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SCI 19 April 2025 Diet-microbiome interactions in cancer （IF: Cancer Cell, 48.8）
Diet impacts cancer in diverse manners. Multiple nutritional effects on tumors are mediated by dietary modulation of commensals, residing in mucosal surfaces and possibly also within the tumor microenvironment. Mechanistically understanding such diet-microbiome-host interactions may enable to develop precision nutritional interventions impacting cancer development, dissemination, and treatment responses. However, data-driven nutritional strategies integrating diet-microbiome interactions are infrequently incorporated into cancer prevention and treatment schemes. Herein, we discuss how dietary composition affects cancer-related processes through alterations exerted by specific nutrients and complex foods on the microbiome. We highlight how dietary timing, including time-restricted feeding, impacts microbial function in modulating cancer and its therapy. We review existing and experimental nutritional approaches aimed at enhancing microbiome-mediated cancer treatment responsiveness while minimizing adverse effects, and address challenges and prospects in integrating diet-microbiome interactions into precision oncology. Collectively, mechanistically understanding diet-microbiome-host interactomes may enable to achieve a personalized and microbiome-informed optimization of nutritional cancer interventions. 饮食以多种方式影响癌症。许多营养物质对肿瘤的作用是通过调节共生菌群实现的，这些菌群不仅存在于黏膜表面，也可能存在于肿瘤微环境中。从机制上理解这种饮食-微生物组-宿主的相互作用，将有助于开发精准营养干预策略，从而影响癌症的发生、扩散及治疗反应。然而，目前基于数据整合饮食-微生物组相互作用的营养策略却很少被纳入癌症预防和治疗方案。本文探讨了饮食结构如何通过特定营养素和复合食物对微生物组的作用，进而影响癌症相关进程；强调了限时进食等饮食时机因素如何调控微生物组功能以干预癌症及其治疗；综述了现有及实验性营养干预方法，这些方法旨在增强微生物组介导的癌症治疗反应，同时减少不良反应；并探讨了将饮食-微生物组相互作用整合到精准肿瘤学中的挑战与前景。总体而言，从机制层面解析饮食-微生物组-宿主相互作用，或将实现个性化、微生物组信息化的癌症营养干预优化。 1. 饮食成分与微生物组在癌症中的作用 - 碳水化合物与纤维： - 高糖饮食（尤其是加工食品中的果糖）可能促进肿瘤生长，而**复杂碳水化合物和膳食纤维**通过微生物发酵产生短链脂肪酸（SCFAs），具有抗炎和抗癌作用。 - 纤维（如菊粉）可增强免疫治疗效果，但也可能在某些情况下促进炎症，具体效果取决于个体微生物组构成。 - 脂肪： - 饱和脂肪和反式脂肪通过诱导慢性炎症和微生物组失调（如增加脂多糖产生菌）增加结直肠癌等风险。 - 不饱和脂肪（如Omega-3）可能通过增加益生菌（如双歧杆菌）和减少炎症标志物发挥保护作用。 - 蛋白质： - 红肉和加工肉类中的杂环胺（HCAs）和血红素可能通过微生物代谢生成致癌物（如亚硝胺），增加结直肠癌风险。 - 植物蛋白和鱼类与较低癌症风险相关，可能通过调节微生物代谢（如色氨酸途径）影响免疫反应。 - 矿物质与维生素： - 高盐饮食可能通过改变微生物组（如增加双歧杆菌）抑制黑色素瘤，但也可能促进肝纤维化。 - 人工添加剂（如乳化剂、甜味剂）可能破坏微生物平衡，间接影响癌症风险。 2. 饮食时间与微生物组的昼夜节律 - 限时进食（TRE）和禁食模拟饮食（FMD）： - 通过调节微生物组的昼夜节律，可能抑制肿瘤生长并增强化疗、放疗和免疫治疗的疗效。 - 短期禁食可减少治疗副作用（如肠道毒性），但长期限制需考虑患者耐受性。 3. 疾病背景下的饮食-微生物组相互作用 - 肥胖：肥胖相关微生物组失调（如SCFAs减少、促炎菌增加）通过慢性炎症和代谢紊乱促进肝癌、乳腺癌等。 - 代谢功能障碍相关脂肪肝病（MASLD）：高脂高糖饮食与微生物组改变（如肠球菌易位）共同驱动肝纤维化和肝癌。 - 炎症性肠病（IBD）：西方饮食促进致病菌（如产肠毒素拟杆菌）增殖，增加结直肠癌风险。 4. 癌症治疗中的微生物组调控 - 化疗与放疗：微生物代谢产物（如SCFAs、3-IAA）可增强药物敏感性或减轻毒性，但丁酸盐可能抑制放疗的T细胞应答。 - 免疫治疗：特定微生物（如阿克曼菌）和饮食干预（如高纤维、高盐）可增强PD-1/CTLA-4抑制剂疗效，抗生素可能削弱效果。 - 手术：术前膳食纤维摄入改善术后愈合，而高脂饮食可能促进术后复发（如胶原酶产生菌增殖）。 5. 挑战与未来方向 - 研究局限性：多数证据为相关性，需更多因果性研究（如无菌动物模型、粪菌移植实验）。 - 个体差异：微生物组和宿主遗传的异质性导致饮食干预效果不一，需开发个性化营养策略。 - 技术发展：利用AI整合饮食、微生物组和宿主数据，结合代谢组学/蛋白组学解析机制。 - 临床转化：推动精准益生菌、代谢产物补充及微生物靶向疗法（如噬菌体联合治疗）。 核心结论 饮食通过调控微生物组的结构与功能，深刻影响癌症的发生、进展及治疗反应。未来需结合多组学技术和临床试验，开发基于微生物组的个性化饮食干预方案，以优化癌症预防和治疗效果。
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