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体内的微生物群影响着健康和疾病中的许多生物过程，目前已经确定了微生物影响宿主药物反应的几种机制。其一，体内微生物的组成会随着药物的变化而发生变化。这被称为生态失调，它会影响宿主对治疗药物的反应。其二，微生物可以改变宿主药物的可用性。其三，微生物群与宿主之间的代谢串扰可以改变宿主的生理机能，从而影响药物疗效。所有这些过程都可以改变药物的功效，因此，系统地识别哪些细菌调节哪些药物的疗效，并分析相关的机制是很有必要的。
他莫昔芬通常用于治疗ER（雌激素受体/estrogen receptor）阳性乳腺癌（1978年美国FDA批准其可用于治疗乳腺癌），以及其他雌激素依赖性疾病，如卵巢癌或子宫内膜癌[1,2]。据了解，相当大一部分ER阴性乳腺癌也对他莫昔芬有反应，其潜在的生物学特性仍有待揭示[3]。
今年9月份发表的这篇文章明确指出：他莫昔芬的毒性依赖于两种不同的剂量机制：在低剂量时，他莫昔芬减缓了ER阳性细胞的生长，但不减缓ER阴性细胞的生长。然而，在高剂量时，他莫昔芬的杀伤性不依赖于细胞是否表达ER。由于这种细胞死亡并不依赖于ER，因此可以认为它是一种脱靶效应。由于秀丽隐杆线虫不存在ER同源物，那么是否可以使用秀丽隐杆线虫来研究他莫昔芬对正常动物的脱靶毒性呢？肠道菌群对药物毒性会有何影响呢？
饲喂不同细菌产生的他莫昔芬毒性差异
在线虫L1阶段饲喂3种不同食物（大肠杆菌E. coli，水生丛毛单胞菌C. aquatica，枯草芽孢杆菌B. subtilis），以培养48小时后未能发育的线虫比例来描述他莫昔芬的毒性。通过剂量-反应曲线证实（见图1），他莫昔芬对喂食B. subtilis线虫的毒性比对喂食E. coli的动物的毒性高3个数量级以上。同时，他莫昔芬在高剂量时对线虫产生毒性，而喂食细菌极大地调节了这种毒性。
图1 他莫昔芬对线虫的毒性作用
膳食中的脂肪酸可调节他莫昔芬的毒性
此前已有研究表明，饲喂株系不同的大肠杆菌会影响线虫脂肪酸的组成，本文实验也证明了线虫的脂肪酸合成可调节他莫昔芬的毒性。那么，饲喂这三种细菌是否会使线虫产生不同的脂肪酸图谱？
作者利用GC-MS测定线虫和细菌的脂肪酸图谱，数据显示：E. coli主要含有饱和FAs（SFAs）（如：棕榈酸和硬脂酸）、环丙烷FAs（CPFAs）、单不饱和FAs（MUFAs）（如：油酸、棕榈烯酸和顺式真空酸）；C. aquatica主要含有油酸和棕榈烯酸；B. subtilis几乎只含有单甲基支链FAs（mmBCFAs）。然而，线虫的脂肪酸图谱与喂食这3种细菌的图谱并不完全一致（见图2），线虫的MUFA、mmBCFA、CPFAs含量与饮食有较强的相关性，但多不饱和脂肪酸（PUFA）含量在很大程度上并不依赖其细菌饮食的摄入。
图2 三种细菌脂肪酸图谱及喂食线虫后，线虫的脂肪酸图谱差异
随后，作者给线虫饲喂三种菌的同时添加FA混合物（FA cocktail，含等摩尔浓度的PUFAs、SFAs、MUFA），结果发现：同时饲喂C. aquatica与FA cocktail能够抑制他莫昔芬毒性，但在E. coli 和B. subtilis中添加FA cocktail进行饲喂时发现并不影响他莫昔芬的毒性。
在添加单一FAs实验中，添加MUFA比如顺式真空酸，增加了他莫昔芬对喂食E. coli线虫的毒性，而饲喂C. aquatica的线虫则不受影响。由于C. aquatica饲喂的线虫比E. coli喂养的线虫含有更多的顺式真空酸（33% vs 20%，见图2b），表明这种差异可能导致他莫昔芬的毒性增加。
添加PUFAs如α-亚油酸可降低他莫昔芬对饲喂C. aquatica线虫的毒性，饲喂E. coli的线虫不受影响。由于三种细菌饲喂的线虫中PUFAs的比例相似（见图2b），表明PUFAs与其他FAs的比值，而非PUFAs的绝对含量，对毒性的影响更大。由于添加MUFAs或PUFAs均抑制了B. subtilis的生长，因此未将其用于测试他莫昔芬对线虫的毒性调节作用（见图3）。由实验可知：脂肪酸合成相关基因的敲除增加了他莫昔芬的毒性，综合这些结果表明：膳食脂肪酸、脂肪酸合成与他莫昔芬毒性之间存在复杂的相互作用。
图3 培养基中添加MUFAs抑制B. subtilis的生长
他莫昔芬诱导不同的细胞死亡机制
脂质代谢与细胞死亡的不同机制有关，特别是细胞凋亡和铁死亡。作者发现，动物的脂肪酸生物合成和组成是他莫昔芬毒性的主要驱动因素，而这种毒性依赖于药物诱导氧化应激和脂质过氧化的潜力。另外，他莫昔芬诱发毒性的机制和程度，很大程度上受到细菌的调节，其中B. subtilis诱导他莫昔芬产生的非凋亡机制比在E. coli或C. aquatica引起的凋亡机制严重三个数量级（见图4）。B. subtilis是一种较常用的益生菌，它对使用他莫昔芬治疗的患者可能会产生一定的影响。
图4 不同细菌引发他莫昔芬产生不同的细胞死亡机制
在本篇论文的基础上仍有许多亟待解决的问题，细胞的死亡是如何与生物体的死亡相联系的呢？诱导细胞死亡机制的触发器又是什么呢？这些问题需要热衷于科研的学者们进一步去探索、解答。
参考文献
[1] Jordan, V. C. Tamoxifen: a most unlikely pioneering medicine. Nat. Rev. Drug Disco. 2, 205–213 (2003).
[2] Shagufta & Ahmad, I. Tamoxifen a pioneering drug: an update on the therapeutic potential of tamoxifen derivatives. Eur. J. Med. Chem. 143, 515–531 (2018).
[3] Manna, S. & Holz, M. K. Tamoxifen action in ER-negative breast cancer. Sign. Transduct. Insights 5, 1–7 (2016).
