牙龈卟啉单胞菌对消化系统肿瘤的影响

邝融，李江，潘永生，毛天娇，姜可新，孙铎

(吉林大学口腔医院修复科，长春 130021)

牙龈卟啉单胞菌(porphyromonas gingivalis，P.g)是口腔内百种细菌之一，主要在牙周袋内生长发育，属于产黑色素的革兰阴性厌氧短杆菌，可引起牙周支持组织破坏和炎症反应。P.g是重要的牙周病致病菌，也是龈下生物膜的重要组成部分，与慢性牙周炎、侵袭性牙周炎高度相关。一项针对7 852例受试者血清P.g抗体浓度的研究发现，中度和重度牙周炎受试者的血清P.g抗体水平显著高于正常人[1]。口腔位于消化道的开口，作为口腔的主要致病菌P.g对消化系统的健康具有重要意义。P.g对口腔癌、食管癌、结肠癌、胰腺癌的发生、发展有潜在的影响[2]。研究发现，P.g可通过以下几种方式对消化系统肿瘤的发生、发展产生影响：调节宿主的免疫反应，促进菌斑生物膜的增殖，破坏宿主的微生物环境稳态，引起菌群失调[3]；躲避机体的免疫防御，侵入和穿透不同上皮细胞，并定植于上皮中[4]；分泌黏附蛋白、半抗原结合蛋白、脂多糖和蛋白酶等物质，影响细胞增殖分化[5]；对细胞内与细胞周期相关的一些分子产生影响，通过抑制细胞凋亡，为肿瘤的发生、发展提供条件[6]。现就P.g对消化系统肿瘤的影响予以综述。

1 P.g与口腔癌

口腔癌是世界上第六常见的癌症，也是发展中国家最常见的癌症之一[7]。口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是最常见的口腔癌类型，其发病率和复发率高，预后差，患者常发生组织损伤和吞咽功能障碍，严重影响面部外观和社会交往[8]。虽然目前研究已经证明OSCC的危险因素包括饮食习惯、不良生活习惯(如吸烟、酗酒、嚼槟榔)和遗传因素[9]，但仍有15%的OSCC不能用这些因素来解释[10]。Katz等[11]对10例OSCC患者和5例健康个体的口腔组织标本进行了抗P.g(ATCC33277)特异性免疫组织化学分析，结果发现，OSCC组的P.g染色强度显著高于正常组，提示P.g与OSCC具有相关性。

1.1P.g对口腔上皮细胞的调控 P.g可通过调控口腔上皮细胞的细胞周期对细胞的增殖分化产生潜在影响。Sztukowska等[12]发现，连续暴露于P.g后，人口腔上皮细胞增殖能力增强，并发生上皮-间充质转化，上皮细胞增殖能力增强，则癌变风险升高。Asher[13]发现，P.g还可以通过控制固有线粒体细胞死亡途径——Janus激酶/信号转导及转录激活因子途径，阻断口腔上皮细胞的凋亡途径，从而阻止宿主细胞程序性死亡。此外，P.g进入细胞后可以从不同的分子水平调控细胞周期，延长细胞存活时间，促进细胞增殖[14]。这些研究均表明，P.g可促使正常口腔上皮细胞向肿瘤细胞转化。各种致癌因素作用下，原癌基因被激活，修复基因和凋亡调节基因被改变，细胞凋亡受到抑制，导致正常的口腔上皮细胞克隆性异常并形成肿瘤。

1.2P.g对口腔肿瘤细胞的调控 P.g在促使正常口腔上皮细胞向肿瘤细胞转化的同时，还可增加肿瘤的恶性并可能造成肿瘤的耐药。OSCC细胞长期反复暴露于P.g后，白细胞介素-8和基质金属蛋白酶的表达均上调，这些细胞因子可使肿瘤细胞侵袭力增强，使细胞获得干细胞特性，导致肿瘤的恶性增加[15]。Woo等[16]研究证明，持续感染P.g还可引起OSCC对紫杉醇的耐药性，并提高肿瘤细胞的耐药能力。P.g产生的热激蛋白60可促进新的血管内皮细胞生长，这将促进肿瘤周围血管的增殖，为肿瘤的生长提供物质交换基础[17]。可见，P.g不仅能为肿瘤的发生提供血管床，还可在促进细胞增殖的同时抑制细胞凋亡，因而增加了OSCC的发病风险，且P.g可提高肿瘤的耐药性，增加了肿瘤的治疗难度，造成预后不良。

2 P.g与食管癌

食管癌是中国第三大最常见癌症，病死率居第四位[18]。有研究通过检测食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)组织、癌旁组织和正常食管组织中的P.g水平，发现P.g在ESCC组织、癌旁组织和正常食管组织中的阳性率分别为61%、12%和0%[19]，提示P.g这一微生物菌属水平的升高可能与癌症的形成存在联系。

2.1牙周炎与食管癌的流行病学关系 一项针对中国人群的研究证明，口腔卫生不良与ESCC的发生密切相关[20]，而口腔不良习惯和口腔微生态环境变化可能在其中起重要作用。Lee等[21]的一项回顾性研究显示，男性在预防牙周炎后患食管癌的风险下降(HR=0.54，95%CI0.44～0.66)。由于牙周炎与食管癌的发生呈正相关，故P.g这一重要的牙周炎致病菌对食管癌的影响也引起了学者们的关注。Peters等[22]对ESCC患者的菌落水平进行检测分析显示，P.g的存在可增加ESCC的发生风险。以上流行病学统计结果表明，P.g对食管癌的发生可能具有潜在的促进作用，P.g可能是ESCC的危险因素。

2.2P.g促进食管癌发展的可能机制 P.g可通过分泌不同物质影响细胞周期或诱导炎症发生，从而对肿瘤的发生、发展造成影响。P.g具有分泌核苷二磷酸激酶的能力，核苷二磷酸激酶通过催化正磷酸盐从核苷三磷酸转移，进而形成核苷二磷酸，从而抑制腺苷三磷酸依赖的胱天蛋白酶的激活和白细胞介素-1的成熟，抑制细胞凋亡[23]。此外，P.g还可产生牙龈素，激活蛋白酶激活受体，刺激基质金属蛋白酶9的产生，而基质金属蛋白酶9可促进炎症和肿瘤的发生；同时，牙龈素可积极参与细菌生物膜的发育，随后刺激血管通透性和组织损伤，并降解免疫因子[包括免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)、补体组分和细胞因子]，从而触发一种有助于P.g存活的抗菌免疫应答[24]。通过细菌分泌核苷二磷酸激酶和牙龈素，P.g可激活局部的炎症因子，调控细胞周期从而抑制细胞的凋亡，促进肿瘤的发生，还可通过破坏免疫防线帮助免疫逃逸，促进肿瘤的发展。

2.3P.g对食管癌诊断及预后的意义 食管癌的发生与P.g的存在相关，P.g的血清抗体水平也与食管癌具有相关性。如Gao等[25]测定了食管癌患者和健康对照者的P.g血清抗体IgG、IgA和IgG+水平，结果显示两者的血清抗体水平比较差异有统计学意义(P<0.05)，且P.g血清抗体IgG、IgA和IgG+对ESCC诊断的灵敏度/特异度分别为29.17%/96.90%、52.10%/70.81%和68.75%/68.46%。这表明，P.g可能是ESCC的一个生物标志物，具有一定的敏感性和特异性，且对ESCC早期诊断有较好的效果，为ESCC的预防提供了新思路。同时，研究者发现，P.g的感染与ESCC的组织分化状态、转移及整体生存等临床病理特征呈正相关，且P.g的存在与ESCC淋巴结转移增加以及生存时间减少有关[19]，说明P.g的存在可能会促进ESCC的发生、发展，并对其预后产生不良影响。

3 P.g与结直肠癌

学者们从细菌的族群和分类的角度探讨了P.g与结直肠癌之间的关系。Chen等[26]在结直肠癌患者肠道菌落发现了大量的P.g，P.g可通过与肠壁上皮细胞的直接作用而增加结直肠癌的发生风险。肠道微生物区系与结直肠癌有关，肠道菌群可通过与宿主的共代谢或代谢交换影响结直肠癌风险，关于肠道菌群类型的研究也证实，P.g属于结肠微生物区系[27]。Purcell等[28]首次将单个细菌与共识分子分型(consensus molecular subtypes，CMS)联系起来，结果发现，P.g与CMS1密切相关，表明P.g可能是诱发结直肠癌的候选菌。

3.1牙周炎与结直肠癌的流行病学关系 慢性牙周炎可引起全身系统性炎症水平的改变，是多种系统性疾病的危险因素，牙周炎与结直肠癌的关系尚不明确，但两者可能有潜在的相关性。Ahn等[1]通过流行病学分析得出，牙周炎与结直肠癌患者死亡风险增加有关，调整年龄和性别危险因素后，结直肠癌患者的死亡风险仍增加(RR=4.34，95%CI1.31～14.44)，调整吸烟、教育、种族/族裔和体质指数后，牙周炎与结直肠癌依然有较强的相关性(RR=3.58，95%CI1.15～11.16)。P.g是牙周病变最主要的优势菌之一，是介导慢性牙周炎局部免疫炎症反应的重要致病菌，牙周病与结直肠癌的流行病学相关性反映了P.g可能对结直肠癌具有潜在的影响。

3.2P.g促进结直肠癌发展的可能机制 结肠黏膜属于厌氧环境，pH值高，常脱落，有利于P.g黏附[29]；同时，P.g可分泌一种蛋白酶，能够在特定的位置切割黏蛋白2，破坏黏蛋白2的聚合网络，从而降解结肠内黏液层，黏液层被破坏后与肠道细菌可直接接触肠上皮细胞，引起严重的炎症[30]，这也可能是P.g导致结肠病变的因素之一。另外，P.g中的核苷二磷酸激酶还可诱导腺苷三磷酸介导的线粒体与胞质受体反应，这也在炎症与肿瘤相关转录因子的上调中起关键作用[23]。可见，P.g在结直肠的高pH值微环境中具有高的黏附性，黏附后破坏黏液层，接触上皮细胞，最终促进了结肠癌的发生。

4 P.g与胃癌

胃癌是全球第四大恶性肿瘤[31]。一项荟萃分析表明，牙齿脱落可能是胃癌的一个危险因素[32]；另有研究表明，牙周病原体定植与胃癌癌前病变的风险增加呈正相关[33]，这为牙周病原体与胃癌直接的关联提供了依据。有多项研究探讨了胃癌与重要的牙周病原体P.g之间的相关性。如Salazar等[33]对比了37例肠上皮化生或异型增生等胃癌癌前病变患者和82例正常对照者菌斑中的细菌种类和数量，结果表明，肠上皮化生或异型增生患者的P.g在菌斑中的定植率增加。但是，Ahn等[1]的研究显示，在考虑了年龄和性别等危险因素后，胃癌中P.g抗体水平并没有升高(RR=1.02，95%CI0.40～2.55)。究其原因可能为，P.g不能在高酸度的环境中存活，且随着酸性水平的升高，细菌和菌群的形成将减少，因此胃和贲门P.g的感染率较低[34]，提示P.g与胃癌的相关性可能较小，但仍需要更多的研究进一步验证。

5 P.g与胰腺癌

胰腺癌是一种恶性程度高、诊断和治疗均较困难的恶性肿瘤。通过测定胰腺癌患者携带的菌群和抗体水平，发现P.g可能与胰腺癌的发生存在潜在联系。如Torres等[35]检测了胰腺癌患者唾液中细菌的种类与数量发现，胰腺癌患者唾液中的P.g表达水平显著高于健康对照者(P<0.001)。Michaud等[36]研究发现，405例胰腺癌患者的P.g(ATTC53978)抗体水平高于健康志愿者(约高1倍)。这些研究均为P.g与胰腺癌之间潜在的相关性提供了依据。

5.1牙周炎与胰腺癌的流行病学关系 胰腺癌的危险因素包括吸烟、肥胖和2型糖尿病，但这些因素不足以解释50%的发病原因[37]。牙周炎症可能在胰腺癌的发展中起作用，但具体机制目前尚不清楚。一项研究发现，调整年龄和性别风险后，牙周炎患者死于胰腺癌的风险增加(RR=4.99，95%CI1.11～22.5)；进一步调整吸烟、教育、种族/族裔和体质指数后，死亡风险仍增加(RR=4.56，95%CI0.93～22.29)[38]。此外，胰腺癌患者常伴有肠道菌群失调[39]。与健康人群相比，胰腺癌患者口腔、肠道、胰腺组织的菌群均有变化，提示微生态与胰腺癌有关[40]。P.g作为牙周病最主要的优势菌之一，牙周病与胰腺癌的流行病学关系反映了P.g可能是胰腺癌潜在的危险因素。

6 P.g与肝癌

肝癌是最常见的恶性肿瘤之一，是世界范围内第三大癌症死亡原因，在绝大多数肝癌中，可观察到病毒引起慢性损伤导致的肝纤维化/肝硬化，到目前为止，约25%肝癌的危险因素尚不清楚，而细菌感染可能在肝癌的发展中起重要作用[44]。

6.1牙周炎与肝癌的流行病学关系 牙周疾病与肝癌之间的相关性已得到广泛的研究，Han等[45]报道，牙周炎可能参与了肝脏疾病(如非酒精性脂肪性肝病、肝硬化和肝癌)的发展，但牙周炎与肝病之间的相关性目前尚不清楚。Tamaki等[46]发现，与无牙周炎的肝癌患者相比，肝癌合并牙周炎患者具有更高的活性氧水平。Yang等[47]通过一项前瞻性队列研究发现，男性吸烟者的牙齿缺失与肝癌发病风险相关，且与失去0～10个牙齿的患者相比，失去11～31个牙齿的患者患肝癌的风险显著增加(HR=1.45，95%CI1.00～2.10)。

6.2P.g促进肝癌发展的可能机制 P.g是一种可能导致肝脏疾病形成的致病菌。Nishihara等[48]发现，糖尿病小鼠接种P.g后，其血糖、血清肿瘤坏死因子和白细胞介素-1水平均显著升高，脂联素水平显著降低，这些改变均类似于肝脏组织损伤的结果。Nagao等[49]研究发现，丙型病毒性肝炎组患者P.g阳性率高于正常组，提示牙周炎可能与丙型病毒性肝炎的进展有关。丙型病毒性肝炎可导致肝组织损伤和肝纤维化，控制口腔疾病可能有助于控制肝纤维化，进而预防和控制肝癌的发生。但P.g与肝癌之间直接的相关性尚未得到具体的验证，仍需要大量研究进一步探究。

7 小 结

消化系统肿瘤中的OSCC、ESCC、结直肠癌、胰腺癌和肝癌的发病均可能受P.g内毒素和外毒素的影响而进一步发生、发展。P.g的抗体水平可以在一定程度上反映肿瘤的状况，成为肿瘤早期的生物标志物，为疾病防治提供了新思路。近年有研究者证明，微生物可用于肿瘤的治疗[50]，但P.g是否有益于人类健康尚未得到证实。研究P.g与消化系统肿瘤之间的关系具有重要意义，但仍需要大量、多中心、前瞻性和大样本的研究，进一步探索P.g的致病机制，为消化系统肿瘤的防治提供新思路，从而提高患者的健康水平和生活质量。