具核梭桿菌與結(jié)直腸癌的研究進展

郭術(shù)楠， 汪庚明

（1. 蚌埠醫(yī)學(xué)院， 安徽 蚌埠233000； 2. 蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科）

結(jié)直腸癌（colorectal cancer， CRC） 是人類最常見的惡性腫瘤之一， 其發(fā)病率和死亡率在所有惡性腫瘤中居第三位［1］， 并且近年來呈持續(xù)增加趨勢。 根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計報道， 2018 全球新增1 810 萬例癌癥病例， 超過81 萬患者因CRC 失去生命［2］。 CRC 的發(fā)生發(fā)展與很多因素有關(guān)， 目前仍未完全明確， 可能和遺傳學(xué)、 免疫、 微生物、生態(tài)環(huán)境、 飲食、 生活方式等多種因素相關(guān)［3－5］。近幾年的研究表明， 宿主和微生物群之間的健康共生關(guān)系被破壞后， 介導(dǎo)慢性代謝和炎癥變化，從而促使CRC 的發(fā)生［6－7］。 以往的研究已經(jīng)證明腸道微生物群的特定成員促進CRC 的發(fā)生［8］， 尤其是革蘭陰性厭氧菌的微生物特征與CRC 發(fā)生相關(guān)［9］。 通過全基因組測序揭示， 在CRC 組織中富集梭桿菌屬， 其中最豐富的是具核梭桿菌（Fusobacteriumnucleatum， FN）， 這表明FN 可能在CRC發(fā)生中有一定的作用［10－12］。 本文重點討論FN 在CRC 中的作用機制、 診斷、 治療及對預(yù)后的影響。

1 FN 與CRC 的相關(guān)性

FN 是一種口腔中常見的革蘭陰性厭氧菌， 常導(dǎo)致牙周疾?。?3－14］。 有研究證明， 來自口腔的細菌參與CRC 的代謝和群落的形成［15－16］， CRC 患者的結(jié)直腸內(nèi)和口腔中都有相同的FN［17］。 在CRC組織中， FN 的數(shù)量增多［18］， 而結(jié)直腸腺瘤和CRC 患者糞便樣本中FN 含量較高［19］。 FN 的富集與正常腺瘤－癌序列模型一致， 提示FN 的富集是結(jié)腸腫瘤發(fā)生的早期事件［20－22］。 關(guān)于FN 富集與腫瘤位置之間的關(guān)系， Mima 等［23］發(fā)現(xiàn)在CRC 患者腸道中FN 的比例從直腸增加到盲腸。 而且近端CRC 中， 89%的右側(cè)CRC 及其周圍正常黏膜中存在FN 的增多與侵襲性細菌生物膜同時發(fā)生， 這提示FN 在右側(cè)CRC 癌變中發(fā)揮更重要的作用［24］。

2 FN 的可能致病機制

FN 感染可能是CRC 其中一個致病因素［25－26］，F(xiàn)N 感染增加了巨噬細胞的體外和體內(nèi)M2 極化［27］， 也通過激活PI3K 和ERK 途徑抑制DTHP1細胞的凋亡［28］。 特別是感染后產(chǎn)生的炎癥代謝產(chǎn)物可能導(dǎo)致結(jié)直腸癌變， 如白介素（IL） －6、 IL－8、 IL－10、 IL－17、 IL－21、 IL－22、 再生基因家族、 腫瘤壞死因子（TNF）、 NF－κB 等［29－32］。

Yang 等［33］通過對比90 例腫瘤組織和非腫瘤組織中FN DNA 的表達， 發(fā)現(xiàn)與對照組相比， FN可以增加CRC 細胞的增殖和侵襲能力， 其中miRNA21水平增加最多（＞4 倍）； 腫瘤組織中FN DNA 和miRNA21 含量增高的患者相對于含量低的患者的生存時間短； FN 還可以激活Toll 樣受體4（TLR4） 向MYD88 的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)， 從而使miRNA21表達增加， 并激活NF－κB； 總之， FN 通過TLR4和上調(diào)miRNA21 促進CRC 細胞的增殖和發(fā)展。 此外， FN 通過TLR4／p－PAK1／p－β－catenin S675 增強ApcMin／+小鼠的腸道腫瘤發(fā)生［34］。

以往的實驗證明， FN 更加偏愛腫瘤組織［35］。FN 表達的Fap2 與CRC 表達的Gal－GalNAc 的結(jié)合導(dǎo)致FN 在結(jié)直腸聚集［36］， 而且腫瘤可以利用Fap2 蛋白介導(dǎo)TIGIT 抑制免疫細胞的活動［37］。 此外， FN 可通過FadA 黏附素激活E－cadherin／βcatenin 信號促進CRC 發(fā)展［38］。 Hamada 等［39］認為CRC 組織中FN 的存在與微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite stability， MSI） 有關(guān)， 實驗假設(shè)腫瘤MSI狀態(tài)不同， 瘤內(nèi)及瘤周反應(yīng)也不同， 通過檢測淋巴細胞反應(yīng)或CD3+細胞、 CD8+細胞、 CD45RO（PTPRC） +細胞、 FOXP3+細胞密度發(fā)現(xiàn)， FN 與MSI 狀態(tài)相互作用影響抗腫瘤免疫反應(yīng)。 此外， 微衛(wèi)星不穩(wěn)定CRC 瘤內(nèi)FN 的豐度與巨噬細胞浸潤和CDKN2A 甲基化有關(guān)［40］。 Chen 等［41］分析了138例CRC 患者組織中FN 數(shù)量與胸腺細胞選擇box（TOX） 蛋白表達及CD4+ T 細胞密度的關(guān)系， 發(fā)現(xiàn)FN 可能通過降低CD4+ T 細胞密度和TOX 表達來抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。

3 FN 對CRC 發(fā)病率的影響

3.1 飲食 飲食導(dǎo)致的腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物的失調(diào)是CRC 的危險因素［42］。 Liu 等［43］隨訪記錄了951 例CRC 患者的FN 數(shù)據(jù)， 根據(jù)經(jīng)驗性飲食炎癥模式（empiric dietary inflammatory pattern，EDIP） 得分評估飲食的炎癥效果， 發(fā)現(xiàn)較高的EDIP 評分與FN 陽性CRC 風(fēng)險增加有關(guān)系， 表明人類的日常飲食引起的腸道炎癥可改變腸道微生物群， 從而可能促進CRC 的發(fā)生。 另一項隨訪研究中發(fā)現(xiàn)， 在FN 陽性患者中， 經(jīng)常使用谷物和膳食纖維可以降低患CRC 的風(fēng)險， 但是不會降低FN陰性患者的風(fēng)險， 這也表明腸道微生物在飲食和CRC 中存在一定相關(guān)性［44］。 亦有研究發(fā)現(xiàn)， 長雙歧桿菌、 嗜酸乳桿菌和糞腸球菌等益生菌顯著降低CRC 手術(shù)患者梭桿菌屬細菌豐度近5 倍［45］。

3.2 種族差異 Farhana 等［46］分別檢測非裔美國人和白人美國人的CRC 患者結(jié)腸中的腸道微生物群落， 發(fā)現(xiàn)其豐富度和多樣性方面存在明顯差異，表明非裔美國人和白人美國人之間的微生物失調(diào)可能是導(dǎo)致CRC 存在種族差異的原因之一。

4 FN 與CRC 的診斷

微生物可作為癌癥早期的生物標記物［45］。Rezasoltani 等［47］分 別 對 正 常 對 照 組、 結(jié) 腸 腺 瘤（AP） 患者和CRC Ⅰ期患者的糞便進行定量PCR法檢測細菌， 采用線性組合、 多元Logistic 和因子分析模型三種方法進行組合分析， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 與正常組相比， 簡單線性組合是區(qū)分AP 和CRC 病例的合適模型， 敏感性為91.4%， 特異性為93.5%， 表明糞便細菌可作為生物標志物用于早期檢測AP 和CRC。 Zhang 等［48］的Meta 分析納入10項研究， 包括13 個CRC 隊列和7 個結(jié)直腸腺瘤（CRA） 隊列， 結(jié)果顯示， FN 對CRA 的合并敏感性和特異性分別為36% （95%CI： 27%～46%） 和73% （95%CI： 65% ～79%）， 受試者工作特征（reveiver－operating characteristics， ROC） 曲線下面積（AUC） 為0.60 （95%CI： 0.56 ～0.65）， FN對CRC 的合并敏感性和特異性分別為71% （95%CI： 61%～79%） 和76% （95%CI： 66%～84%），AUC 為0.80 （95%： 0.76 ～0.83）， 這說明糞便FN 診斷CRC 的可能性。 來自瑞典的一項研究也同樣證明FN 對CRC 具有診斷價值［49］。

Deng 等［50］通過對69 份糞便（分為4 組： 健康人、 CRC 患者、 接受手術(shù)的CRC 患者和化療的CRC 患者） 進行微生物16S rRNA 分析發(fā)現(xiàn)， 接受手術(shù)的CRC 患者其微生物群的多樣性下降； 且某些微生物可能與化療耐藥性相關(guān)， 表明檢測糞便微生物可能為監(jiān)測和完善抗癌治療提供了新的方法。 而且將FN 作為一種標記物可以提高糞便免疫化學(xué)測試（FIT） 的診斷價值［51］。 FN 感染后血清中的抗FN IgA 水平增高可能是診斷CRC 的另一個指標［52］。

5 FN 與CRC 的治療

5.1 CRC 治療新思路 外膜囊泡（outer membrane vesicles， OMVs） 是革蘭陰性菌分泌的一種物質(zhì)，含有多種毒力因子， 可引起機體保護性免疫反應(yīng)。Liu 等［53］從FN 中 分 離OMVs， 鑒 定 出FadA、MORN2 和YadA 等毒力蛋白， 這為研發(fā)針對FN 的疫苗提供了新的方向。 Guo 等［54］發(fā)現(xiàn)在CRC 患者血清中的抗體可以識別FN－AhpC 重組蛋白， 通過小鼠FN 感染模型觀察到用AhpC／明礬進行預(yù)防性免疫， 使77.3%的小鼠具有顯著的抗感染保護作用， 表明AhpC 可以作為預(yù)防FN 在腸道內(nèi)的感染的靶點之一。 FN 感染也通過TLR4 依賴性的方式激活I(lǐng)L－6／p－STAT3／c－MYC 信號通路， 促進巨噬細胞M2 極化， 進而促進CRC 生長， 表明FN 具有免疫抑制作用， 可能成為FN 相關(guān)CRC 免疫治療的一個有前景的靶點［27］。 TLR4 拮抗劑TAK－242可抑制FN 誘導(dǎo)的腸道腫瘤發(fā)生， 說明TLR4 是預(yù)防和治療FN 相關(guān)CRC 的另一潛在方向［34］。

5.2 FN 對化療的影響 FN 增強了CRC 對化療的耐藥性［55］。 Zhang 等［56］發(fā)現(xiàn)在CRC 的TLR4／NF－κB通路中， BIRC3 是FN 感染誘導(dǎo)的上調(diào)最顯著的基因， FN 感染通過上調(diào)體外和體內(nèi)的BIRC3， 從而降低CRC 細胞對5－氟尿嘧啶（5－FU） 的化療敏感性； 根治性手術(shù)后接受標準5－FU 輔助化療的晚期CRC 患者的化療耐藥性與高豐度的FN 相關(guān)，結(jié)果表明， FN 和BIRC3 可作為降低晚期CRC 患者對5－FU 耐藥性的新靶點。 Yu 等［57］證明FN 可以通過調(diào)節(jié)TLR4 和MYD88 先天性免疫信號傳導(dǎo)以及miRNA， 激活自噬通路， 改變CRC 的化療反應(yīng)。 去除FN 可改善CRC 的治療效果［58］。

6 FN 對CRC 預(yù)后的影響

Yamaoka 等［59］研究發(fā)現(xiàn)， CRC 患者組織中FN的含量與腫瘤的大小和KRAS 突變相關(guān)， Ⅳ期患者FN 的含量較Ⅰ－Ⅲ期明顯升高， 所以FN 的含量可能可以預(yù)測CRC 患者的預(yù)后。 Wei 等［29］研究也發(fā)現(xiàn)， FN 可以作為CRC 的有效預(yù)后生物標志物， 而且菌群失調(diào)可能使腸道炎癥加重， 患者的預(yù)后惡化。 Oh 等［60］測量了593 個Ⅱ／Ⅲ期高危接受過根治性手術(shù)和奧沙利鉑輔助化療的CRC 患者的組織中FN 的DNA， 結(jié)果顯示腫瘤內(nèi)FN 負荷是非微衛(wèi)星不穩(wěn)定性／非乙狀結(jié)腸／非直腸癌Ⅱ／Ⅲ期CRCs 奧沙利鉑輔助化療的潛在預(yù)后因素。 高豐度的FN 是總生存期的負性預(yù)后因子之一， FN 數(shù)量與復(fù)發(fā)無關(guān)， 但是與轉(zhuǎn)移性CRC 的生存率低有關(guān)［61］。 CRC 結(jié)直腸組織中FN DNA 和miRNA21 含量增高的患者， 其預(yù)后不良的可能性也增大［29］。

CRC 患者與健康人相比， 其結(jié)腸直腸組織和糞便中梭桿菌明顯增多， 尤其是FN。 已有越來越多的研究證明FN 在CRC 的發(fā)生發(fā)展、 診斷、 治療、 預(yù)后等方面均存在一定的相關(guān)性， 但目前的研究還未完全明確其致病機制。 仍需進一步的研究來指導(dǎo)臨床， 為CRC 檢測、 治療和預(yù)防提供新策略。