonella)、(Varibaculum) 和甲基杆菌属 (Methylbacillus) 在癌症组中富集，而巴斯德氏菌属 (Pasteurella)、棒状杆菌属(Corynebacterium)和不动杆菌属(Acinetobacter)在对照组中更丰富 。对尿液样本（n = 18 vs 12，在n = 81中验证）进行的更全面的RNA测序分析证实，癌症样本中埃希氏菌属(Escherichia)和不动杆菌属(Acinetobacter)持续减少，而肠杆菌属 (Enterobacter) 富集 。  在膀胱组织中，明显的生态失调也很明显。乳杆菌属(Lactobacillus)、普雷沃氏菌属_9 (Prevotella_9)和瘤胃球菌科 (Ruminococcaceae) 等有益属在肿瘤组织中通常减少，而贪铜菌属 (Cupriavidus spp.)、不动杆菌属(Acinetobacter)、厌氧芽孢杆菌属 (Anoxybacillus)、埃希氏菌-志贺氏菌属(Escherichia-Shigella)和鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas) 等属则显著富集。另一项针对32名患者膀胱肿瘤组织的研究证实了这些微生物群的改变，发现放线菌门在非肿瘤粘膜中显著富集，且微生物组成随肿瘤分级而异。虽然一些研究表明尿液和组织微生物组之间具有一致性，但其他研究发现了差异，指出阿克曼氏菌属 (Akkermansia)、拟杆菌属(Bacteroides)和克雷伯氏菌属 (Klebsiella) 在组织样本中的丰度可能显著高于尿液样本。此外，其他关于BCa尿液微生物组的研究也主要规模较小，其发现和结论表现出相当大的异质性 。 这些异质性结果可能归因于因素和采样方法。性别是一个主要的决定因素；一项大规模分析揭示了性别特异性的改变，克雷伯氏菌属在女性BCa患者的尿液中富集，而在男性中没有发现临床相关的属有差异性富集。吸烟这一公认的危险因素也塑造了微生物组，与不吸烟者相比，吸烟者表现出显著更高丰度的拟杆菌科、丹毒丝菌目、毛螺菌科和拟杆菌属。此外，尿液收集方法显着偏倚了组成：与对照组相比，BCa患者的导管收集尿液显示韦荣氏球菌属和棒状杆菌属的富集增加，而中段尿样本显示链球菌属、肠球菌属和梭杆菌属显著增加。 炎症和免疫调节：失调如何塑造肿瘤微环境 众所周知，无论是局部还是全身的炎症，都在致癌过程中起着关键作用。感染引发急性炎症反应，由于宿主防御机制持续激活以对抗微生物入侵或组织损伤，这种反应可能发展为慢性炎症，从而建立支持肿瘤发展的微环境（图2A）。 这种进展背后的一个核心机制是菌群失调，即微生物失衡伴随机会性病原体增加，这使得抗原刺激持续存在并维持慢性炎症。在临床上，复发性尿路感染就是一个典型的例子，它是BCa的公认风险因素。同样，慢性埃及血吸虫 (Schistosoma haematobium) 感染通过产生致癌的N-亚硝胺和维持促肿瘤的炎症环境来促进膀胱癌发生。 持续的炎症活动通过包括持续产生活性氧 (ROS) 和活性氮 (RNS) 的过程破坏尿路上皮屏障，导致上皮细胞死亡、屏障完整性丧失和进一步的组织损伤。值得注意的是，ROS/RNS会诱导DNA损伤，如8-氧化鸟嘌呤，并促进基因组不稳定性，直接导致癌基因和抑癌基因的突变。这种环境的促肿瘤效应主要由持续的促炎细胞因子网络协调。BCa患者中肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、白细胞介素-6 (IL-6) 和白细胞介素-17 (IL-17) 的水平升高，通过NF-κB和JAK-STAT3来促进肿瘤发生 。 具体而言，由大肠杆菌等泌尿道病原体驱动的失调可能会增强TNF-α的分泌，这与癌症发展密切相关。在BCa患者的血清和肿瘤组织中均观察到TNF-α水平升高，并与晚期疾病阶段相关。IL-6是另一个关键介质，与晚期临床分期和不良生存率相关。它通过扩增髓源性抑制细胞 (MDSC) 群体并激活丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 通路以增强其对细胞毒性T细胞的抑制作用，从而培育免疫抑制性肿瘤微环境 (TME)。IL-23/IL-17轴也起着关键作用，IL-17及其受体的高表达与不良预后相关。IL-17通过IL-6依赖性机制激活Stat3，上调促生存和促血管生成基因。针对这一轴可能会通过抑制Th17介导的炎症来降低癌症风险，正如对肠道微生物群的研究表明，这一过程可能受到微生物组衍生代谢物的影响。 宿主的遗传构成作为一个关键的修饰因素，放大了这种微生物诱导炎症的致癌潜力。编码主要炎症介质（包括TNF-α、IL-6及其受体）的基因多态性可以改变感染后炎症反应的程度和持续时间。例如，在IL-6启动子-174位点携带C/C变异的个体显示出BCa风险显著增加（比值比[OR] = 1.77）。同样，特定的过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG) 变异和TNF-α等位基因与不同的复发风险和侵袭性表型相关，表明高风险等位基因携带者易患迁延性炎症反应。除了细胞因子调节外，病原体识别基因的多态性，如Toll样受体4 (TLR4) 中的+3725G/C多态性，会损害针对革兰氏阴性细菌的免疫监视，促进持续定植。同时，免疫检查点中的变异（如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 [CTLA-4] rs231775，PD-1 rs7421861）会增强T细胞抑制信号。这些遗传因素创造了易感的“宿主土壤”，使得“致癌微生物种子”的引入极易诱发恶性进展。 微生物群与尿路上皮之间的直接物理相互作用进一步加剧了这种炎症循环。大肠杆菌和粪肠球菌等泌尿道病原体形成的细菌生物膜附着在膀胱腔，破坏保护性糖胺聚糖层。这种附着导致上皮细胞持续受到刺激和活化，助长了慢性泌尿生殖系统炎症的循环。通过荧光原位杂交 (FISH) 已在膀胱肿瘤组织内证实了这些致密微生物群落的直接存在，提供了生物膜形成与癌症景观之间的物理联系。 最终，这种失调的炎症状态驱动了免疫细胞的募集和调节，将膀胱转化为极度免疫抑制的TME。最初，炎症反应募集多种细胞，包括中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞，它们释放支持肿瘤发生的基质金属蛋白酶 (MMPs) 和趋化因子。在全身层面，这种负担反映在如中性粒细胞与淋巴细胞比率 (NLR) 升高等标志物上，这是疾病进展的有力预测指标。然而，随着时间的推移，慢性炎症使这些浸润细胞向免疫抑制表型极化。肿瘤相关巨噬细胞 (TAMs)，特别是极化为 M2 表型的 TAMs，通过分泌促血管生成和免疫抑制细胞因子促进转移。MDSC在 BCa组织中也显著富集，高水平表达精氨酸酶1 (Arg1)、诱导型一氧化氮合酶 (iNOS) 和程序性死亡配体1 (PD-L1)，以强效抑制T细胞增殖。除了TAMs和MDSCs，调节性T细胞 (Tregs) 在慢性刺激下扩增，通过IL-10、TGF-β和 CTLA-4抑制效应T细胞功能。这种环境驱动了T细胞耗竭，其特征是抑制性受体（如PD-1、T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域-3 [TIM-3]、淋巴细胞活化基因 3 [LAG-3]）的上调。特定的微生物相互作用加速了这种耗竭；例如，纤毛菌属 (Leptotrichia)与膀胱肿瘤细胞上PD-L1表达增加有关，促进了免疫逃逸。因此，微生物群主动塑造了TME的免疫抑制景观 。 总的来说，膀胱癌相关的菌群失调可能作为这种免疫抑制网络的潜在驱动因素。菌群失调驱动的膀胱和瘤内微生物群的转变被认为重塑了免疫景观。具体而言，在膀胱癌中富集的革兰氏阴性类群，包括具核梭杆菌、纤毛菌属和产生基因毒素的肠杆菌科（如 pks+ E. coli），通过脂多糖 (LPS)/TLR4信号传导和细菌基因毒素引发的慢性炎症，促进TAMs的M2极化和MDSCs的扩增。值得注意的是，纤毛菌属的丰度与肿瘤细胞上PD-L1表达增加直接相关，增强了检查点介导的T细胞耗竭。相反，有益的共生菌，如乳杆菌属（特别是卷曲乳杆菌、加氏乳杆菌和约氏乳杆菌）和双歧杆菌属（特别是短双歧杆菌和长双歧杆菌）——这些菌在BCG无应答者中通常减少而在应答者中富集——会产生吲哚衍生物。这些代谢物激活芳香烃受体 (AhR)，从而增强CD8+ T细胞的效应功能并限制Treg分化。因此，这些保护性类群的丧失伴随着病原体的过度生长，建立了一个自我强化的免疫抑制回路，表明恢复微生物稳态代表了恢复有效抗肿瘤免疫监视的有前途的策略。然而，应该指出的是，虽然BCa中失调与炎症环境之间的相关性已有充分记录，但驱动该免疫抑制网络的具体因果通路主要推断自一般粘膜免疫学或其他癌症模型，在人类膀胱微环境中的直接机制验证仍有待完全确立。 基因毒性和 DNA 损伤：产毒病原体的作用 除慢性炎症外，泌尿道病原体产生细菌基因毒素代表了微生物群导致膀胱癌发生的更直接和隐蔽的机制。这些基因毒素直接破坏宿主DNA的完整性，从而驱动基因组不稳定性并引发构成癌症发展基础的突变级联反应。 其中，colibactin是一种特别有效的制剂。由携带pks基因组岛的肠杆菌科细菌——如某些大肠杆菌和肺炎克雷伯菌菌株——合成，colibactin主要起DNA链间交联剂的作用（图2B）。这种交联导致链间交联的形成以及随后的宿主上皮细胞双链断裂。虽然细胞会启动DNA损伤反应来修复这些病变，但持续或错误的修复往往会导致染色体不稳定性、大规模突变和细胞周期停滞。 另一种关键的细菌基因毒素是细胞致死性膨胀毒素(CDT)，由多种革兰氏阴性病原体产生，如大肠杆菌、空肠弯曲杆菌和杜克雷嗜血杆菌。CDT是一种由CdtA、CdtB和CdtC亚基组成的三部分全毒素。该毒素依赖CdtA和CdtC亚基结合宿主细胞，促进催化性CdtB亚基递送到细胞核中。进入细胞后，CdtB亚基转移到细胞核，在那里其固有的类似DNase I的活性引入DNA损伤，从单链断裂 (SSB) 到双链断裂 (DSB)。这种基因毒性损伤迅速引发强烈的DNA损伤反应 (DDR)，主要由共济失调毛细血管扩张突变 (ATM) 激酶信号级联介导。该通路的激活导致细胞周期停滞，主要在G2/M期，以促进DNA修复。虽然CDT中毒的典型结果是细胞死亡（凋亡）或诱导衰老，但受损细胞的一个亚群可以逃避这些命运。这些细胞的存活通常与p53等关键肿瘤抑制通路的损伤有关，使得遗传不稳定的克隆得以增殖。这一过程促进了致癌突变的积累，从而有助于致癌作用的初始阶段。 这些基因毒性损伤的累积效应是膀胱上皮细胞中突变负荷的极度增加。DNA 损伤、不完全修复和克隆扩增的恶性循环——由周围的炎症环境进一步助长——极大地提高了控制细胞增殖和存活的关键基因发生致癌转化的风险。理论上，该途径将尿液微生物组中产生基因毒素的细菌与BCa的发生联系起来，将其定位为推定的致癌微生物驱动因素。然而，必须对这些发现的特异性做出关键区分。虽然pks+大肠杆菌等细菌的基因毒性潜力和CDT诱导损伤的机制在结直肠癌和其他胃肠道癌症模型中已确立，但在体内证明其在人类尿路上皮细胞中特异性引发诱变能力的直接证据仍然有限。因此，这些途径目前是从其他肿瘤学领域推断出的看似合理的假设，必须进行专门的膀胱特异性研究以确认它们在BCa发生中的因果作用。 代谢重编程：肠-膀胱轴 除了局部尿液微生物组外，肠道微生物群作为一个远程代谢工厂，可能通过产生各种代谢物来影响BCa的进展。这种跨器官的代谢相互作用通常被称为“肠-膀胱轴”，为理解微生物介导的癌症发展提供了一个框架（图2C）。然而，必须区分在BCa中直接验证的机制和从其他恶性肿瘤推断的机制。虽然从其他恶性肿瘤推断出的机制提供了一个复杂的概念框架，但其在具有独特pH 值、尿素浓度和尿路上皮屏障特征的膀胱微环境中的具体作用仍有待严格证明。 短链脂肪酸 (SCFAs)，如丁酸、丙酸和乙酸，是由细菌发酵肠道中的膳食纤维产生的。它们表现出抗炎和抗肿瘤特性，但也可能驱动肿瘤细胞的侵袭。SCFAs 的全身和局部代谢影响是多方面的，其净效应可能取决于肿瘤细胞的代谢状态和特定的微环境生态位。与其他泌尿生殖系统癌症相比，BCa中SCFA介导效应的证据在很大程度上仍处于初步阶段。例如，前列腺癌的研究表明，肠道微生物群衍生的 SCFAs（乙酸和丁酸）可以通过诱导癌细胞自噬和M2巨噬细胞极化来促进肿瘤进展。这一发现为泌尿生殖系统提供了一个警示先例，强调了SCFAs潜在的促肿瘤作用，值得在BCa背景下进行专门调查。相反，直接（虽然主要是体外）证据表明，产生丁酸的益生菌如Butyricicoccus pullicaecorum可以上调膀胱尿路上皮细胞上SCFA受体GPR43和GPR109B的表达。这些G蛋白偶联受体的激活可以介导抗炎和抗增殖作用，表明在膀胱中具有潜在的保护作用。 这种背景依赖性的双重性延伸到了癌症免疫治疗。微生物群衍生的SCFA乙酸可以通过抑制肝细胞癌中第3组先天淋巴样细胞 (ILC3s) 的IL-17A产生来增强免疫检查点抑制剂 (ICI) 的疗效。相反，SCFAs的免疫调节影响在黑色素瘤的研究结果中得到了强调，高全身水平的丁酸和丙酸通过促进Treg活性与CTLA-4阻断剂的耐药性相关。然而，全身性SCFAs对膀胱特异性免疫微环境的具体免疫调节影响尚未得到临床验证 。 肠道细菌的色氨酸代谢在塑造免疫反应和癌症结果方面起着关键作用。色氨酸被肠道细菌转化为具有不同且依赖于背景的效应的各种代谢物。例如，吲哚-3-甲醛 (IAld) 已被证明可以激活CD8+ T细胞，促进其增殖和干扰素-γ的释放，从而增强黑色素瘤模型中的抗肿瘤免疫。色氨酸代谢物的功能多效性通过吲哚-3-乙酸 (IAA) 得到进一步强调。在胰腺肿瘤模型中，据报道IAA发挥免疫抑制作用。然而，在BCa的背景下，最近的临床前研究已确定同一代谢物IAA，当源自肠道细菌狄氏副拟杆菌 (Parabacteroides distasonis) 时，表现出机制独特且强效的肿瘤抑制功能。Li 等人证明IAA结合并激活BCa细胞中的AhR，导致脂肪酸合酶 (FASN) 的转录下调。这种下调促进了癌细胞对铁死亡的敏感性。该机制揭示了一条新途径——AhR-FASN 轴——肠道微生物群衍生的代谢物通过该途径调节肿瘤脂质代谢并诱导铁死亡，为 BCa 的干预提供了新的代谢靶点 。其他色氨酸代谢物，如吲哚-3-乳酸 (ILA) 和吲哚-3-丙酸 (IPA)，也已被证明通过调节树突状细胞 (DC) 功能和T细胞干性来增强ICI反应。在一个更一致的免疫抑制途径中，经常在肿瘤中上调的宿主酶吲哚胺 2,3-双加氧酶 1 (IDO1) 催化色氨酸转化为犬尿氨酸，这是一种强效免疫抑制剂，可抑制 T 细胞功能并促进 TME 内的免疫耐受和血管生成。BCa 患者血浆色氨酸水平显著降低强调了这种失调的全身性。 胆汁酸也可能影响BCa进展。与健康对照组相比，在BCa患者的尿液样本中检测到胆汁酸水平升高，包括鹅脱氧胆酸 (CDCA)、甘氨熊脱氧胆酸 (GUDCA) 和甘氨鹅脱氧胆酸 (GCDCA) 。此外，胃肠道癌症的机制研究表明，次级胆汁酸，如脱氧胆酸 (DCA)，在促进 DNA 损伤、氧化应激和增殖方面发挥作用，这表明在BCa中可能存在类似但在很大程度上尚未证实的机制。通过胆汁酸结合激活的核受体法尼醇 X 受体 (FXR) 据报道可通过各种机制抑制BCa模型中的迁移、侵袭和血管生成。此外，次级胆汁酸和特定的胆汁酸种类如熊脱氧胆酸 (UDCA) 在ICI应答者中富集，可能调节CD8+ T细胞活性。这表明了探索BCa免疫治疗中胆汁酸代谢的潜在途径。 另一种令人感兴趣的肠道微生物群衍生代谢物是氧化三甲胺 (TMAO)，它是由膳食胆碱和左旋肉碱通过肠道微生物转化为三甲胺 (TMA) 然后在肝脏氧化这两步过程生成的。它已被证明在乳腺癌和胰腺癌模型中可激活CD8+ T细胞并促进抗肿瘤免疫。然而，在其他情况下，TMAO水平升高也与慢性炎症和癌症风险相关，表明其在肿瘤发生中具有双重作用。 总之，虽然直接分析BCa中尿液代谢组仍处于起步阶段，但已确立的肠-膀胱轴作用提供了一个令人信服的范式。肠道微生物群衍生代谢物——如 SCFAs、色氨酸衍生物、胆汁酸和 TMAO——全身调节宿主代谢和免疫的能力，正如在各种癌症模型中所证明的那样，为理解微生物群落如何影响局部致癌作用提供了关键框架。然而，至关重要的是要强调，虽然这是一个有吸引力的假设，但这些特定的肠道衍生代谢物在人类膀胱癌中作为主要驱动因素的直接临床证据仍然有限，且很大程度上是从临床前模型或其他癌症类型中推断出来的。因此，未来专门致力于表征尿液代谢组及其功能影响的研究不仅是有必要的，而且对于验证这些潜在途径和发现新的膀胱特异性治疗靶点至关重要。 促肿瘤通路的直接激活 除了代谢重编程外，定植于膀胱的特定细菌还可以直接充当致癌信号的“触发器”，从而加速肿瘤进展（图2D）。例如，具核梭杆菌已在相当大比例的BCa样本中被发现。主要来自结直肠癌研究的机制见解表明，它利用FadA等表面蛋白与宿主细胞结合，导致β-连环蛋白 (β-catenin) 信号通路的激活。这种激活能够驱动细胞增殖并刺激NF-κB，导致慢性炎症反应和细胞因子如IL-6和IL-8的释放。这种非代谢物介导的机制仍然会重塑局部TME并影响宿主细胞代谢。值得注意的是，具核梭杆菌的免疫调节潜力不仅限于一种癌症类型；已显示它通过调节PD-L1表达使微卫星稳定的结直肠癌对免疫治疗敏感。这凸显了一个更广泛的机制原则，即特定细菌可以影响TME和治疗反应，其与BCa的相关性值得进一步研究。 另一个例子是真细菌属 (Eubacterium spp.)，当与BCa类器官共培养时，它通过ECM1/MMP9通路促进肿瘤细胞生长，这是一个关键参与细胞增殖、侵袭和转移的级联反应。此外，产生细胞坏死因子1 (CNF1) 的致病性大肠杆菌菌株会组成性地激活Rho GTPases。CNF1通过Akt/IKK信号通路激活NF-κB，从而通过上调Bcl-2和Bcl-XL等抗凋亡蛋白来增强细胞存活。此外，CNF1诱导促炎细胞因子（如IL-6、IL-8、TNF-α）和环氧合酶-2 (COX-2) 的产生。这些效应可能共同促进肿瘤内的细胞存活、炎症反应和肿瘤进展。 总之，除了真细菌属（其机制已在BCa类器官中得到功能验证）外，许多这些直接的信号相互作用，特别是涉及具核梭杆菌的相互作用，目前是从结直肠癌研究中推断出来的；因此，它们在调节尿路上皮信号通路中的确切作用需要明确的证实。 图2. 微生物组促进膀胱癌发生的潜在机制 (A)慢性炎症和免疫调节：失调的细菌定植于尿路上皮，通过NF-κB和STAT3通路触发促炎细胞因子（IL-6, TNF-α）的释放。这种慢性炎症招募免疫抑制细胞（MDSCs, Tregs, M2-TAMs），创造了一个容许肿瘤的微环境。(B)产生基因毒素的细菌和DNA损伤：致病菌株（如 pks+ E. coli）分泌基因毒素如colibactin，直接诱导尿路上皮细胞中的DNA双链断裂和基因组不稳定性。(C)代谢重编程：通过“肠-膀胱轴”，源自肠道微生物组的细菌代谢物（如SCFAs、胆汁酸、吲哚-3-乙酸/IAA）进入循环并到达膀胱。虽然某些代谢物具有保护作用，但调节失调会改变宿主代谢；例如，IAA可以降低FASN表达并促进铁死亡，而胆汁酸可能通过FXR受体下调MMP2和MMP9来抑制迁移和侵袭。(D)促肿瘤通路：特定病原体，如具核梭杆菌 (Fusobacterium nucleatum)，可以通过将其FadA粘附素结合到E-钙粘蛋白 (E-cadherin) 上来粘附于尿路上皮细胞。这种相互作用可以激活细胞内信号通路，如β-catenin、NF-κB和TLR。并且它可以上调驱动肿瘤进展和侵袭的癌基因（如Myc, P38, Cyclin D1）的表达。 临床转化：从生物标志物到治疗 诊断和预后应用：利用微生物特征进行风险分层 BCa患者中独特微生物生态系统的鉴定确立了微生物组作为新型生物标志物有前途的宝库。然而，为了有效地利用这一潜力，区分源自组织的生物标志物与尿液中检测到的生物标志物至关重要。组织衍生的微生物特征提供了对肿瘤微环境的直接见解，通常揭示与尿路上皮细胞密切相互作用以驱动致癌的细菌。然而，组织活检的侵入性限制了其在常规筛查中的效用。相比之下，尿液生物标志物作为一种“液体活检”提供了卓越的转化优势，使得能够进行重复、非侵入性的采样以用于诊断和纵向监测。 尽管有此前景，但转化这些发现的一个主要挑战在于采样方法和宿主因素引入的异质性。由于包含远端尿道或生殖器菌群，中段自排尿和导管采样之间的差异会导致微生物组成的显著变异。此外，性别、年龄和吸烟状况等宿主特异性变量作为混杂因素，可能会掩盖疾病特异性信号。因此，建立标准化的收集方案和对宿主因素进行严格调整是临床实施的先决条件。 在这种异质性中，某些微生物信号在各项研究中表现出了稳健性，弥合了相关性与诊断能力之间的差距。虽然尿液中经常报道广泛的失调，其特征是肠杆菌属和贪铜菌属等病原体的富集以及乳杆菌属等共生菌的减少，但特定分类群显示出更高的一致性。真杆菌属 CAG:581 (Eubacterium sp. CAG:581) 是这种转化潜力的最佳例证，这是一种通过ECM1/MMP9通路与肿瘤进展机制相关的细菌。在一个406名患者的大型验证队列中，这一特定特征克服了背景变异性的干扰，在预测3年发生率方面实现了0.79的AUC，标志着从候选标志物向早期诊断验证工具迈出的关键一步。 除了初步诊断外，微生物图谱还可作为预后和复发风险的关键指标，尽管关于群落多样性的发现需要细致的解读。目前关于α-多样性和临床结果的证据相互矛盾。最近一项包含170名BCa患者（125例原发和45例复发病例）的大规模研究提供了对微生物区别的进一步见解。倾向评分匹配后，对39对匹配样本的分析表明，如Chao1指数所示，原发性BCa病例的α-多样性显著高于复发病例。β-多样性分析也揭示了两组之间不同的微生物群落结构 (ADONIS, p=0.004)。其他调查观察到了相反的情况，报告治疗后高尿液微生物多样性与较短的无复发生存期相关。这些差异可能反映了上述采样方法、临床状态和患者队列的异质性，表明仅依靠广泛的多样性指标不足以进行风险分层。 虽然多样性指标不一致，但初始手术时存在的特定微生物特征似乎与未来的复发更一致地相关。对初始经尿道膀胱肿瘤电切术 (TURBT) 期间收集的尿液样本的前瞻性分析表明，后来经历复发的患者通常表现出棒状杆菌属 (Corynebacterium), 厌氧球菌属 (Anaerococcus), 鼠罗杆菌科 (Muribaculaceae), 和皮肤杆菌属 (Cutibacterium) 等属的富集 。相比之下，非复发组的特征是诸如扭链瘤胃球菌 (Ruminococcus torques), 短波单胞菌属 (Brevundimonas),和假单胞菌属 (Pseudomonas) 的菌种或属。这些特征的时间稳定性值得注意，棒状杆菌属在复发性疾病患者1年膀胱镜检查时收集的尿液样本中丰度依然较高，表明其可能参与肿瘤复发（表1）。 为了将这些不同的发现转化为现实世界的临床实践，未来的开发必须从发现阶段使用的广泛16S rRNA测序过渡到快速、具有成本效益的检测方法。高一致性标志物的鉴定，如 Eubacterium sp. CAG:581和乳杆菌属，为开发靶向检测开辟了途径，例如聚合酶链反应 (PCR) 面板或基于酶联免疫吸附测定 (ELISA) 的测试，这些测试可以整合到常规尿液分析中。此外，制定量化致病属与保护属比率的标准化“失调指数”可能提供比单一病原体检测更高的诊断敏感性。这种基于微生物组的工具可以补充现有的监测策略，如膀胱镜检查，提供一种非侵入性的手段来完善风险评估并在随访期间指导个性化干预。 微生物组作为治疗反应的预测指标 宿主微生物组已成为BCa治疗疗效的关键决定因素。除了简单的相关性之外，膀胱和肠道中的特定微生物图谱可作为免疫治疗和化疗反应的有力预测指标，为患者分层和个性化治疗计划提供非侵入性途径。 BCG免疫治疗疗效的微生物组预测指标BCG是一种牛分枝杆菌 (Mycobacterium bovis) 的减毒活菌株，代表了中危NMIBC和高危NMIBC的标准辅助免疫治疗。尽管其疗效确切，但治疗失败仍然是一个重大的临床挑战，40% 的患者经历疾病复发，约20%进展为MIBC。新兴证据强烈暗示局部膀胱菌群失调（包括液体基质和组织驻留微生物群）是BCG治疗疗效的潜在调节因素（图3A）。 最近的临床研究已开始描绘与BCG反应相关的独特微生物特征。Knorr等人的一项关键研究表明，尿路上皮微生物组在应答者和无应答者之间表现出组成差异。通过对组织样本进行16S rRNA和鸟枪法宏基因组测序，他们发现两组之间的微生物物种丰富度和群落结构显著不同。值得注意的是，加氏乳杆菌和约氏乳杆菌在BCG应答者中显著富集。这在体外得到了功能验证，与卷曲乳杆菌共培养增强了尿路上皮癌细胞对BCG的内化，表明一种潜在的益生菌机制可增强BCG疗效。这一发现得到了独立研究的支持，这些研究也确定乳杆菌属，特别是卷曲乳杆菌，在应答者的膀胱组织样本中富集，并证明其共培养显著增加了BCG进入尿路上皮癌细胞的内化。此外，对组织样本的鸟枪法宏基因组学鉴定出同化硫酸盐还原和还原性柠檬酸循环等代谢途径在应答者中富集，暗示常驻微生物群与BCG作用机制之间存在代谢相互作用。 其他细菌属与BCG反应的关联似乎很复杂，并可能因样本类型而异。对肿瘤组织的分析揭示了棒状杆菌属的相互矛盾的关联，一项研究报告棒状杆菌属和假单胞菌属在应答者中富集，其他研究则发现棒状杆菌属在无应答者中富集。这种二分法可以用“分子模拟”从机制上解释。由于棒状杆菌与BCG菌株牛分枝杆菌属于同一门（放线菌门）并共享细胞壁分枝菌酸，其存在可能通过交叉反应启动局部免疫系统，从而增强抗肿瘤反应。相反，在不同的队列中，其丰度可能仅仅反映了一般的失调负担。 此外，BCG治疗本身会动态重塑肿瘤微生物组。对配对肿瘤样本的分析表明，治疗改变了微生物景观，发现牛分枝杆菌在BCG失败后的肿瘤中反而富集。这表明仅有卡介苗的物理持久性不足以取得治疗成功；相反，没有清除的长期持久性可能与免疫耐受状态有关，而不是有效的抗肿瘤免疫。同时，在BCG治疗期间跟踪膀胱尿液微生物组的纵向研究提供了对动态宿主-微生物相互作用的见解。Boban等人在BCG的六个诱导周期中连续收集导尿样本。他们观察到第一次BCG灌注后微生物生物多样性（Shannon指数）显著下降，表明BCG对膀胱微生物群落具有破坏作用。另一项针对接受膀胱内治疗 (IVT)（包括 BCG (n=27) 或吉西他滨 (n=2) 的NMIBC患者的研究也观察到治疗后细菌丰富度显著下降。该研究进一步发现疾病复发与较高的气球菌属相对丰度强烈相关 (p < 0.01)；相反，无复发患者显示解脲支原体属 (p = 0.01) 和埃希氏菌/志贺氏菌属 (p = 0.05) 显著富集。更重要的是，Boban等人的研究表明，最终应答者和无应答者在治疗前的尿液微生物组成已经存在差异。无应答者在治疗前的尿液中金螺旋菌属 (Aureispira) 的丰度显著较高，而应答者则富集琥珀酸阴性球菌 (Negativicoccus succinicivorans)。在无应答者的尿液中，金螺旋菌属的丰度在治疗结束时下降了八倍，表明BCG治疗以反应依赖性方式动态改变微生物组。这些研究共同加强了特定分类群的潜在预测价值，同时也揭示了需要进一步调查的不一致之处。 Min等人增加了另一层见解，专注于尿液微生物组的代谢潜力。他们对尿液样本的分析显示，BCG 应答者在治疗后表现出与喹诺酮生物合成相关的微生物代谢途径活性增加。此外，特定的有益细菌，特别是短双歧杆菌和长双歧杆菌 ，与尿液中的应答者显着相关，并与延长的无复发生存期相关。基于尿液中这些微生物丰度的预测模型显示出预测BCG反应的良好准确性，突显了微生物组作为预测性生物标志物的潜力。 从机制上讲，尽管这些临床关联背后的确切途径尚未完全了解，但当前的研究指出了三种不同的生物学机制，尿液微生物组通过这些机制调节BCG疗效：第一，调节细菌粘附：BCG抗肿瘤作用的一个关键起始事件涉及其通过纤毛连接蛋白附着蛋白 (FAP) 粘附于膀胱壁，随后内化并激活局部免疫反应。某些共生菌可能会干扰定植；例如，L. iners对纤毛连接蛋白表现出高亲和力，表明其丰度可能会竞争性地阻断结合位点并降低BCG反应性（图3B）。第二，增强内化：特定菌株如卷曲乳杆菌可以增强BCa细胞对BCG的摄取，这可能部分解释了应答者中乳杆菌富集的有益关联（图3C）。第三，免疫激活和代谢调节：尿液微生物组的代谢输出直接塑造局部免疫微环境（图3D）。研究表明，参与色氨酸代谢的关键基因（如吲哚-3-丙酮酸脱羧酶）在BCG应答者的肿瘤微生物组中显著上调。吲哚代谢物，如由包括乳杆菌在内的细菌产生的IAld，已被证明可以激活CD8+ T细胞中的AhR，促进IFN-γ和颗粒酶B的产生，从而增强抗肿瘤免疫。除了代谢调节外，尿液微生物组还可能通过调节粘膜炎症来影响治疗效果，这可能是通过抑制NF-κB等通路和IL-6、IL-8等细胞因子实现的 。 总之，尿液微生物组与BCG之间的相互作用是多方面的。尽管越来越多的临床证据表明微生物组成与治疗结果之间存在令人信服的关联，但建立明确的因果关系并阐明潜在的分子机制仍需进一步研究。未来的研究不仅有望产生用于预测反应的生物标志物，而且有望通过靶向微生物组调节来告知增强 BCG 疗效的新策略。 微生物群在化疗和ICIs结果中的预测价值ICIs，包括抗PD-1/PD-L1和抗CTLA-4单克隆抗体，通过阻断肿瘤免疫逃避途径重新激活抗肿瘤免疫反应。虽然ICIs和化疗是晚期MIBC的标准治疗方法，但反应率各不相同。目前关于微生物调节治疗反应的大部分理解源于肠道微生物组。来自这些系统性相互作用的平行见解为理解尿液微生物组可能更直接的作用提供了一个框架。 临床和临床前研究一直表明，在BCa中肠道微生物组组成与ICI疗效之间存在相关性。对 PURE-01试验 (NCT02736266) 中42名接受新辅助派姆单抗 (pembrolizumab) 治疗的MIBC患者（包括23名应答者）粪便样本的分析显示，与治疗结果相关的独特微生物特征。应答者表现出萨特氏菌属  (Sutterella) 的富集，而无应答者则具有较高丰度的布氏瘤胃球菌 (Ruminococcus bromii)。临床前模型进一步支持了布氏瘤胃球菌的因果作用，其给药直接削弱了对抗PD-1治疗的反应。特定的肠道细菌，包括假长双歧杆菌、约氏乳杆菌和奥尔森氏菌属 (Olsenella) 物种，通过依赖代谢物肌苷的机制增强BCa小鼠模型中CTLA-4和PD-1抑制剂的抗肿瘤功效。此外，研究已经确定了肠道微生物群在其他癌症中的作用——阿克曼氏菌属、肠球菌属、梭菌目、瘤胃球菌科、普拉梭菌属和双歧杆菌属的较高丰度与改善的ICI结果相关 。 同样，肠道微生物组可能会影响化疗反应。一项调查肠道微生物组对新辅助化疗反应影响的独立研究涉及142名BCa患者和48名健康对照者。分析发现，对化疗反应不佳与较高的肠道拟杆菌属 (26.95% vs. 18.93%, p < 0.01) 和假单胞菌属 (2.18% vs. 1.67%, p = 0.03) 相对丰度之间存在显著关联。具体而言，这种效应似乎与短链脂肪酸水平无关，后者在应答者和无应答者之间没有显着差异。 尽管有这些系统性的见解，但尿液微生物群直接与尿路上皮接触，为肿瘤微环境内的局部免疫调节和“串扰”提供了一个独特的平台。虽然肠道构成了一个更大的储存库，但局部尿液微生物组可能对膀胱粘膜免疫产生精确的空间影响。这种局部相互作用的证据正在显现。 Chen等人证明，在患有PD-L1阳性和PD-L1阴性肿瘤的男性NMIBC患者之间，泌尿生殖微生物组组成显著不同。值得注意的是，纤毛菌属以及玫瑰单胞菌属和丙酸杆菌属在PD-L1阳性患者中显著富集。这种关联表明了一种潜在的机制联系，即特定的尿液类群可能驱动局部炎症或T细胞耗竭，从而上调尿路上皮上的免疫检查点。虽然使用PD-L1表达作为独立的预测标志物仍有争议，但其与特定尿液分类群的相关性强调了可能影响膀胱“免疫热”或“免疫冷”状态的功能性宿主-微生物相互作用。此外，抗生素使用与ICI治疗的尿路上皮癌患者生存率较差之间的一致关联，可能反映了肠道和尿液生态系统的双重扰动。总的来说，虽然与肠道相比直接证据仍然有限，但这些发现强调尿液微生物组是ICI反应的有前途的区域性调节剂，值得在系统性替代指标之外进行有针对性的研究。 图3. 尿液微生物组调控 BCG 免疫治疗疗效的潜在机制 (A) 概述和微生物特征。膀胱内注射BCG溶液。临床应答者的特征是有益类群（如加氏乳杆菌 [Lactobacillus gasseri]、卷曲乳杆菌 [Lactobacillus crispatus] ）的富集，而无应答者则显示出潜在病原体（如埃希氏菌-志贺氏菌属 [Escherichia-Shigella]、假单胞菌属 [Pseudomonas]）的富集。“应答者”的特征是富含可能与这些途径协同作用的有益类群，而“无应答者”则富含可能无法支持或主动抑制这种抗肿瘤免疫循环的潜在病原体。(B) 粘附的竞争性抑制。 BCG通过其FAP附着于尿路上皮纤毛连接蛋白是治疗作用的先决条件。共生细菌，如惰性乳杆菌(Lactobacillus iners)，可能结合纤毛连接蛋白并在空间上与BCG竞争粘附位点，从而可能减少附着在膀胱壁上的初始治疗负荷。 (C) 内化的调节。 粘附后，BCG必须被尿路上皮癌细胞内化才能有效地触发抗原呈递。特定的有益菌株，如卷曲乳杆菌，被推测可增强BCG的内化，从而放大免疫识别所需的细胞内信号。 (D)免疫激活的协调。BCG通过TLR2/4/9触发强大的先天免疫，诱导 M1 巨噬细胞极化、中性粒细胞募集（产生ROS/NO）和NK细胞激活。这产生了一个细胞因子环境（IL-2, IL-12, IFN-γ, TNF-α），促进树突状细胞成熟以及随后的适应性CD4+ Th1和CD8+ 细胞毒性T细胞的激活以进行肿瘤溶解。 靶向微生物组：益生菌、抗生素和新型干预措施 人们越来越认识到微生物组在膀胱癌发生和治疗反应中的作用，这加速了微生物组调节策略的发展，作为标准护理的重要辅助手段。这些干预措施旨在纠正失调并培育有利于治疗成功的微生物环境。 基于微生物组保护的抗生素管理抗生素的使用虽然对于治疗感染是必要的，但在肿瘤学中是一把双刃剑，因为它有可能破坏肠道和尿液微生物组的微妙平衡。大量临床证据表明，在ICI给药期间使用抗生素 (ATB) 一直与尿路上皮癌 (UC) 和其他恶性肿瘤患者的较差预后相关。具体而言，在ICI启动前使用广谱抗生素会显著降低总生存期，而窄谱抗生素则未显示出类似的有害影响。这种负面关联主要与ATB引起的菌群失调有关，这种失调破坏了宿主免疫系统发起有效抗肿瘤反应的能力。 特定的临床试验提供了强化这种负面关联的细化数据。在PURE-01研究中，涉及148名接受新辅助派姆单抗治疗的肌层浸润性膀胱癌 (MIBC) 患者，与非使用者相比，伴随的ATB治疗，特别是氟喹诺酮类药物，与病理完全缓解率显着降低和24个月无复发生存率降低相关。同样，一项针对67名接受派姆单抗治疗的转移性UC患者的回顾性研究发现，暴露于抗生素的患者的中位无进展生存期（中位：1.1 vs. 8.9 个月；p < 0.001）和总生存期（中位：2.3 vs. 19.5 个月；p < 0.001）急剧缩短。一项包含5095名ICI治疗的UC患者的综合荟萃分析证实了这些发现，表明ATB使用与较差的总生存期和无进展生存期显著相关。 这种现象背后的机制是复杂的。除了公认的由抗生素引起的肠道或尿路尿路上皮失调导致的全身免疫抑制外，新兴研究表明它还可能涉及对瘤内细菌的直接抑制。证据表明，尿路上皮癌微环境中的细胞内细菌可以诱导抗菌免疫功能，并通过激活CD74-MIF/COPA信号通路来上调抗肿瘤T细胞的活性。抗生素可能通过消除这些细胞内细菌来废除这一过程，从而损害免疫检查点抑制剂的临床益处。 然而，抗生素暴露对结合化疗与免疫治疗 (Chemo-IO) 的治疗方案或对常规化疗本身的影响仍然是一个争论的话题，研究报告的结果相互矛盾。一项针对950名非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者的比较研究表明，抗生素的使用是派姆单抗单药治疗队列中总生存期和无进展生存期较差的强预测因子，但在单独化疗队列中对结果没有显著影响。这一发现与一项针对302名接受一线Chemo-IO治疗的IV期NSCLC患者的国际多中心研究一致，该研究发现先前的抗生素暴露与生存结果的差异无关。同样，其他研究报告在接受多西他赛治疗的患者中，ATB使用与生存结果之间没有显著关联。相反，一项针对2028名晚期NSCLC患者（包括769名接受Chemo-IO治疗的患者）的大规模回顾性分析报告称，抗生素暴露与较低的客观缓解率 (27% vs. 40%; p = 0.001) 和较短的总生存期相关 。在接受放化疗的局部晚期头颈癌中也观察到了类似的负面关联。鉴于膀胱癌除了受全身肠道微生物组的影响外，还独特地受到局部尿液微生物组的影响，抗生素对BCa患者Chemo-IO结果的具体影响迫切需要专门的、BCa特异性的临床调查 。 益生菌和活体生物治疗产品 (LBPs) 与抗生素的有害影响相反，给予特定的益生菌和LBPs在增强治疗效果方面具有重大前景。在NMIBC的背景下，乳杆菌属物种已被确定为BCG免疫治疗的关键调节剂 。实验证据表明，卷曲乳杆菌促进BCG进入尿路上皮癌细胞的内化，这是疗效的关键步骤。一项关键的临床试验支持了这种转化潜力，在该试验中，膀胱内表柔比星化疗后口服干酪乳杆菌 (Lactobacillus casei) 一年，与单用表柔比星相比，显著提高了3年无复发生存率 (74.6% vs. 59.9%; p = 0.0234) 。此外，临床前研究加强了这种潜力：在BCa原位小鼠模型中，直接膀胱内灌注干酪乳杆菌代田株 (Shirota) 或鼠李糖乳杆菌 GG (LGG) 在降低肿瘤发生率和进展方面比BCG更有效 。 除了局部治疗外，益生菌正在展示增强全身免疫治疗反应的能力。鼠李糖乳杆菌Probio-M9已被证明通过恢复抗生素破坏的肠道微生物群与抗PD-1治疗协同作用；这种效应与丁酸产生的增加以及随后的全身代谢物如α-酮戊二酸的升高有关，后者促进细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTLs) 浸润到肿瘤微环境中。同样，Lactobacillus gallinarum通过产生吲哚-3-羧酸 (ICA) 来提高抗PD-1疗效，ICA抑制IDO1/Kyn/AhR轴，从而抑制调节性T细胞 (Treg) 分化并增强CD8+ T细胞功能。此外，LGG可以通过环GMP-AMP合酶 (cGAS)/干扰素基因刺激因子 (STING) 通路在树突状细胞中诱导I型干扰素反应，当与ICIs结合时增强T细胞交叉呈递和抗肿瘤免疫。这种协同作用的潜力扩展到其他共生菌，包括假长双歧杆菌 (Bifidobacterium bifidum)、普拉梭菌 (Faecalibacterium prausnitzii)、球形布劳特氏菌 (Blautia coccoides) 和 昂氏另枝菌 (Alistipes onderdonkii)，所有这些都被发现可以在各种癌症模型中增强ICI反应。最近的发现还表明，特定的组合，如左氧氟沙星与丁酸梭菌 (Clostridium butyricum)  MIYAIRI 588，可以增强ICI疗效，突显了定制抗生素-益生菌方案的潜力。 益生菌也可能促进化疗结果。包含干酪乳杆菌代田株和短双歧杆菌的混合物已被证明可以在用吉西他滨和顺铂治疗的BCa模型中激活抗原呈递并募集细胞毒性T细胞。其他菌株，如嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌，可能会使肿瘤细胞对5-氟尿嘧啶诱导的细胞凋亡敏感，细菌素乳链菌肽可以增强阿霉素的疗效。 尽管有这些有希望的发现，但将LBPs转化为临床实践面临着重大障碍。安全性是一个主要问题，因为向免疫功能低下的癌症患者引入活细菌会带来感染风险。由于细菌活力的批次间差异，制造和监管标准化也具有挑战性。在生物学上，天然微生物组通常会抵抗外源益生菌的定植，限制其长期有效性。此外，抗生素抗性基因向病原体的潜在转移仍然是一个需要严格筛查的关键安全问题。 新型精准干预：饮食、FMT和代谢靶向超越传统的补充剂，该领域正在向靶向肠-膀胱轴的精准干预发展。饮食调节代表了一种可扩展的、非侵入性的策略，可以间接改变尿液微环境。一项针对接受免疫检查点阻断 (ICB) 治疗的转移性尿路上皮癌 (mUC) 患者的前瞻性队列研究发现，高膳食纤维摄入量（≥ 17.5 克/天）与较长的无进展生存期显着相关 (HR 0.39, 95% CI 0.16–0.93, p = 0.03)。这种观察性证据目前正在随机对照试验（如NCT04645680）中进行验证，旨在确定高纤维饮食对抗肿瘤免疫的因果影响。 对于患有难治性菌群失调的患者，粪便微生物群移植 (FMT) 提供了一种“重置”生态系统的激进方法。在针对晚期黑色素瘤的I期试验中，健康供体FMT与抗PD-1治疗的结合证明了安全性，并取得了令人鼓舞的65%的客观缓解率。纵向分析证实，应答者成功植入了供体来源的微生物菌株，将其肠道微生物组转向增强抗肿瘤免疫的免疫原性表型。虽然有希望，但与饮食干预相比，FMT 在可扩展性和标准化方面面临挑战。 新兴策略还包括使用靶向抗菌剂。为了避免广谱抗生素的有害影响，未来的方法将采用噬菌体疗法或窄谱药物来选择性地消除促肿瘤病原体（如产生基因毒素的大肠杆菌），同时保留有益的共生菌。然而，这些精准工具的临床实施充满了技术和监管的复杂性。对于噬菌体疗法，细菌耐药性的迅速出现以及宿主免疫系统（通过网状内皮系统）对噬菌体颗粒的清除极大地限制了体内疗效。此外，监管框架目前难以对噬菌体进行分类，噬菌体是不断进化的生物实体，很难适应传统的药物审批流程。同样，虽然FMT有效，但它缺乏标准化；粪便材料的“未定义”性质带来了传播未检测到的病原体或致病表型的风险，强调了向确定的微生物群落过渡的迫切需求，其安全概况在化学和基因组上是完全表征的。 最后，微生物代谢物的治疗利用仍然是一个关键的前沿领域。研究正积极致力于抑制负责促癌化合物（如colibactin）的细菌酶，同时寻求利用来自色氨酸代谢或SCFAs的有益代谢物。然而，将靶向这些宿主-微生物共享代谢途径的见解转化为有效的疗法需要谨慎的精准医学方法。IDO1抑制剂的经验是一个重要的教训：尽管在临床前研究和早期临床试验 (ECHO-202/KEYNOTE-037) 中取得了可喜的结果，突出了IDO1抑制剂 (Epacadostat) 与PD-1抑制剂结合的潜力，但在晚期黑色素瘤患者中，与派姆单抗单药治疗相比，IDO1抑制剂epacadostat 与派姆单抗联合使用的3期ECHO-301/KEYNOTE-252试验未能改善无进展生存期或总生存期。这次失败对整个基于微生物组的代谢疗法领域来说是一个重要的警示故事：它凸显了在没有充分考虑功能冗余（例如，色氨酸 2,3-双加氧酶 [TDO2] 或白细胞介素4诱导基因1 [IL4I1] 的代偿性激活）以及缺乏患者分层的情况下针对单一途径的危险。它强调，未来针对微生物代谢物的试验必须依靠可靠的生物标志物来确认靶点参与并选择可能受益的特定患者亚组。如果没有这种精确性，广泛的代谢调节可能会重蹈过去昂贵失败的覆辙。 在BCa护理中实施个性化的微生物组策略 人类微生物组固有的个体差异为推进膀胱癌护理中的个性化医疗提供了一条令人信服的途径。虽然目前受到方法学异质性的限制，但在建立标准化方案的前提下，将详细的微生物图谱整合到临床决策中，有可能促进向精准肿瘤学的关键转变。 这一范式始于诊断时的精细风险分层，患者特定的尿液微生物特征可作为非侵入性预后工具（图4A）。例如，检测到富含假单胞菌属和贪铜菌属等属的高多样性微生物组已被确定为高复发风险的标志，表明具有这些特征的患者可能需要加强监测计划和早期辅助治疗以减轻进展。 除了风险评估之外，微生物图谱还可以作为指导治疗选择的有力工具，确保患者与最有可能成功的治疗方法相匹配。治疗前分析可以预测对各种模式的反应，指导临床决策转向有效的干预措施，同时避免徒劳的毒性（图4B）。具体而言，富含乳杆菌属和双歧杆菌属等有益类群的尿液微生物组可能预示着适合BCG 免疫治疗，而以布氏瘤胃球菌为主的肠道微生物组可能预示着对抗PD-1治疗反应不佳，促使考虑替代的全身性选择。这种预测能力还支持个性化辅助方案的设计（图4C），例如对在BCG灌注前发现缺乏这些关键类群的患者进行基于乳杆菌的生物制剂的靶向给药。 此外，个性化微生物组管理对于优化支持性护理至关重要，特别是在抗生素管理方面。鉴于抗生素使用与免疫检查点抑制剂疗效之间存在强烈的负相关性，必须严格重新评估免疫治疗候选者使用抗生素的必要性。当抗菌治疗不可避免时，应个性化选择药物，以尽量减少对患者微生物组中特定有益类群的破坏，从而保留抗肿瘤免疫。最终，BCa精准肿瘤学的未来在于将微生物数据与基因组、转录组和临床参数进行整体整合。这种综合诊断和预后平台将促进管理策略的开发，这些策略针对每位患者独特的微生物和遗传景观进行了无可比拟的优化。 图4. 微生物组在膀胱癌管理中的临床应用 (A) 诊断和预后：展示尿液微生物分析如何识别生物标志物的示意工作流程。右侧图表代表基于微生物多样性或特定分类群丰度将患者分为高风险（红线）和低风险（蓝线）生存组的潜力。 (B) 反应预测：比较免疫治疗应答者和不良应答者之间的微生物特征。预测性生物标志物的识别允许在治疗前进行患者分层。 (C) 靶向干预：旨在恢复微生态平衡的治疗策略包括给予益生菌、益生元、粪便微生物群移植 (FMT) 和噬菌体。这些干预措施旨在将生态系统从失调、促肿瘤状态转变为增强治疗效果的有益状态。 方法学挑战与研究空白 研究异质性和样本量小的问题 由于各研究间存在显著的异质性且样本量普遍不足，目前对尿液微生物组的调查面临相当大的局限性。缺乏用于尿液收集、保存和储存的标准化方案进一步阻碍了有意义的跨研究比较。变异的主要来源包括参与者人口统计学（如年龄、性别、激素状态和潜在健康状况）的差异、尿液收集技术（CC、TUC 或 SPA）DNA提取方案、测序平台（16S rRNA基因扩增子测序 vs. WGMS）和生物信息学分析流程。这种方法上的不一致直接破坏了前几节讨论的临床关联的可解释性。 一个主要的例子在于关于BCa中微生物多样性的相互矛盾的报道。虽然一些采用无菌导尿的研究报告BCa患者的丰富度降低，但其他利用自排尿的研究观察到显著更高的多样性。应透过方法学的视角来看待这些差异：自排尿样本不可避免地会捕获来自远端尿道和生殖道的“泌尿生殖”污染，从而人为地夸大多样性指标并掩盖膀胱肿瘤微环境真实的低生物量特征。因此，自排尿样本中的高多样性可能反映了外生殖器的失调，而不是膀胱本身 。 同样，特定分类生物标志物的不一致可归因于这些采样偏差。棒状杆菌属和乳杆菌属等属经常被确定为潜在的标志物，但它们的富集程度在不同队列中差异巨大。由于这些细菌分别是皮肤和阴道的丰富共生菌，它们在自排尿中的检测通常代表污染而不是真正的膀胱定植。此外，许多已发表的尿液微生物组研究基于小型、功效不足的队列（例如n < 50），缺乏统计学严谨性来控制性别、年龄和抗生素使用等混杂变量。这种统计效力的缺乏可能解释了为什么在试点研究中确定的某些“有希望”的标志物无法在更大的验证队列中重复。 鉴于这些挑战，标准化至关重要。证据表明，使用核酸保存剂、较短的储存时间和较低的温度可以极大地提高微生物群落数据的可重复性。商业保存剂如 Assay Assure和Genelock越来越多地用于临床泌尿生殖样本采集，因为它们不会引入更多的微生物偏差。最佳实践建议在收集后4小时内将尿液转移到4℃，并在-80℃下长期储存。如果没有防腐剂也不能暂时冷藏，尿液应在收集后3小时内立即转移到-80℃。如果不严格遵守这些标准，区分真正的生物信号和技术噪音仍然是一个巨大的挑战。 微生物组分析技术的标准化 准确表征尿液微生物组从根本上取决于用于微生物分析的方法。目前，该领域缺乏统一的标准化方法，导致在比较各研究结果和数据解释方面面临重大挑战。主要的方法学二分法在于依赖培养的技术（如EQUC）和不依赖培养的DNA测序技术（即16S rRNA基因扩增子测序和WGMS）之间 。虽然EQUC代表了对标准临床培养的实质性进步，它利用不同的培养基、环境（包括CO2和厌氧条件）和延长的孵育时间来恢复更广泛的活生物体，但它本质上是有限的。据估计，即使是EQUC也仅捕获了约72%的总微生物属，遗漏了尿液微生物组多样性的很大一部分。这种局限性主要源于无法在体外培养所有微生物。 不依赖培养的测序方法克服了这种培养偏差，但也引入了一系列自身的挑战。16S 基因扩增子测序和WGMS共同的一个主要限制是它们能够检测来自无活力、破裂细菌的DNA，这可能导致对微生物组当前活跃状态的误解。为了减轻这些互补的局限性，强烈建议采用将EQUC与DNA测序相结合的综合方法，因为EQUC确认细菌活力，而测序提供更全面的分类学概况。 在尿液微生物组研究中，一个主要的技术挑战是尿液中极低的微生物生物量，这可能导致微生物DNA的回收效率低下，并导致测序数据被高水平的宿主（人类）DNA所主导。因此，DNA提取步骤尤为关键，旨在有效裂解微生物细胞，同时最大限度地减少宿主DNA的共同提取。使用经过验证的专为尿液样本优化的商业试剂盒，结合有效的预处理方案，对于提高DNA质量和结果可比性至关重要。例如，Zymo Quick-DNA Urine Kit是一种专为尿液设计的DNA提取试剂盒。最近的研究进一步表明，在使用该试剂盒时加入水稀释预处理方案可显着提高DNA纯度并产生更稳定和可重复的提取结果，使其特别适合下游16S rRNA基因测序分析。如果研究目标涉及宏基因组鸟枪法测序，去除宿主DNA污染就变得尤为重要。在这种情况下，建议使用具有宿主去除功能的试剂盒，如QIAamp DNA Microbiome Kit，它采用选择性酶解步骤降解宿主来源的DNA，从而主动富集微生物DNA并增加测序数据中微生物序列的比例。无论采用何种提取策略，对于低生物量尿液样本，通过离心浓缩样本以增加微生物负荷，以及严格包括阴性对照以监测实验过程中引入的潜在外源污染，都是确保可靠微生物DNA回收和数据可信度的必要步骤。 16S rRNA扩增子测序由于其成本效益和检测低丰度DNA的高灵敏度，仍然是尿液微生物组分类分析中最常用的方法。然而，由于几个关键领域缺乏标准化，其可靠性受到严重影响。引物选择和高变区偏差是变异的主要来源，因为选择哪个高变区 (V1-V9) 进行扩增会极大地影响结果。不同区域表现出不同的偏差，导致特定微生物类群的代表性不足或过多。例如，V3区域倾向于低估物种丰富度。尽管基于V4区域的分析提供的群落估计与全长16S测序更一致，但它在识别人类相关类群方面最不准确，并且容易共同扩增人类 DNA。V3-V4区域目前是16S rRNA测序最普遍的选择，提供了技术可行性、数据质量、信息内容和社区标准的最佳平衡，使其成为肠道微生物群研究的推荐方法。然而，对于尿液微生物组，证据表明V1-V2区域具有优越性。正如Heidrich等人通过对男性导尿样本中所有九个高变区的系统比较所证明的那样，V1-V2提供了最高的分类学和扩增子序列变体 (ASV) 丰富度，检测到最多的独有属，并在最小的模糊性下实现了卓越的物种水平分类。使用多个区域（如 V1-V6）并不一定能证明增加成本是合理的，并且可能由于错误识别的类群的存在而导致对分类丰富度的过高估计。 在使用Illumina的双端250-bp化学试剂进行16S rRNA扩增子测序时，读长的选择引入了重大的技术挑战。虽然包含多个可变区（如V1-V3）的较长读长可为分类学分类产生更多信息，但它们的测序质量在末端会逐渐恶化。测序质量的下降导致不可靠的重叠区域，产生人工序列，最终通过假阳性观察夸大多样性测量。相比之下，较短的靶区域（如V4）能够实现正向和反向读长的完全重叠，允许通过互补序列的相互验证对测序错误进行计算校正。因此，方法学共识建议优先考虑较短的扩增子，以最大限度地减少技术伪影并提高分析可靠性。 16S rRNA扩增子测序的一个根本局限性是它针对由引物定义的特定基因组区域，并受到固有的引物结合偏差的影响，这种偏差在不同类群中的效率各不相同。因此，该方法通常仅适用于分类学分析和相对丰度的测量。相比之下，WGMS 可以直接对样本中所有微生物的DNA进行测序，不仅可以分析物种组成，还可以探索功能基因、代谢途径。然而，WGMS的一个显着局限性是它容易受到宿主来源DNA污染的影响。为了弥补这个问题，需要增加测序深度以充分代表微生物组成。此外，在处理低生物量或宿主污染的样本时，测序深度不足限制了预测个体类群代谢途径的能力，将重点转移到群落途径水平的预测上。尽管WGMS提供了更丰富的功能见解，但16S测序仍然是尿液微生物组研究中的主导方法，因为分类学表征仍然是大多数调查的主要目标。 微生物组分析技术的标准化仍然是尿液微生物组研究中的一个挑战。虽然每种方法都具有独特的优势，但它们也受到阻碍跨研究比较和数据解释的重大局限性和偏差的困扰。对于16S测序的最佳高变区缺乏共识，加上WGMS中宿主污染的挑战，强调了对标准化方案和指南的迫切需求。只有通过这种标准化，该领域才能取得显着进展。这将能够生成可重复和可比较的数据，最终对尿液微生物组在健康和疾病中的作用产生临床相关的见解。 对纵向、机制和干预性研究的需求 将人类尿液微生物组的研究结果转化为临床见解需要共同努力，以解决我们当前理解中的关键空白。迄今为止，绝大多数尿液微生物组研究都依赖于横断面队列设计，这有助于比较特定疾病状态的个体与健康对照。虽然这些研究对于确定关联很有价值，但它们经常受到大量个体间变异的混淆，并且在捕捉时间动态和建立因果关系的能力方面受到固有的限制。微生物群落的时间稳定性是一个基本的生态特征，对于定义失调状态至关重要。来自其他微生物组的证据表明，观察到的变异中有很大一部分可归因于时间波动。 因此，迫切需要进行纵向研究，让参与者在明确定义的时间过程中提供尿液样本。这种设计对于建立尿液微生物组内的基线时间变化以及阐明周期性宿主生理过程（如月经周期、激素变化）和偶发事件（如抗生素疗程、尿路感染）对微生物群落结构和稳定性的影响至关重要。 除了纵向观察，更深入的机制理解也是必不可少的。未来的研究必须超越相关性分析，调查特定微生物或群落结构影响泌尿道生理和病理生理的功能机制。这就需要将多组学方法（如宏转录组学、代谢组学、蛋白质组学）与宿主反应分析相结合，以描绘健康和疾病下的功能途径和宿主-微生物相互作用。 最后，为了从关联走向因果，临床前和临床干预研究至关重要。目前，与其他恶性肿瘤相比，BCa中缺乏严格的因果验证研究。未来的研究应优先使用接受BCa患者FMT的无菌小鼠模型，以明确表征特定群落的致瘤或治疗潜力。此外，需要在随机对照试验框架内进行有针对性的干预措施，如益生菌补充、噬菌体疗法或饮食调整，以实验性地测试关于微生物对临床结果影响的假设。这些研究将为调节尿液微生物组是否能有效预防或治疗泌尿系统疾病提供最高水平的证据。总之，该领域的进步取决于从描述性、横断面研究向更全面的研究议程的范式转变，该议程优先考虑纵向采样、机制探究和严格的干预试验，以真正解码尿液微生物组的功能作用并释放其治疗潜力。 结论与未来展望 当前知识总结 大量证据现已推翻了长期以来认为尿液无菌的传统观念，通过先进的测序和增强的培养方法证实了泌尿道拥有多样化的微生物群落。这个核心尿液微生物组受到性别、年龄和抗生素暴露等宿主因素的影响。在BCa中，独特的微生物生态系统将患者与健康个体区分开来，显示出一致的失调模式，即肠杆菌属和不动杆菌属等属的富集，同时伴有乳杆菌属等保护性类群的减少。除了单纯的关联之外，机制研究揭示了微生物群通过诱导慢性炎症、产生基因毒素、免疫调节和直接激活促肿瘤途径对致癌作用的关键贡献。在临床上，微生物多样性和特定特征作为诊断和复发预测的生物标志物显示出巨大的潜力，某些治疗前特征与患者预后密切相关。此外，尿液和肠道微生物群的组成显著影响治疗效果，特别是对于BCG免疫治疗和ICI。BCG应答者中乳杆菌属的富集以及有据可查的广谱抗生素对ICI结果的负面影响，强调了微生物组作为治疗调节剂的核心作用。然而，从发现到常规临床实施的过渡仍然取决于克服本综述中确定的深刻的研究间异质性和缺乏标准化方案的问题。 微生物组研究在膀胱癌护理中的整合 将微生物组研究转化为临床实践代表了BCa管理的根本性范式转变，有望提高诊断精度、治疗效果并改善长期预后。整合将始于诊断创新，标准化的、非侵入性的基于尿液的微生物测试将补充现有的工具，如膀胱镜检查和细胞学检查 。这些测试可以根据识别出的失调模式提供早期检测和风险分层，特别是针对高危人群或模棱两可的临床病例。在治疗方面，正如针对肠-膀胱轴的新兴临床试验所证明的那样，这种转化已经从实验室走向临床。例如，关于抗生素管理，正在进行的REINFORCE试验 (NCT06709196) 正在评估基于术前尿培养的靶向抗生素预防是否能比标准经验方案减少术后感染，这是一种可以最大限度减少微生物组破坏的策略。在饮食调节领域，DIET 研究 (NCT04645680) 正在调查高纤维干预对肠道微生物组的因果影响，以潜在地增强泌尿生殖系统癌症的免疫检查点抑制剂反应。此外，虽然膀胱特异性FMT试验尚处于起步阶段，但诸如 MITRIC (NCT05286294) 等篮子试验目前正在招募泌尿生殖系统恶性肿瘤患者，以评估来自应答者的粪便移植是否能克服PD-1/PD-L1阻断的耐药性。最终，这种整合将实现真正的个性化治疗算法，将微生物数据与传统的基因组和临床参数相结合。 呼吁多学科合作与转化研究 要实现微生物组科学在BCa护理中的全部临床潜力，需要跨学科的共同努力。宿主-微生物-肿瘤轴的复杂性要求泌尿学、肿瘤学、微生物学、免疫学、生物信息学和生物医学工程之间的合作。为了确保未来转化工作的成功，该领域必须优先考虑特定的研究方向。首先，实施具有污染意识的低生物量工作流程至关重要；未来的研究必须严格标准化采样，以区分膀胱粘膜生态位与泌尿生殖环境。其次，纵向多中心队列对于捕捉时间动态和明确区分因果微生物驱动因素与过客效应至关重要。最后，从相关性走向因果关系需要强大的因果推断框架和候选分类群的功能验证。这可以通过整合多组学（代谢组学、宏转录组学）与宿主反应分析来实现，以阐明驱动疾病进展的功能途径。通过这些协调一致的努力，微生物组科学可以带来切实的进步，改善全球BCa患者的生活。 代码和数据可用性： 本综述未产生或分析新数据。补充材料（图文摘要、幻灯片、视频、中文翻译版和更新材料）可在在线DOI或iMetaOmics Science http://www.imeta.science/imetaomics/找到 。 引文格式： Haoxiang Xu, Zhibiao Li, Lin Yang, Jun Zheng, Weijia Li, Rulin Liao, Wenxue Huang, et al. 2026. “Microbiome-urothelium crosstalk in bladder cancer: From dysbiosis to clinical translation.” iMetaOmics 3: e70081. https://doi.org/10.1002/imo2.70081. B1 作者简介 结  论 总体而言，1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降，提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而，不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预，改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。 许皓翔（第一作者） ● 南方医科大学南方医院在读博士研究生。 ● 研究方向为微生物组学与泌尿系肿瘤的科学研究，以第一作者发表SCI及中文核心论文5篇，参编专著一部。 结  论 总体而言，1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降，提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而，不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预，改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。 李志标（第一作者） ● 南方医科大学南方医院在读博士研究生。 ● 研究方向为微生物组学与泌尿系肿瘤的科学研究，以第一作者或共同第一作者发表SCI论文6篇。 结  论 总体而言，1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降，提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而，不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预，改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。 吴芃（通讯作者） ● 南方医科大学南方医院泌尿外科，主任，博士生导师，博士后合作导师。 ● 专注于微生物组学与泌尿系统疾病的科学研究，主持国家自然科学基金5项、广东省自然科学基金、广东省科技计划项目及各类校、院级科研项目共20余项，以第一或通讯作者身份发表SCI及核心期刊论文五十余篇并获得专利多项。现担任《中国泌尿外科及男科疾病诊断治疗指南》编委,《中华泌尿外科杂志》常务编委,《Asian Journal of Urology》青年编委。担任多个国际重要学术期刊客座编辑及审稿人，如《European Urology》、《Neurourology and Urodynamics》审稿人,《 Frontiers In Cellular And Infection Microbiology》、《Microorganisms》客座编辑等。荣获科技期刊顶尖学术论文、广东省职工经济技术创新能手、广东省医学会泌尿外科分会金闸奖、广东省千百十人才工程培养对象等人才项目、“广东特支计划”教学名师领军人才、广东省杰出青年医学人才，第四届全国高校教师教学创新大赛《泌尿系统》新医科正高组一等奖。 结  论 总体而言，1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降，提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而，不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预，改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。 程必盛（通讯作者） ● 南方医科大学南方医院泌尿外科，副研究员，哈佛大学博士后。 ● 主要研究方向为泌尿系统恶性肿瘤的生物学机制、诊断与治疗，着重利用多组学技术解析肿瘤的进展、转移调控、肿瘤免疫微环境及治疗抵抗。在Cancer research、Cell death & differentiation、Nature Communications、Advanced science、Journal for ImmunoTherapy of Cancer、Cancer Letters 等权威期刊上发表SCI论文20余篇。获国家自然科学基金青年项目，广东省青年优秀人才国际培养计划等5项基金资助，参与申请国家发明专利六项，多次受邀在包括欧洲泌尿外科协会（EAU）美国泌尿外科协会（AUA）和ASCO-GU等国际会议上展示研究成果。 赵洁（通讯作者） ● 南方医科大学药学院新药筛选与成药性研究创新群体副教授，硕士生导师，“南医优秀教师”奖获得者，广东省“千百十工程”校级培养对象。 ● 长期从事中药的口服吸收机制及药效物质基础研究，主要研究方向为1.基于肠道菌群的中药配伍机制研究 2.药物调控肠脑轴治疗中枢神经系统疾病机制研究 3.基于急、慢性疾病模型发现临床前生物标记物研究。本人及团队相关研究成果在Pharmacological Research、Cell Reports Medicine等国内外权威期刊发表，主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金等省级以上课题8项，申请发明专利10项。本人指导的硕士学位论文《基于肠道菌群及肠-脑屏障研究川芎与葛根配伍治疗缺血性脑卒中的机制》被评为第二届全国药学专业学位研究生优秀学位论文。 王宗伟（通讯作者） ● 哈佛大学医学院助理教授，广州中医药大学杏林讲座教授。 ● 研究领域包括前列腺增生、前列腺癌、代谢性疾病泌尿系并发症等，近年关于良性前列腺增生药物治疗耐药机理的研究，处于国际领先水平，引领该领域的研究方向。近五年在国际主流SCI期刊发表论文15篇，其中7篇为第一或通讯作者，多篇被广泛引用。最新研究成果发表于Nature Communications (1区, IF: 15.7) 等期刊，并获邀为Nature Reviews Urology 撰写前列腺增生研究的前瞻性综述文章。主要学术任职包括：美国国立卫生研究院NIH R01基金项目评审专家；美国泌尿学会（AUA）年会摘要评审人；10余份高影响力期刊（包括 European Urology, Oncogene, npj Precision Oncology等）特邀审稿人；美国泌尿基础研究学会 (Society of Basic Urology Research, SBUR) 筹款及行业关系委员会委员；美国Serican泌尿外科学会 (Serican Academy of Urology, SAU) 年会项目委员会委员。科研经费与合作：近五年持续获得美国国立卫生研究院（NIH）科研资助，主持或共同主持多项R01项目，累计经费超过800万美元，目前主持课题经费200万美元。 更多推荐 （▼ 点击跳转） 高引文章 ▸▸▸▸ iMeta | 引用20000+，海普洛斯陈实富发布新版fastp，更快更好地处理FASTQ数据 高引文章 ▸▸▸▸ iMeta | 兰大张东组：使用PhyloSuite进行分子系统发育及系统发育树的统计分析 高引文章▸▸▸▸ iMeta | 唐海宝/张兴坦-用于比较基因组学分析的多功能分析套件JCVI iMeta封面 1卷1期 1卷2期 1卷3期 1卷4期 2卷1期 2卷2期 2卷3期 2卷4期 3卷1期 3卷2期 3卷3期 3卷4期 3卷5期 3卷6期 4卷1期 4卷2期 4卷3期 4卷4期 4卷5期 4卷6期 iMetaOmics封面 1卷1期 1卷2期 2卷1期 2卷2期 2卷3期 2卷4期 iMetaMed封面 1卷1期 1卷2期 期刊简介 “iMeta” 是由威立、宏科学和本领域数千名华人科学家合作出版的开放获取期刊，主编由中科院微生物所刘双江研究员和荷兰格罗宁根大学傅静远教授担任。目的是发表所有领域高影响力的研究、方法和综述，重点关注微生物组、生物信息、大数据和多组学等前沿交叉学科。目标是发表前10%(IF > 20)的高影响力论文。期刊特色包括中英双语图文、双语视频、可重复分析、图片打磨、60万用户的社交媒体宣传等。2022年2月正式创刊！相继被Google Scholar、PubMed、SCIE、ESI、DOAJ、Scopus等数据库收录！2025年6月影响因子33.2，中科院分区生物学1区Top，位列全球SCI期刊前千分之三(65/22249)，微生物学科2/163，仅低于Nature Reviews，学科研究类期刊全球第一，中国大陆5/585！ “iMetaOmics” 是“iMeta” 子刊，主编由中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究员和香港中文大学于君教授担任，目标是成为影响因子大于10的高水平综合期刊，欢迎投稿！ "iMetaMed"  是“iMeta” 子刊，专注于医学、健康和生物技术领域，目标是成为影响因子大于15的医学综合类期刊，欢迎投稿！ iMeta主页： http://www.imeta.science 姊妹刊iMetaOmics主页： http://www.imeta.science/imetaomics/ 出版社iMeta主页： https://onlinelibrary.wiley.com/journal/2770596x 出版社iMetaOmics主页： https://onlinelibrary.wiley.com/journal/29969514 出版社iMetaMed主页： https://onlinelibrary.wiley.com/journal/3066988x iMeta投稿： https://wiley.atyponrex.com/journal/IMT2 iMetaOmics投稿： https://wiley.atyponrex.com/journal/IMO2 iMetaMed投稿： https://wiley.atyponrex.com/submission/dashboard?siteName=IMM3 邮箱： office@imeta.science