具核梭桿菌與腫瘤相關性的研究進展*

連一帆 任建林 許鴻志#

廈門大學附屬中山醫院消化內科1(361004) 廈門大學醫學院微生態研究院2

已有研究表明腸道菌群數量與人體細胞總數相當，高達1013個[1]。由于其能影響人體內環境穩態的復雜多樣的生物學功能，因而被喻為人類第二基因組[2]。新進研究表明腸道菌群紊亂與多種腫瘤的發生、發展密切相關[3-4]。其中，廣泛存在于人體胃腸道內的革蘭陰性專性厭氧菌具核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum)是在腫瘤發生、發展中生物學作用較為明確的致病菌[3-4]。本文就具核梭桿菌在各種腫瘤發生、發展中的作用及其潛在機制作一綜述。

一、具核梭桿菌概述

具核梭桿菌為革蘭陰性桿菌，屬梭桿菌屬，在人體和動物中具有相似的致病機制[5]。根據基因型和表型差異，具核梭桿菌可分為5個亞型，即FNn、FNp、FNf、FNv和FNa[6]。既往研究發現具核梭桿菌廣泛定植黏附于口腔和胃腸道內，曾一度被認為是人體正常菌群之一[7]。近年來，由于其在口腔和全身感染性疾病中的檢出率增高并證實參與了腫瘤的發生、發展，具核梭桿菌由此被認定為具有毒性的條件致病菌[8]。典型的具核梭桿菌在顯微鏡下呈細長紡錘形，菌體兩端有銳利的尖端[9]。具核梭桿菌最早在牙周疾病中被發現，是牙周炎的主要致病菌之一[10]。其可黏附于口腔、遷延并定植于腸道，通過分泌多種黏附素從而增強宿主細胞能量代謝、增殖、侵襲遷移的能力。具核梭桿菌產生的內毒素可抑制機體免疫應答，促發炎癥微環境作用[11]。此外，具核梭桿菌可侵襲至深層病變組織，與其他致病菌共聚集，產生協同作用，破壞機體菌群的平衡狀態，加速疾病進程，與結直腸癌、胃癌、食管癌、口腔癌等各種腫瘤的發生、發展密切相關[12]。

二、具核梭桿菌與結直腸癌

結直腸癌是全世界范圍內最為常見的惡性腫瘤之一。尤其在中國，近年由于西式飲食的流行，結直腸癌的發病率和致死率明顯增高。據國家癌癥中心統計數據顯示，每年結直腸癌新發病例高達37.6萬例，死亡人數達19.1萬[13]。早在2012年，國外多項研究[14-15]通過全基因組測序分析發現，與正常結直腸黏膜組織相比，結直腸癌黏膜組織中具核梭桿菌顯著富集，并與淋巴結轉移密切相關。Mima等[16]對1 069例結直腸癌組織中具核梭桿菌DNA表達進行分析發現，結直腸癌黏膜組織中可見高豐度具核梭桿菌，且與患者的不良預后有關。Suehiro等[17]的研究對糞便中具核梭桿菌DNA豐度進行檢測，結果顯示結直腸腺瘤/原位癌以及結直腸癌患者糞便中的具核梭桿菌豐度明顯高于正常對照，有望作為日本人群結直腸腫瘤篩查的生物學標志物。分子機制研究[18]顯示具核梭桿菌分泌的黏附素FadA可與宿主E-鈣黏蛋白(E-cadherin)結合，激活β-catenin信號通路，從而促進結直腸癌的發生、發展。結直腸癌患者臨床產生化療耐藥是造成疾病復發和不良預后的主要因素之一。Yu等[8]的研究發現具核梭桿菌可通過靶向觸發TLR4/MYD88先天性免疫信號通路來活化腫瘤細胞自噬，繼而導致結直腸癌發生耐藥，miR-4802和miR-18a*在調節這一系列分子信號通路中發揮重要作用。另一項研究[19]顯示，結直腸癌細胞株與具核梭桿菌共培養后，其細胞增殖和侵襲能力顯著增強，進一步分子機制研究發現具核梭桿菌增強結直腸癌惡性表型是通過激活TLR4/MYD88/NF-κB/miR-21信號通路而實現的。此外，Bullman等[20]的研究發現，具核梭桿菌及其共聚細菌(包括擬桿菌屬、硒單胞菌屬和普雷沃菌屬)不僅定植于結直腸癌原發灶，還能隨腫瘤發生遠處轉移而播散到肝臟轉移灶中。進一步給予具核梭桿菌陽性的結直腸癌小鼠模型喂飼甲硝唑(一種能抑制具核梭桿菌的抗菌藥物)，腫瘤生長受到明顯抑制。盡管大多數證據表明具核梭桿菌可促進結直腸癌的發生、發展，但Repass等[21]的研究利用qPCR法檢測結直腸癌組織、癌旁正常組織和健康對照組織中具核梭桿菌DNA豐度，結果顯示僅25%的結直腸癌組織中檢測到具核梭桿菌，且與癌旁正常組織相比并無明顯差異。

三、具核梭桿菌與口腔癌

口腔癌是發生在口腔內惡性腫瘤的總稱，90%以上屬鱗狀上皮細胞癌[22]。近年來，口腔癌的發病年齡逐漸年輕化，且女性患者明顯增加。據統計，全世界口腔癌每年新發病例為35～40萬[23]。已有研究[24]表明口腔微生物組在維持正常口腔生理環境中發揮重要作用，口腔微生物群落中具核梭桿菌豐度隨口腔鱗狀細胞癌進展而顯著增加，而鏈球菌、嗜血桿菌、卟啉單胞菌和放線菌數量隨著癌癥進展而明顯減少。此外，口腔鱗狀細胞癌深層組織中同樣能檢測到具核梭桿菌富集[25]。具核梭桿菌還可協同其他口腔致病菌集聚，釋放炎癥刺激因子和內毒素，進一步上調細胞因子如IL-1、IL-8、IL-10、TNF-α和趨化因子的表達，誘導炎-癌轉化途徑，被認定為口腔癌發生、發展的關鍵致病菌[7,26-27]。具核梭桿菌的細胞壁提取物可誘導宿主細胞產生IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8、MMP-9、MMP-13等細胞炎癥因子[7,26-28]。而MMP-9、MMP-13可能是治療口腔癌的潛在靶點[7,29]。由此可見，正常人口腔中存在具核梭桿菌定植，在口腔癌的發生、發展中具核梭桿菌的豐度明顯增多，并能協同其他致病菌富集于病變部位，加速疾病進程。

四、具核梭桿菌與食管癌

食管癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，每年新發病例和死亡人數均位居前列[13]。近年研究結果表明食管微生態參與了食管癌的發生、發展過程。一項研究[30]發現包括具核梭桿菌在內的某些革蘭陰性菌群的富集可能與胃食管反流病的發生有關，并可促進Barrett食管甚至食管腺癌的發生。Elliott等[31]對86例食管黏膜16S rRNA基因擴增子進行測序，結果顯示與正常食管黏膜相比，食管癌黏膜的微生物多樣性明顯降低，且癌組織中具核梭桿菌富集。2011年波蘭一項病例報道顯示，1例食管癌合并化膿性心包炎患者的心包積液中檢出了擬桿菌和具核梭桿菌，說明定植于口腔和腸道的菌群可遷延至患者心包積液中[32]。Yamamura等[33]的研究運用qRCR法檢測325例食管癌黏膜組織中具核梭桿菌DNA含量，結果顯示其豐度顯著高于癌旁正常黏膜組織；且食管癌組織中具核梭桿菌DNA陽性與腫瘤臨床分期和患者不良預后相關；KEGG通路分析顯示腫瘤細胞因子相關通路明顯活化，具核梭桿菌可能通過激活趨化因子CCL20促進腫瘤侵襲轉移。由此可見，具核梭桿菌在食管癌發生、發展過程中發揮致癌作用，但相關分子作用機制仍需進一步探究。

五、具核梭桿菌與胃癌

幽門螺桿菌(Helicobacterpylori, Hp)介導的慢性炎癥在胃癌發生、發展中的作用已被廣泛認可[34]。但部分胃癌患者Hp為陰性，提示在胃癌發生、發展過程中可能存在其他致病菌。日本一項研究[35]采用qPCR法檢測20例胃癌組織中具核梭桿菌DNA豐度，結果顯示其陽性率約為10%，低于食管癌(20%)、結直腸癌(45%)的檢出率。具核梭桿菌分泌的Fap2 Gal-GalNAc凝集素可特異性識別結直腸癌組織Gal-GalNAc抗原并進一步富集至病變部位。Abed等[36]的研究發現在胃癌組織中Gal-GalNAc抗原高表達，提示胃癌可趨化具核梭桿菌富集并影響疾病進展。一項研究[37]對9例胃炎上皮黏膜、7例胃黏膜腸化生和11例胃癌黏膜標本的16S rRNA基因擴增子進行測序，結果顯示梭狀芽孢桿菌、具核梭桿菌和乳酸桿菌在胃癌患者中顯著富集，進一步行ROC曲線分析顯示具核梭桿菌聯合其他兩株致病菌(C.colicanis、F.canifelinum)診斷胃癌的敏感性高達100%，特異性約為70%。今后仍應進一步擴大樣本量研究具核梭桿菌豐度診斷胃癌的價值，并聯合其他致病菌來提高診斷胃癌的特異性。

六、具核梭桿菌與其他腫瘤

有研究指出，具核梭桿菌在頭頸部腫瘤、胰腺癌、膀胱癌和乳腺癌的發生演進過程中可能發揮致癌因素的作用[7]。國外一項回顧性研究[38]納入了22例菌血癥患者，具核梭桿菌是其中17例患者的惟一感染病原體。7例(31.8%)被診斷為癌癥，包括食管癌3例，惡性血液病、胃腸道間質瘤、黑色素瘤和乳腺癌各1例。腫瘤及其放化療導致的口腔黏膜破損可能是原本定植于口腔的具核梭桿菌侵襲播散至血液的關鍵原因。同樣，由于解剖學的毗鄰關系，口腔中的具核梭桿菌可蔓延至頭頸部腫瘤病變部位，引發慢性炎癥、腫瘤細胞免疫逃逸并促進腫瘤進展[39]。此外，有研究指出，胰腺癌組織中具核梭桿菌富集預示患者預后不良，并推測具核梭桿菌感染所致的慢性炎癥可能是促進胰腺癌惡性進展的重要因素[40]。

七、結語與展望

惡性腫瘤的發生、發展是一個多因素、多步驟的演變過程。病原菌感染以及菌群移位引起的慢性炎癥腫瘤微環境與腫瘤惡性進程密切相關。已有研究表明具核梭桿菌參與了包括結直腸癌在內的多種腫瘤的發生、發展。具核梭桿菌的致癌性已得到大多數研究的證實，其可通過激活癌癥相關信號通路以及誘導腫瘤細胞免疫逃逸來促進疾病進展。新進研究表明，以microRNA為代表的表觀遺傳因素可能在具核梭桿菌感染的結直腸癌進程中發揮關鍵分子作用。然而，目前多數具核梭桿菌與腫瘤相關的研究僅僅是觀察現象關聯性，具核梭桿菌與各種腫瘤的因果關系及其具體作用機制尚不明確，仍需進一步行深入探究。