口腔微生物菌群與胃癌及舌苔相關(guān)性研究進展

張義拼,劉昭函,楊朝陽,2*

(1.福建中醫(yī)藥大學,福建 福州 350122;2.福建中醫(yī)藥大學 中醫(yī)證研究基地,福建 福州 350122)

胃癌(Gastric cancer,GC)在全球癌癥中發(fā)病率排名第五,癌癥死亡人數(shù)排名前三。既往普遍認為幽門螺桿菌(Hp)是導(dǎo)致胃癌的主要微生物因素,隨著研究深入,有報道指出即便根治Hp,也不能完全避免萎縮性胃炎、腸上皮化等癌前病變的發(fā)生及進展。非賁門癌患者中,幽門螺桿菌感染的匯總優(yōu)勢比(OR)為2.97(95%CI2.34～3.77),賁門癌組沒有顯示兩者統(tǒng)計學上關(guān)聯(lián)性[1],可見Hp感染不完全是導(dǎo)致胃癌發(fā)生的直接因素。

口腔和胃解剖結(jié)構(gòu)相鄰,擁有復(fù)雜且相對穩(wěn)定的菌群,基于16rRNA基因技術(shù)從口腔中檢測到超過700種細菌或種系[2],其微生物菌群具有向遠處傳播的能力,這意味著消化道內(nèi)不僅有常駐菌群,還有大量從口腔進入胃腸道內(nèi)的過客菌群,如KOMIYA Y等[3]在結(jié)直腸癌患者中發(fā)現(xiàn)的具核梭桿菌菌株就與口腔內(nèi)的菌株相同。此外口腔菌群還具有廣泛的致病性,如牙齦卟啉單胞菌不僅是導(dǎo)致牙周炎的主要病原體,甚至與胃癌、糖尿病、類風濕關(guān)節(jié)炎等疾病相關(guān)[4]。血清牙齦卟啉單胞菌IgG水平與口腔消化道癌癥死亡率呈正相關(guān)[5]?？梢娍谇晃⑸锞号c消化道疾病聯(lián)系緊密,研究口腔相關(guān)菌群對胃癌的早期發(fā)現(xiàn)、預(yù)防具有潛在的臨床應(yīng)用價值。此外舌苔是菌群聚集的場所之一,菌群、舌苔兩者間存在相互影響,可利用傳統(tǒng)中醫(yī)學舌診與現(xiàn)代科學技術(shù),探求菌群、舌苔、胃癌三者間的相互關(guān)系。

1 菌群概述

口腔微生物寄生于牙齒、牙齦、舌頭等部位,實驗采集標本主要來自唾液、牙菌斑。研究發(fā)現(xiàn)健康人群和胃癌患者中,菌群門級別水平以擬桿菌門、變形桿菌門、厚壁菌門、梭桿菌門和放射菌門為優(yōu)勢菌門;菌群屬水平方面,普氏菌屬、奈瑟菌屬、韋榮氏菌屬、嗜血桿菌屬、卟啉單胞菌屬、鏈球菌屬、梭桿菌屬和羅氏菌屬在胃癌的每個組織學階段,唾液微生物群占70% 以上[6]。隨著人體健康情況改變,菌群隨之發(fā)生變化,兩者關(guān)系也可能表現(xiàn)為菌群變化導(dǎo)致健康狀況發(fā)生改變。相較于健康人群,放線菌是胃癌人群的優(yōu)勢菌門,而胃癌患者菌群失衡后,出現(xiàn)特定集菌目聚集情況,其中包括紅環(huán)菌目、梭菌目、腸桿菌目、假單胞菌目等,胃癌患者唾液和牙菌斑的假單胞菌聚集度分別為正常人群的10倍、20倍[7]。此外引起牙周病的病原體如牙齦卟啉單胞菌、放射菌,細菌負荷和口腔細菌多樣性與胃癌之間存在更強的相關(guān)性[8]。相較于菌群豐度、種類,研究人員還發(fā)現(xiàn)不同部位的癌癥與優(yōu)勢菌群間存在差異。賁門癌旁組織以普氏菌群為優(yōu)勢菌種,并且豐度與腫瘤級別呈正相關(guān);食管癌旁組織中梭桿菌相對豐度較大,與腫瘤級別進展有關(guān);羅氏菌屬在口腔唾液相對豐度增高,與賁門組織腸上皮化生存在正相關(guān)[9]?？谇痪旱亩鄻有浴⒕合鄬ωS度、定植部位對消化道癌癥的影響有所區(qū)別,微生物菌群間與胃癌的相關(guān)性較強,存在潛在診斷、預(yù)防價值。

2 菌群與胃癌

2.1 牙齦卟啉單胞菌

牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis)屬革蘭氏陰性厭氧菌,主要從人類口腔分離得到,不僅能導(dǎo)致慢性牙周炎,還和口腔磷狀細胞癌之間有密切關(guān)系。其致癌途徑可能與影響防御基因表達,甚至激活腫瘤增殖速度,產(chǎn)生肽基精氨酸脫亞胺酶(PAD)誘導(dǎo)癌癥進展,誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)等有關(guān)[10]。

慢性炎癥是癌癥的常見誘因,炎癥介質(zhì)長期刺激作用于正常組織,機體被迫發(fā)生適應(yīng)性病變,由此進展為癌前病變,甚至轉(zhuǎn)為癌變。炎癥細胞及介質(zhì)存在于每個腫瘤細胞中,腫瘤進展與周圍炎癥環(huán)境的驅(qū)動密不可分,細菌感染通過誘導(dǎo)全身性或胃部慢性炎癥,該過程與胃癌有關(guān)[11]。一方面,長期反復(fù)接觸P.gingivalis能夠誘導(dǎo)CD44、CD133(癌癥干細胞標志物)表達增加,促進感染細胞的致瘤性[12];另一方面,炎癥有助于癌癥干細胞(CSC)形成、維持和擴增,癌癥干細胞能夠形成腫瘤、導(dǎo)致癌癥發(fā)展、促進癌細胞轉(zhuǎn)移,并且具有數(shù)量少、不易被發(fā)現(xiàn)的特點,常是導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)的原因[13]。CSC 擴張和炎癥介質(zhì)前列腺素E2通過激活NF-κB誘導(dǎo)CSC擴張并加速小鼠肝轉(zhuǎn)移瘤的形成[14-15]。胃腸道腫瘤患者常出現(xiàn)IL-1β上升,一方面誘導(dǎo)球體表現(xiàn)出干細胞因子基因上調(diào)成為CSC的標志;另一方面EMT(上皮間質(zhì)化)所需激活劑 Zeb1依賴于IL-1β 誘導(dǎo)的球體表達增加。由此說明上皮間質(zhì)化與IL-1β誘導(dǎo)的CSC之間存在緊密關(guān)系[13,16]。由此推測,來自菌群微環(huán)境介導(dǎo)的炎癥誘導(dǎo)癌癥干細胞刺激腫瘤細胞的生長、繁殖、轉(zhuǎn)移。

P.gingivalis是目前已知唯一表達肽基精氨酸脫亞胺酶(PAD)的細菌[17]。PAD可在惡性腫瘤組織中大量表達,通過蛋白印記法定量分析胃癌組織中PAD陽性率達80%[18]。PAD將精氨酸轉(zhuǎn)化為瓜氨酸,其中PAD4對細胞核中的組蛋白瓜氨酸化,是觸發(fā)中性粒細胞外陷阱(NET)形成的因素,NET細胞毒性無自體、外區(qū)分,殺死病原體同時也可能損傷正常細胞。鈣激活PAD4形成白細胞毒性高瓜氨酸,這可能與癌癥、類風濕關(guān)節(jié)炎等的進展有關(guān)[19]。P.gingivalis在癌癥中發(fā)揮的具體作用,目前仍缺乏準確有力的實驗研究數(shù)據(jù)支持,其詳細致病機制仍有待進一步探究發(fā)現(xiàn)。

2.2 具核梭桿菌

具核梭桿菌(Fusobacterium nucleatum)屬梭桿菌門,為厭氧型革蘭陰性菌,是導(dǎo)致牙周病的常見病原體,F.nucleatum與直腸癌間的作用機制相關(guān)研究較為完善,不少新證據(jù)表明其與胃癌發(fā)生有所聯(lián)系。

幽門螺桿菌并非導(dǎo)致胃炎、胃癌的唯一病原體,部分患者癌癥組織中Hp豐度較低。從口腔到胃腸道的過客微生物中,F.nucleatum在癌癥組織中豐度較正常組織高[20-21],并且影響彌漫型腫瘤的總體存活率[22],使胃癌的患病率提高至11倍[23]。由此可見該菌對胃癌的進展、預(yù)后等有負面影響。另一份研究表明,具核梭桿菌是一種機會致病菌,主要存在于口腔中,以往認為該菌在胃內(nèi)微環(huán)境中無法定植,但有報道指出幽門螺桿菌定植的癌細胞可以為具核梭桿菌提供合適的生長定植環(huán)境,并且經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)兩者同時感染會導(dǎo)致患者存活率降低[21,24],可見具核梭桿菌、Hp陽性的胃癌患者預(yù)后不佳。

體外研究將胃癌細胞和具核梭桿菌一起培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)感染影響細胞骨架及細胞黏附基因的激活,該過程與感染劑量無關(guān),與感染時間相關(guān),由此研究人員推測具核梭桿菌感染可能對細胞骨架動力學、細胞流動性產(chǎn)生影響,由此表明感染在影響細胞遷移率的同時,可增加癌癥組織的侵襲和轉(zhuǎn)移[24]。另一項研究論述F.nucleatum分泌淀粉樣特性的黏附素(FadA),通過以劑量和時間方式促進腫瘤細胞增殖[25]?？梢娫摼鷮Π┌Y細胞有擴散作用,但其具體作用方式尚存在爭議,仍有待進一步研究。

F.nucleatum不僅促進腫瘤散播,還能夠抑制機體免疫反應(yīng)。小鼠實驗中F.nucleatum感染導(dǎo)致炎癥、免疫相關(guān)反應(yīng);腫瘤巨噬細胞(TAM)并沒有發(fā)揮抗腫瘤的作用,相反參與的是腫瘤發(fā)展、刺激腫瘤細胞生長、轉(zhuǎn)移等過程。感染導(dǎo)致腫瘤巨噬細胞的擴增,由此促進腫瘤進展和血管生成,并且損害嗜中性粒細胞及抑制T細胞的活性,導(dǎo)致抗腫瘤的免疫能力較對照組下降[26]。定植于腫瘤的F.nucleatum會影響腫瘤浸潤淋巴細胞募集,微生物豐度與T細胞密度間屬負相關(guān),由于T細胞的水平降低,導(dǎo)致腫瘤生長加劇,該過程在人體的作用較動物實驗明顯[27],但其作用于免疫細胞及作用過程仍需進一步探究。

2.3 其他相關(guān)致病菌群

近年來隨著研究的深入,與胃癌發(fā)生有關(guān)的菌群不斷被發(fā)現(xiàn),如放線菌、韋榮球菌、鏈球菌等,口腔放射菌不僅能夠引起牙周病變,其水平升高可導(dǎo)致胃癌癌前病變潛在風險增加[28]。Hp陽性患者胃癌胃內(nèi)黏膜中放線菌較Hp陰性患者增多,不排除Hp與放線菌相互作用引發(fā)胃癌相關(guān)風險增大的可能[29]。哥倫比亞高胃癌風險地區(qū)人群中,韋榮氏球菌是低風險地區(qū)的25倍[30]。國內(nèi)報道提到57例診斷為胃腺癌患者中,賁門組韋榮氏球菌豐度高于對照組(P=0.02),研究人員認為該菌具有較高的賁門癌風險趨勢[31]。GC 患者胃黏膜樣本中鏈球菌DNA的豐度增加,并且參與了硫酸鹽還原誘發(fā)癌變[32]。鏈球菌在酸性環(huán)境中通常不能存活,但由于腫瘤和微生物環(huán)境改變可引起微環(huán)境改變,導(dǎo)致其他菌群如鏈球菌、普氏菌的存活和增殖,最終誘發(fā)胃癌的發(fā)生[33]。另外有研究報道普氏菌、奈瑟氏菌等菌群豐度與胃癌間存在正相關(guān),研究報道大多從菌屬豐度深入探討兩者間關(guān)系,但不同研究結(jié)論并不完全一致,對于菌群參與的代謝及作用機制尚缺乏完善且相對有力的證據(jù)。

3 舌苔與菌群

3.1 關(guān)于舌苔的中西醫(yī)概述

中醫(yī)學認為舌苔是胃氣熏蒸胃中谷氣、食濁,向上凝聚于舌面所形成。望診尤以舌診為最要,徐靈胎曰:“舌為心之外候,苔乃胃之明征?！薄侗嫔嘀改稀费?“苔乃胃氣之所熏蒸,五臟皆稟氣于胃,故可籍以診五臟六腑之虛實。”故人之有病與否,但觀苔色如何,即可知其大略。思外揣內(nèi)作為中醫(yī)診斷的基本原理,在中醫(yī)學的形成發(fā)展過程中,受傳統(tǒng)哲學思想的影響,形成了“有諸內(nèi)者,必形諸外”的思想,《靈樞》云:“視其外應(yīng),以知其內(nèi)臟,則知所病矣?！笨梢娚嘣\反映了五臟六腑之精氣情況,臟腑病變可在舌象中觀察到,而舌苔與脾胃關(guān)系最為密切,推測舌苔能夠反映胃癌的相關(guān)信息。通過在胃鏡下觀察胃癌患者黏膜,發(fā)現(xiàn)病灶與舌苔間存在相關(guān)性,病灶無覆蓋以薄白苔多見,覆蓋黃苔或污穢者以黃膩苔多見[34],這一現(xiàn)象從另一方面證實舌診能夠反映胃內(nèi)情況。

現(xiàn)代解剖學認為舌苔是由細菌、滲出的白細胞等組成,不同個體舌苔、菌群間存在差異,舌苔作為菌群集聚地之一,能夠反映口腔微生物聚集情況。當機體處于不同狀態(tài)下,舌苔的苔質(zhì)、苔色也會隨之改變,將傳統(tǒng)中醫(yī)學望舌苔與現(xiàn)代16rRNA基因技術(shù)相結(jié)合,探討舌苔、菌群、胃癌三者間可能存在的相關(guān)性具有一定現(xiàn)實意義,甚者能夠為臨床早期預(yù)防胃癌提供幫助,契合當下中醫(yī)治未病的思想。

3.2 舌苔與菌群

通過先進的現(xiàn)代科學技術(shù)與傳統(tǒng)中醫(yī)舌苔相結(jié)合,探究口腔菌群、胃內(nèi)菌群、舌苔間的相互關(guān)系,吳震峰[35]對比了胃黏膜及舌苔菌群,發(fā)現(xiàn)異位定植口腔菌群與胃黏膜菌群的結(jié)構(gòu)有密切相關(guān)。過客菌群可能是導(dǎo)致胃癌患者胃黏膜菌群結(jié)構(gòu)改變的關(guān)鍵因素,Hp感染對舌苔及胃黏膜的菌群影響主要體現(xiàn)在菌群豐度,對結(jié)構(gòu)組成無顯著影響,表明胃內(nèi)黏膜與舌苔菌群間關(guān)系緊密。

中醫(yī)辨證論治更注重舌苔的苔色、苔質(zhì),診舌苔而知胃中之生氣,通過舌苔菌落考察胃中疾病情況,這或許是另一種司外揣內(nèi)的體現(xiàn)。胡捷[36]通過舌象采集儀收集了74例胃癌患者與72例健康患者的舌象,并對舌面菌落進行了高通量測序,發(fā)現(xiàn)胃癌患者舌苔厚于健康人群,并且舌苔較厚者微生物群落多樣性低于薄苔者。成穎等[37]對舌苔顏色與菌群多樣性進行了研究,發(fā)現(xiàn)黃苔、白苔的菌群豐度及多樣性差異并不明顯,不論是胃癌患者還是健康人群,均表現(xiàn)出黃苔菌群相對豐度較健康人群多,其中發(fā)現(xiàn)一類豐度較高的需氧革蘭氏陰性桿菌,并且是常見機會致病菌。

人體狀態(tài)有陰陽、寒熱、虛實等區(qū)分,苔質(zhì)、苔色隨之變化,相應(yīng)的舌苔菌群結(jié)構(gòu)也有所改變。在慢性胃炎患者中寒證、熱證相對優(yōu)勢微生物存在差異。寒證組中變形桿菌門、奈瑟氏菌屬、嗜血桿菌屬高于熱證組,熱證組普氏菌屬高于寒證組[38]。寒熱不同導(dǎo)致菌群的居住環(huán)境發(fā)生改變,進而微生物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。脾胃虛弱的胃癌患者,舌苔中芽孢桿菌豐度相較健康人群明顯上升,糜爛性胃炎作為癌前病變的一種,其黃苔人群的芽孢桿菌水平也有所升高,作為胃癌患者口腔微生物豐度較高的菌群,可能隨著胃黏膜的損傷,導(dǎo)致胃癌的發(fā)病率升高[39]。另一份研究以13個癌癥患者作為研究對象,研究發(fā)現(xiàn)氣陰兩虛胃癌患者的梭桿菌門相對豐度降低,真菌接合菌門相對豐度升高。柄細菌屬、巨單胞菌屬為氣陰兩虛的標志細菌,裂殼為標志真菌[40],由此可推測苔色、苔質(zhì)與菌群、胃癌、證素間存在潛在關(guān)聯(lián)。

目前胃癌的治療方式主要包括根治性切除術(shù)和化療,舌苔微生物菌群在治療前后優(yōu)勢菌群發(fā)生了動態(tài)變化。胃癌術(shù)后脾胃虛弱患者,用參苓白術(shù)散加減對癥處理,除泄瀉、納差、乏力等脾胃虛弱癥狀明顯改善外,干預(yù)后的舌苔菌群豐度、多樣性與干預(yù)前有明顯差異,但與健康人群無明顯差異,其中梭桿菌門、奇異菌屬較干預(yù)前明顯降低[41]?；熕幬锱c中藥的聯(lián)合治療,同樣能夠改變菌群結(jié)構(gòu)、數(shù)量情況,徐碩等[42]用中藥健脾養(yǎng)胃法聯(lián)合化療藥物治療胃癌,結(jié)果與單純的化療組相比,舌苔中的念珠菌相對豐度下降,小皮傘屬豐度較高,有助于改善患者生活質(zhì)量。由此可見,舌苔真菌可作為評價胃癌化療情況的生物標志。中醫(yī)研究人員通過將中醫(yī)舌診與現(xiàn)代科學技術(shù)相結(jié)合,深入了解胃癌、舌苔、微生物菌群間的相互關(guān)系,給中醫(yī)舌診預(yù)防、胃癌篩查提供了幫助。在辨證論治理論指導(dǎo)下采用中醫(yī)藥治療,可有效干預(yù)菌群結(jié)構(gòu)、數(shù)量。

4 結(jié)語

目前胃鏡、活檢作為胃癌的主要篩查、診斷依據(jù),雖已廣泛普及,但仍存在禁忌人群、內(nèi)鏡下傳染病傳播、操作受限、價格較高等問題。秉持傳統(tǒng)中醫(yī)學治未病的原則,研究口腔相關(guān)微生物與胃癌間的潛在聯(lián)系,深入了解舌苔、證型、優(yōu)勢菌株與胃癌間的相關(guān)度,以便后期直觀通過舌診判斷優(yōu)勢菌群及其致病可能。在后續(xù)的研究中深入了解中醫(yī)藥治療前后菌群變化,脫落菌落與療效間是否存在聯(lián)系,甚至以口腔菌落判斷胃癌控制情況,通過這一非侵入的無創(chuàng)檢測手段,給胃癌前病變提供了一定診療價值。

但目前諸多研究尚處于起步階段,部分研究結(jié)論還存在相互矛盾、樣本容量不足、舌診結(jié)果未能標準化等問題,相關(guān)菌株與胃癌的發(fā)病原因及其作用機制仍有待完善,具有明顯特異性的菌群尚未明確,有待未來進一步深入研究。另外菌群與疾病發(fā)生的先后關(guān)系仍缺乏完善的研究報告,隨著目前科學儀器、樣本容量、研究方式等的改善及進步,希望未來能夠完全明確口腔微生物對胃癌的作用機制,通過舌診及相關(guān)標志性微生物給患者提供個性化的癌前風險預(yù)警,完成早期阻斷微生物的致癌過程,及時糾正菌群結(jié)構(gòu)以改變疾病轉(zhuǎn)歸。