STTT：上海交大联合武汉大学揭示乳腺「肉芽肿」成因，元凶竟是这个菌！

来源：丁香学术

肉芽肿性小叶性乳腺炎（Granulomatous lobular mastitis , GLM）是一种非哺乳期炎症性乳腺炎，曾被认为是罕见的乳腺疾病，但近年来，特别是在中国和地中海地区，病例报道日益增多。GLM 的症状包括乳房触痛、肿块、脓肿、皮肤改变和剧烈疼痛等，病程漫长且易于反复发作 ¹。此外，GLM 患者罹患乳腺癌的风险增高 ²。自 1972 年 GLM 被确认为一种独立疾病以来 ³，其病因一直未有明确结论。前期研究认为 GLM 可能与自身免疫、细菌感染、精神障碍、创伤和高催乳素血症等多种因素相关 ⁴。由于病因不明，临床上缺乏明确的治疗指南，激素、抗生素、手术等治疗方法的疗效存在争议 ⁴，且患者复发率高达 24.8% ⁵。

2024 年 10 月 21 日，上海交通大学刘天罡教授、邓子新院士、刘然副研究员及武汉大学人民医院陈创主任等在 Signal Transduction and Targeted Therapy 上发表了题为 Corynebacterium parakroppenstedtii secretes a novel glycolipid to promote the development of granulomatous lobular mastitis 的研究论文，指出大部分 GLM 患者的病因是由副克氏棒状杆菌 C. parakroppenstedtii 感染所致，并阐明了该细菌通过分泌一种新型糖脂导致 GLM 的发生和发展。研究团队还提出了针对 GLM 的治疗和预防方案。

研究团队通过对 GLM 患者乳腺组织进行 16s rRNA 测序和生物信息学分析，发现 C. kroppenstedtii-like 细菌（包括 C. parakroppenstedtii 在内的多个菌株）是 GLM 中的特征微生物。随后，研究者根据科赫法则，从 GLM 患者的脓液中分离出 C. kroppenstedtii-like 菌株（图 1a），并经全基因组测序确认为 C. parakroppenstedtii（图 1b）。通过在大鼠模型中进行乳腺感染实验，研究者观察到感染后的大鼠乳腺组织出现了典型的 GLM 病理特征（图 1d），同时伴随着大鼠血液中炎症因子 IL-6 的上调（图 1e）和乳腺组织中的 IL-6 和 TNF-α 的上调（图 1f）。感染 C. parakroppenstedtii 后的大鼠所有的特征均与 GLM 患者一致，且在呈现病理状态的大鼠乳腺组织中成功再次分离了 C. parakroppenstedtii。随后，研究者再次从 GLM 患者的脓液中分离了 3 株 C. parakroppenstedtii 以及从菌种保藏中心获取了 1 株来源于阴道分离的 C. parakroppenstedtii，大鼠动物实验证明这些菌株均能引起 GLM 表型（图 1 g）, 由此确认了 C. parakroppenstedtii 能够引起 GLM 的发生。

图 1. C. parakroppenstedtii 引起 GLM 的发生

进一步的抗生素敏感性测试显示，C. parakroppenstedtii 对甲硝唑、克林霉素等常用抗生素具有耐受性，但对庆大霉素和利福平敏感。回顾性研究也表明，治疗方案中包含利福平或庆大霉素的 GLM 患者，在 1.5 至 2 年的随访期内未出现复发，而未采用这些抗生素治疗的患者则有较高复发率。 

随后，研究者试图调查 C. parakroppenstedtii 中的致病因子，然而，通过基因组预测并未发现跟已知致病因子相似的基因。因此，研究者回归临床进行观察，发现 70% GLM 患者临床检验中表现出血清铁含量降低的情况（图 2a），随后通过大鼠感染实验证实 C. parakroppenstedtii 感染会造成大鼠缺铁现象（图 2bc）。因此，研究者怀疑 C. parakroppenstedtii 分泌可以螯合铁离子的化合物造成宿主体内铁水平降低。随后通过类似天然产物系统分离的方法，从 C. parakroppenstedtii 的发酵液中分离出了可能具备铁螯合能力的化合物（图 2d），经过核磁鉴定该化合物结构为一种新型糖脂，研究者将其命名为 corynekropbactin (图 2e)。随后一系列体外实验证明该化合物还具有破坏乳腺细胞、抑制乳酸菌等细菌生长、并引起炎症因子白细胞介素 6（IL-6）上调的功能。因此该化合物是该菌的致病因子之一。

图 2. C. parakroppenstedtii 的致病因子 corynekropbactin

随后，研究者对所有可获得的 C. kroppenstedtii-like 菌株的全基因组数据进行全基因组水平的分类后，发现所有菌株可分为 5 种，但所有报道来源于 GLM 或者乳腺炎病人的菌株均属于 C. parakroppenstedtii 或 C. pseudokroppenstedtii, 且前者比例高达 88%。此外，本研究进行的 62 个 GLM 患者标本测序数据中，50 个样本的测序数据中均能检测到 C. kroppenstedtii-like 细菌。这些结果说明 C. parakroppenstedtii 在 GLM 患者中可能普遍流行。

通过对 C. parakroppenstedtii 的全基因组分析，研究团队发现该菌株缺乏脂肪酸合成的完整基因，需依赖外源脂肪酸生存，而乳腺组织能够提供其生长所需的所有养分。由于乳腺跟内衣直接接触，研究者怀疑内衣可能是该菌的传播途径之一。随后，模拟洗衣方式发现，C. parakroppenstedtii 可被洗衣液、消毒液、高温（烘干）、紫外线（阳光晾晒）很好地杀灭。但如果使用肥皂洗涤且阴干的方式，若此过程有肥皂残留，它反而会利用残留的脂肪酸盐作为养分生长，从而增加感染乳腺的风险。因此，采用合理的洗衣方式会减少 C. parakroppenstedtii 感染乳腺的机率，可作为预防措施之一。

根据本研究结果，研究团队推测 C. parakroppenstedtii 受乳房中的脂肪酸吸引在乳腺定植，定植时分泌 Corynekropbactin，可能发挥螯合铁、破坏乳腺细胞、抑制其他定植菌生长、引起炎症因子 IL-6 上调的功能，进而导致 GLM 的形成和发展（图 3）。研究者建议在今后的临床治疗中，临床医生应根据患者体内炎症因子和铁含量的变化（这两个指标有望作为 GLM 的生物标记物），初步判断患者是否患有 GLM，然后使用灵敏度更高的 PCR 或纳米孔靶向测序等方式来鉴定感染菌是否为 C. parakroppenstedtii。如果确认病原体是 C. parakroppenstedtii，可使用合适的抗生素（如利福平）进行针对性治疗。

图 3. C. parakroppenstedtii 感染导致的 GLM 发生的假说

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这项研究突破了困扰半个多世纪的临床难题，为 GLM 患者的诊断、治疗和预防提供了重要的科学依据。上海交通大学刘然副研究员为本文第一作者，上海交通大学刘天罡教授、邓子新院士及武汉大学人民医院陈创主任为本文共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学技术学会青年人才托举工程、上海交通大学、武汉大学、武汉大学人民医院等支持，以及中山大学李文均教授、刘兰博士在菌株分类上的帮助。

参考文献：（上下滑动查阅）

1. Pala EE, et al. Granulomatous mastitis: A clinical and diagnostic dilemma. Turk. Patoloji. Derg. 38, 40-45 (2021).

2. Chang CM, Lin MC, Yin WY. Risk of breast cancer in women with non-lactational mastitis. Sci. Rep. 9, 15587 (2019)

3. Kessler E, Wolloch Y. Granulomatous mastitis: a lesion clinically simulating carcinoma. Am. J. Clin. Pathol. 58, 642-646 (1972).

4. Yuan QQ, et al. Management of granulomatous lobular mastitis: an international multidisciplinary consensus (2021 edition). Mil. Med. Res. 9, 20 (2022).

5. Azizi A, et al. Idiopathic granulomatous mastitis: Management and predictors of recurrence in 474 patients. Breast J. 26, 1358-1362 (2020).