众所周知的秘密:母乳喂养背后的免疫学线索
故事的起点,源于对正常人体组织的重新审视。研究人员首先将目光投向了那些尚未被癌症侵袭的健康乳腺组织。他们提出了一个大胆的假设:如果生育和哺乳真的能提供保护,那么经历过这一切的女性(经产妇,parous women),其乳腺组织的微环境是否从一开始就与未生育过的女性(未产妇,nulliparous women)有所不同?
为了验证这一想法,他们进行了一项规模宏大的分析。利用单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing)技术,他们深入剖析了来自170名健康女性、总计超过98万个乳腺细胞的基因表达图谱。这就像为每一个细胞都绘制了一张独一无二的“身份证”,让研究人员能够精确地识别和量化不同类型的细胞。
结果令人振奋。数据显示,与未生育过的女性相比,生育过的女性乳腺组织中存在着显著更高比例的免疫细胞,特别是CD3+ T细胞和CD8+ T细胞。CD8+ T细胞,通常被称为“杀手T细胞”(Killer T cells),是免疫系统中的主力“作战部队”,它们能够直接识别并消灭被病毒感染的细胞或癌细胞。
更让研究人员感兴趣的是一类特殊的CD8+ T细胞亚群,组织驻留记忆T细胞(tissue-resident memory T cells, TRM)。顾名思义,这些细胞不像其他免疫细胞那样在血液中循环巡逻,而是像“哨兵”一样,长期“定居”在皮肤、肠道、肺部等非淋巴组织中,时刻准备应对局部的威胁。分析发现,生育过的女性乳腺中,这类具有CD8+ TRM样表型(CD8+ TRM-like phenotype)的细胞数量同样显著增加。
为了让这一发现更加坚实,研究人员转向了另一种更为直接的检测方法,流式细胞术(flow cytometry)。他们收集了90名因家族遗传等原因接受预防性乳腺切除术的健康女性的组织样本,其中65位为经产妇,25位为未产妇。通过流式细胞术,可以直接对细胞进行计数和表型分析。
结果与单细胞测序的数据高度吻合。经产妇的乳腺组织中,免疫细胞的总数(CD45+细胞)、T细胞(CD3+)和杀手T细胞(CD8+)的比例都显著更高。而最引人注意的差异,再次出现在了组织驻留记忆T细胞上。通过检测其标志性蛋白CD69和CD103,研究人员发现,经产妇乳腺中的CD69+CD103+ CD8+ T细胞,即典型的TRM细胞,比例显著高于未产妇。
这些“哨兵”细胞不仅数量多,而且极其“长情”。通过对样本的深入分析,研究人员发现,这些由生育所诱导的TRM细胞,可以在女性最后一次生育后的超过30年里,依然稳定地存在于乳腺组织中。这份“免疫记忆”,其持久性远超想象。
至此,第一块拼图已经就位:生育,尤其是完整的孕产过程,会在女性乳腺中“部署”一支由CD8+ T细胞,特别是组织驻留记忆T细胞组成的、持久存在的免疫军队。
但这支军队究竟是何方神圣?它们与其他部位的T细胞有何不同?研究人员进一步分离出了这些“乳腺原住民”T细胞,并对其进行了基因表达分析,发现它们拥有一套独特的“分子程序”,包含347个差异表达的基因,研究者将其命名为“经产妇乳腺相关TRM特征”(Parous breast-associated TRM signature, PB-TRM signature)。
一个激动人心但又充满挑战的图景浮现了出来。长久以来被认为主要受激素调控的乳腺,原来还隐藏着这样深刻的免疫重塑。那么,这支被母爱“召唤”而来的免疫大军,真的是那道抵御癌症的“防火墙”吗?抑或,它们只是历史的见证者,与癌症的发生并无直接关联?要回答这个问题,静态的人体组织观察是远远不够的,研究人员需要一个能够动态模拟整个过程的生命系统。于是,他们将目光转向了小鼠模型。
模拟“母爱”的旅程:小鼠模型揭示的因果链条
进入小鼠的世界,研究人员得以像导演一样,精巧地控制和观察生命进程的每一个环节。为了模拟人类的生育和哺乳经历,他们巧妙地设计了三组实验小鼠:
1. “处女鼠”组(virgin):从未经历过怀孕和生育的成年雌鼠,作为基线对照。
2. “完整哺乳”组(d28-inv):经历过正常怀孕、分娩,并进行了长达21天的完整哺乳。在幼鼠断奶后,其乳腺会经历一个名为“复旧”(involution)的生理过程,逐渐恢复到接近怀孕前的状态。研究人员在复旧完成后的第28天(d28-inv)进行检测。这组小鼠模拟了经历过完整孕育和哺乳周期的女性。
3. “强制断奶”组(d10-FW):这组是整个实验设计的点睛之笔。小鼠在分娩后的12-24小时内,其幼崽就被移走,进行强制断奶。这样,母鼠的乳腺虽然经历了怀孕的准备,却没有真正进入泌乳高峰期,而是提前开始了复旧过程。研究人员在第10天(d10-FW)进行检测。这组小鼠帮助研究人员区分:乳腺中的免疫变化,究竟是怀孕本身引起的,还是必须经历完整的“怀孕-哺乳-复旧”循环才能触发?
对这三组小鼠的乳腺脂肪垫(mammary fat pad, MFP)进行免疫分析后,一幅清晰的图景展现在眼前。
与处女鼠相比,“完整哺乳”组(d28-inv)小鼠的乳腺组织中,CD8+ T细胞的数量显著升高,其各类亚群,包括表达CD69+CD103-和CD69+CD103+(TRM细胞)的细胞,都出现了明显的富集。这一现象不仅在常用的C57BL/6品系小鼠中得到验证,在另一种BALB/c品系小鼠中也同样存在,证明了这不是某个特定品系独有的现象。
而关键的“强制断奶”组(d10-FW)呢?它们乳腺中的CD8+ T细胞和TRM样细胞数量,与处女鼠相比并无显著差异。
这个对比结果传递了一个无比清晰的信号:仅仅怀孕是不够的,必须经历一个完整的哺乳和复旧周期,才能在乳腺组织中有效地招募和维持一支强大的CD8+ T细胞军队。这也从机制上解释了为何流行病学研究中,母乳喂养的保护作用似乎比单纯生育更为显著,尤其是在预防侵袭性更强的三阴性乳腺癌(Triple-negative breast cancer, TNBC)方面。
免疫军队已经集结,现在是检验其战斗力的时候了。研究人员将一种源于乳腺的、能表达卵白蛋白(ovalbumin, OVA)作为模型抗原的TNBC肿瘤细胞(AT3-OVA),注射到了这三组小鼠的乳腺脂肪垫中,模拟肿瘤的发生。
接下来的肿瘤生长曲线,为之前的免疫细胞数据提供了最有力的功能性注解:在处女鼠和“强制断奶”组小鼠体内,肿瘤都迅速生长。然而,在“完整哺乳”组小鼠体内,肿瘤的生长受到了显著的抑制,最终形成的肿瘤体积也远小于其他两组。
为了确保这一保护效应不是因为OVA这个外源抗原的特殊性,研究人员还使用了另一种不含任何工程化抗原的乳腺癌细胞系(D2A1),在BALB/c小鼠中重复了实验,得到了完全一致的结果:经历完整哺乳和复旧的小鼠,对乳腺癌的生长具有天然的抵抗力。
伴随着肿瘤被抑制,研究人员在“完整哺乳”组小鼠的肿瘤微环境中,也确实观察到了更多的CD8+ T细胞浸润,包括能够特异性识别OVA抗原的T细胞和TRM样细胞。
至此,一个完整的因果链条似乎已经浮现:完整的“怀孕-哺乳-复旧”周期 -> 乳腺中CD8+ TRM细胞的积累 -> 对后续发生的乳腺肿瘤产生抑制作用。
这似乎已经是一个非常完美的故事了。但对于研究人员来说,相关性不等于因果性。T细胞数量的增多和肿瘤的缩小同时发生,但这是否意味着前者就是后者的原因?有没有可能,是其他一些未知的因素(比如组织结构、代谢状态的改变)在抑制肿瘤,而T细胞的增多只是一个无关的“副产品”?
为了回答这个直击核心的问题,研究人员设计了一系列巧妙的实验,旨在“拆解”这道由T细胞构建的“防火墙”,看看它究竟是守护者,还是旁观者。
拆解“防火墙”:T细胞是守护者,还是旁观者?
要证明T细胞是“因”而非“果”,最直接的方法就是:把它拿掉,看看会发生什么。
于是,研究人员对那些本应受到保护的“完整哺乳”组(d28-inv)小鼠,在注射肿瘤细胞之前,使用了特异性的抗体,分别清除了它们体内的CD8α+或CD8β+ T细胞。这相当于在战斗打响前,直接解散了这支精锐的“杀手T细胞”部队。
结果是决定性的。一旦CD8+ T细胞被清除,原本显著的肿瘤抑制效应瞬间消失了。这些“完整哺乳”组小鼠体内的肿瘤,开始像在处女鼠体内一样疯狂生长。这个结果有力地证明了,CD8+ T细胞并非可有可无的“旁观者”,而是介导这种生育相关保护作用的核心执行者。没有它们,这道“防火墙”便不复存在。
“拆除”实验大获成功,那么“重建”呢?研究人员又进行了一项更为巧妙的实验。他们使用了一种名为RAG2-/-γc-/-的小鼠,这种小鼠由于基因缺陷,先天就没有任何T细胞、B细胞和NK细胞,其免疫系统是一张“白纸”。
研究人员首先将能够识别肿瘤OVA抗原的特异性CD8+ T细胞(OT-I细胞),通过“过继转移”(adoptive transfer)的方式,“植入”到处女状态的RAG2-/-γc-/-小鼠体内。然后,让这些小鼠经历交配、怀孕和完整的哺乳复旧周期。最后,再用AT3-OVA肿瘤细胞对它们进行攻击。
奇迹发生了。在这些免疫系统本是“空白”、但被“预装”了T细胞并经历了完整孕产周期的小鼠中,研究人员再次观察到了显著的肿瘤抑制效应!相比之下,同样接受了T细胞但没有经历孕产周期的RAG2-/-γc-/-处女鼠,则无法抑制肿瘤的生长。
这个实验的意义非同凡响。它说明,后天获得的、针对特定抗原的T细胞,可以通过孕产周期的洗礼,被有效地招募到乳腺组织中,形成一道坚固的防线。这个过程就像是一次系统性的免疫“军事演习”,让身体学会了如何在乳腺这个特殊的“战场”上部署和维持一支高效的防御力量。
现在,最后一个机制层面的问题摆在了面前:这道“防火墙”是完全依靠“本地驻军”(TRM细胞),还是也需要“中央援军”(从淋巴结等处新招募的T细胞)的支援?
为了解答这个问题,研究人员使用了一种名为FTY720的药物。这种药物可以“锁住”淋巴结的出口,阻止其中的T细胞进入血液循环,从而切断了对乳腺组织的“增援”。他们对“完整哺乳”组的小鼠使用了FTY720,然后再注射肿瘤细胞。
结果再次印证了免疫系统的协同作战是多么重要。在T细胞的“援军”被切断后,肿瘤保护作用同样丧失了。这表明,生育和哺乳所建立的保护机制是双重保险的:
1. 它在乳腺组织中预先部署了一批组织驻留记忆T细胞作为“哨兵”,它们能够快速识别威胁并发起第一波攻击。
2. 同时,它也优化了乳腺组织的微环境,使其在面临肿瘤挑战时,能够更有效地从全身循环中招募新的、肿瘤特异性的T细胞“援军”,共同投入战斗。
这本地与外援的精妙配合,共同构筑了这道坚不可摧的免疫防线。至此,从小鼠模型中,研究人员已经清晰地描绘出了“生育/哺乳 -> T细胞驻留 -> 肿瘤免疫监视增强”的完整生物学通路。
然而,小鼠毕竟不是人。那么,这套在小鼠身上被完美验证的“免疫遗产”理论,能否在真实世界的人类乳腺癌患者身上,找到对应的证据呢?
从实验室到临床:“免疫遗产”如何改写患者的命运
带着从基础研究中获得的深刻洞见,研究人员将目光重新投向了临床。他们分析了两个独立的大型人类乳腺癌队列,试图在真实的患者数据中,寻找那份“免疫遗产”留下的印记。
第一个是马来西亚乳腺癌研究队列(MyBrCa),包含了934名早期乳腺癌患者的详细临床病理和基因组信息。研究人员聚焦于其中的三阴性乳腺癌(TNBC,在分子分型上常表现为“基底样”basal-like特征)患者。利用基因表达数据,他们计算了每个肿瘤样本的“免疫浸润评分”(ESTIMATE immune infiltrate score),这个分数可以反映肿瘤组织中免疫细胞的丰富程度。
分析结果与小鼠模型的预测惊人地一致。与未生育过的TNBC患者相比,生育过的患者,其肿瘤组织中的免疫浸芬评分显著更高。而在生育过的女性中,有过母乳喂养史的患者,其免疫评分又比没有喂养史的更高。
更进一步,研究人员检测了他们在健康乳腺组织中发现的那个独特的“PB-TRM特征”基因集,在这些肿瘤样本中的表达情况。结果发现,无论是在“经产妇 vs 未产妇”的比较中,还是在“哺乳 vs 非哺乳”的比较中,这个代表着“免疫遗产”的基因特征,都在经产妇和哺乳女性的肿瘤中显著富集。
免疫细胞去哪儿了?它们都聚集到了肿瘤里。通过对肿瘤切片的免疫组化染色,研究人员可以直接“看到”CD3+和CD8+ T细胞在肿瘤组织中的密度。结果显示,有过母乳喂养史的女性,其肿瘤内的CD8+ T细胞密度显著更高。
所有的证据都指向同一个结论:在人类中,生育和哺乳确实能够重塑肿瘤的免疫微环境,让更多的T细胞战士涌入“战场”。
那么,这些多出来的T细胞,真的能改变患者的命运吗?
为了回答这个终极问题,研究人员分析了第二个队列——一个包含了270名携带遗传性致病突变、被诊断为激素受体阴性乳腺癌的澳大利亚女性队列。这些患者都有过至少一次完整的孕产经历,并且有详细的母乳喂养史和长期生存随访数据。
在对年龄、肿瘤分期等已知的预后因素进行校正后,一个惊人的结果浮现了:有过母乳喂养史的患者,其在确诊乳腺癌后的总生存期(Overall Survival, OS)显著长于没有母乳喂养史的患者。
具体的数据是什么呢?风险比(Hazard Ratio, HR)为0.39。这意味着,在控制了其他变量后,母乳喂养这一行为,与患者死亡风险降低约61%相关联!此外,他们还发现,母乳喂养的时间越长,患者肿瘤组织中的淋巴细胞浸润水平也越高。
从实验室的基础机制,到临床患者的生存获益,这条证据链至此完美闭环。研究人员不仅证实了母乳喂养的保护作用真实存在,还清晰地揭示了其背后的免疫学逻辑。这份由为人母的经历所馈赠的“免疫遗产”,真真切切地在改写着一部分女性患者的命运。
我们还能从中学到什么?
这项发表在《自然》上的研究,其意义远不止于为“母乳喂养能防癌”这一古老认知提供了坚实的科学背书。它为我们思考癌症的预防、免疫系统的功能,乃至生命的节律,都带来了全新的启示。
首先,它重塑了我们对癌症预防的理解。传统的癌症预防,更多地聚焦于“避免”,比如避免接触致癌物、避免不健康的生活方式。而这项研究则揭示了“主动构建”的重要性。它告诉我们,在正常生理过程中,比如青春期、怀孕、哺乳,我们的身体组织会经历深刻的免疫重塑。维持这种“生理性免疫健康”(physiological immune health),本身就是一种强大的癌症预防策略。生育和哺乳,正是大自然赋予女性的一次在乳腺组织中主动构建强大免疫防御体系的机会。
其次,它为肿瘤免疫治疗提供了新的思考维度。近年来,以PD-1/PD-L1抑制剂为代表的免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors)在乳腺癌,特别是TNBC的治疗中取得了巨大成功。这类药物的作用机制,就是“解放”已经被肿瘤“束缚”的T细胞,恢复它们的杀伤功能。那么,一个自然而然的推论是:如果一名TNBC患者因为有过生育和哺乳史,其肿瘤中本身就富含T细胞(即所谓的“热肿瘤”),她是否会对免疫治疗产生更好的响应?这项研究强烈暗示了这一点。未来的临床试验,或许应该将患者的生育史和哺乳史作为一个重要的分层因素来考虑,这可能有助于我们更精准地筛选出免疫治疗的优势人群。
再者,这项研究也提醒我们,生命科学的探索充满了未知与敬畏。乳腺,这个在传统观念中主要受内分泌激素调控的器官,其内部竟然还上演着如此复杂而深刻的免疫大戏。这提示我们,每一个组织、每一个器官,都可能是一个远比我们想象的更为复杂的生态系统,是内分泌、免疫、代谢、微生物等多个系统相互交织、共同作用的结果。
当然,该研究也引出了一系列新的问题。比如,这些被孕产周期所招募的T细胞,它们最初识别的抗原是什么?是来自乳汁中的某些成分,还是复旧过程中凋亡细胞释放的“自身”抗原?这种保护作用是否也同样存在于雌激素受体阳性(ER+)的乳腺癌中?不同族裔的女性,其“免疫遗产”的强度和形式是否有所不同?这些问题,都将是未来研究者们继续探索的方向。
生命中最深刻的生理体验,往往蕴含着最深奥的生物学智慧。解码这些智慧,不仅能让我们更深刻地理解生命本身,更能为我们对抗疾病,带来无限的光明与希望。
参考文献