具核梭杆菌与肿瘤相关性的研究进展*

连一帆 任建林 许鸿志#

厦门大学附属中山医院消化内科1(361004) 厦门大学医学院微生态研究院2

已有研究表明肠道菌群数量与人体细胞总数相当，高达1013个[1]。由于其能影响人体内环境稳态的复杂多样的生物学功能，因而被喻为人类第二基因组[2]。新进研究表明肠道菌群紊乱与多种肿瘤的发生、发展密切相关[3-4]。其中，广泛存在于人体胃肠道内的革兰阴性专性厌氧菌具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)是在肿瘤发生、发展中生物学作用较为明确的致病菌[3-4]。本文就具核梭杆菌在各种肿瘤发生、发展中的作用及其潜在机制作一综述。

一、具核梭杆菌概述

具核梭杆菌为革兰阴性杆菌，属梭杆菌属，在人体和动物中具有相似的致病机制[5]。根据基因型和表型差异，具核梭杆菌可分为5个亚型，即FNn、FNp、FNf、FNv和FNa[6]。既往研究发现具核梭杆菌广泛定植黏附于口腔和胃肠道内，曾一度被认为是人体正常菌群之一[7]。近年来，由于其在口腔和全身感染性疾病中的检出率增高并证实参与了肿瘤的发生、发展，具核梭杆菌由此被认定为具有毒性的条件致病菌[8]。典型的具核梭杆菌在显微镜下呈细长纺锤形，菌体两端有锐利的尖端[9]。具核梭杆菌最早在牙周疾病中被发现，是牙周炎的主要致病菌之一[10]。其可黏附于口腔、迁延并定植于肠道，通过分泌多种黏附素从而增强宿主细胞能量代谢、增殖、侵袭迁移的能力。具核梭杆菌产生的内毒素可抑制机体免疫应答，促发炎症微环境作用[11]。此外，具核梭杆菌可侵袭至深层病变组织，与其他致病菌共聚集，产生协同作用，破坏机体菌群的平衡状态，加速疾病进程，与结直肠癌、胃癌、食管癌、口腔癌等各种肿瘤的发生、发展密切相关[12]。

二、具核梭杆菌与结直肠癌

结直肠癌是全世界范围内最为常见的恶性肿瘤之一。尤其在中国，近年由于西式饮食的流行，结直肠癌的发病率和致死率明显增高。据国家癌症中心统计数据显示，每年结直肠癌新发病例高达37.6万例，死亡人数达19.1万[13]。早在2012年，国外多项研究[14-15]通过全基因组测序分析发现，与正常结直肠黏膜组织相比，结直肠癌黏膜组织中具核梭杆菌显著富集，并与淋巴结转移密切相关。Mima等[16]对1 069例结直肠癌组织中具核梭杆菌DNA表达进行分析发现，结直肠癌黏膜组织中可见高丰度具核梭杆菌，且与患者的不良预后有关。Suehiro等[17]的研究对粪便中具核梭杆菌DNA丰度进行检测，结果显示结直肠腺瘤/原位癌以及结直肠癌患者粪便中的具核梭杆菌丰度明显高于正常对照，有望作为日本人群结直肠肿瘤筛查的生物学标志物。分子机制研究[18]显示具核梭杆菌分泌的黏附素FadA可与宿主E-钙黏蛋白(E-cadherin)结合，激活β-catenin信号通路，从而促进结直肠癌的发生、发展。结直肠癌患者临床产生化疗耐药是造成疾病复发和不良预后的主要因素之一。Yu等[8]的研究发现具核梭杆菌可通过靶向触发TLR4/MYD88先天性免疫信号通路来活化肿瘤细胞自噬，继而导致结直肠癌发生耐药，miR-4802和miR-18a*在调节这一系列分子信号通路中发挥重要作用。另一项研究[19]显示，结直肠癌细胞株与具核梭杆菌共培养后，其细胞增殖和侵袭能力显著增强，进一步分子机制研究发现具核梭杆菌增强结直肠癌恶性表型是通过激活TLR4/MYD88/NF-κB/miR-21信号通路而实现的。此外，Bullman等[20]的研究发现，具核梭杆菌及其共聚细菌(包括拟杆菌属、硒单胞菌属和普雷沃菌属)不仅定植于结直肠癌原发灶，还能随肿瘤发生远处转移而播散到肝脏转移灶中。进一步给予具核梭杆菌阳性的结直肠癌小鼠模型喂饲甲硝唑(一种能抑制具核梭杆菌的抗菌药物)，肿瘤生长受到明显抑制。尽管大多数证据表明具核梭杆菌可促进结直肠癌的发生、发展，但Repass等[21]的研究利用qPCR法检测结直肠癌组织、癌旁正常组织和健康对照组织中具核梭杆菌DNA丰度，结果显示仅25%的结直肠癌组织中检测到具核梭杆菌，且与癌旁正常组织相比并无明显差异。

三、具核梭杆菌与口腔癌

口腔癌是发生在口腔内恶性肿瘤的总称，90%以上属鳞状上皮细胞癌[22]。近年来，口腔癌的发病年龄逐渐年轻化，且女性患者明显增加。据统计，全世界口腔癌每年新发病例为35～40万[23]。已有研究[24]表明口腔微生物组在维持正常口腔生理环境中发挥重要作用，口腔微生物群落中具核梭杆菌丰度随口腔鳞状细胞癌进展而显著增加，而链球菌、嗜血杆菌、卟啉单胞菌和放线菌数量随着癌症进展而明显减少。此外，口腔鳞状细胞癌深层组织中同样能检测到具核梭杆菌富集[25]。具核梭杆菌还可协同其他口腔致病菌集聚，释放炎症刺激因子和内毒素，进一步上调细胞因子如IL-1、IL-8、IL-10、TNF-α和趋化因子的表达，诱导炎-癌转化途径，被认定为口腔癌发生、发展的关键致病菌[7,26-27]。具核梭杆菌的细胞壁提取物可诱导宿主细胞产生IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8、MMP-9、MMP-13等细胞炎症因子[7,26-28]。而MMP-9、MMP-13可能是治疗口腔癌的潜在靶点[7,29]。由此可见，正常人口腔中存在具核梭杆菌定植，在口腔癌的发生、发展中具核梭杆菌的丰度明显增多，并能协同其他致病菌富集于病变部位，加速疾病进程。

四、具核梭杆菌与食管癌

食管癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，每年新发病例和死亡人数均位居前列[13]。近年研究结果表明食管微生态参与了食管癌的发生、发展过程。一项研究[30]发现包括具核梭杆菌在内的某些革兰阴性菌群的富集可能与胃食管反流病的发生有关，并可促进Barrett食管甚至食管腺癌的发生。Elliott等[31]对86例食管黏膜16S rRNA基因扩增子进行测序，结果显示与正常食管黏膜相比，食管癌黏膜的微生物多样性明显降低，且癌组织中具核梭杆菌富集。2011年波兰一项病例报道显示，1例食管癌合并化脓性心包炎患者的心包积液中检出了拟杆菌和具核梭杆菌，说明定植于口腔和肠道的菌群可迁延至患者心包积液中[32]。Yamamura等[33]的研究运用qRCR法检测325例食管癌黏膜组织中具核梭杆菌DNA含量，结果显示其丰度显著高于癌旁正常黏膜组织；且食管癌组织中具核梭杆菌DNA阳性与肿瘤临床分期和患者不良预后相关；KEGG通路分析显示肿瘤细胞因子相关通路明显活化，具核梭杆菌可能通过激活趋化因子CCL20促进肿瘤侵袭转移。由此可见，具核梭杆菌在食管癌发生、发展过程中发挥致癌作用，但相关分子作用机制仍需进一步探究。

五、具核梭杆菌与胃癌

幽门螺杆菌(Helicobacterpylori, Hp)介导的慢性炎症在胃癌发生、发展中的作用已被广泛认可[34]。但部分胃癌患者Hp为阴性，提示在胃癌发生、发展过程中可能存在其他致病菌。日本一项研究[35]采用qPCR法检测20例胃癌组织中具核梭杆菌DNA丰度，结果显示其阳性率约为10%，低于食管癌(20%)、结直肠癌(45%)的检出率。具核梭杆菌分泌的Fap2 Gal-GalNAc凝集素可特异性识别结直肠癌组织Gal-GalNAc抗原并进一步富集至病变部位。Abed等[36]的研究发现在胃癌组织中Gal-GalNAc抗原高表达，提示胃癌可趋化具核梭杆菌富集并影响疾病进展。一项研究[37]对9例胃炎上皮黏膜、7例胃黏膜肠化生和11例胃癌黏膜标本的16S rRNA基因扩增子进行测序，结果显示梭状芽孢杆菌、具核梭杆菌和乳酸杆菌在胃癌患者中显著富集，进一步行ROC曲线分析显示具核梭杆菌联合其他两株致病菌(C.colicanis、F.canifelinum)诊断胃癌的敏感性高达100%，特异性约为70%。今后仍应进一步扩大样本量研究具核梭杆菌丰度诊断胃癌的价值，并联合其他致病菌来提高诊断胃癌的特异性。

六、具核梭杆菌与其他肿瘤

有研究指出，具核梭杆菌在头颈部肿瘤、胰腺癌、膀胱癌和乳腺癌的发生演进过程中可能发挥致癌因素的作用[7]。国外一项回顾性研究[38]纳入了22例菌血症患者，具核梭杆菌是其中17例患者的惟一感染病原体。7例(31.8%)被诊断为癌症，包括食管癌3例，恶性血液病、胃肠道间质瘤、黑色素瘤和乳腺癌各1例。肿瘤及其放化疗导致的口腔黏膜破损可能是原本定植于口腔的具核梭杆菌侵袭播散至血液的关键原因。同样，由于解剖学的毗邻关系，口腔中的具核梭杆菌可蔓延至头颈部肿瘤病变部位，引发慢性炎症、肿瘤细胞免疫逃逸并促进肿瘤进展[39]。此外，有研究指出，胰腺癌组织中具核梭杆菌富集预示患者预后不良，并推测具核梭杆菌感染所致的慢性炎症可能是促进胰腺癌恶性进展的重要因素[40]。

七、结语与展望

恶性肿瘤的发生、发展是一个多因素、多步骤的演变过程。病原菌感染以及菌群移位引起的慢性炎症肿瘤微环境与肿瘤恶性进程密切相关。已有研究表明具核梭杆菌参与了包括结直肠癌在内的多种肿瘤的发生、发展。具核梭杆菌的致癌性已得到大多数研究的证实，其可通过激活癌症相关信号通路以及诱导肿瘤细胞免疫逃逸来促进疾病进展。新进研究表明，以microRNA为代表的表观遗传因素可能在具核梭杆菌感染的结直肠癌进程中发挥关键分子作用。然而，目前多数具核梭杆菌与肿瘤相关的研究仅仅是观察现象关联性，具核梭杆菌与各种肿瘤的因果关系及其具体作用机制尚不明确，仍需进一步行深入探究。