具核梭杆菌与结直肠癌的研究进展

郭术楠， 汪庚明

（1. 蚌埠医学院， 安徽 蚌埠233000； 2. 蚌埠医学院第一附属医院肿瘤放疗科）

结直肠癌（colorectal cancer， CRC） 是人类最常见的恶性肿瘤之一， 其发病率和死亡率在所有恶性肿瘤中居第三位［1］， 并且近年来呈持续增加趋势。 根据世界卫生组织统计报道， 2018 全球新增1 810 万例癌症病例， 超过81 万患者因CRC 失去生命［2］。 CRC 的发生发展与很多因素有关， 目前仍未完全明确， 可能和遗传学、 免疫、 微生物、生态环境、 饮食、 生活方式等多种因素相关［3－5］。近几年的研究表明， 宿主和微生物群之间的健康共生关系被破坏后， 介导慢性代谢和炎症变化，从而促使CRC 的发生［6－7］。 以往的研究已经证明肠道微生物群的特定成员促进CRC 的发生［8］， 尤其是革兰阴性厌氧菌的微生物特征与CRC 发生相关［9］。 通过全基因组测序揭示， 在CRC 组织中富集梭杆菌属， 其中最丰富的是具核梭杆菌（Fusobacteriumnucleatum， FN）， 这表明FN 可能在CRC发生中有一定的作用［10－12］。 本文重点讨论FN 在CRC 中的作用机制、 诊断、 治疗及对预后的影响。

1 FN 与CRC 的相关性

FN 是一种口腔中常见的革兰阴性厌氧菌， 常导致牙周疾病［13－14］。 有研究证明， 来自口腔的细菌参与CRC 的代谢和群落的形成［15－16］， CRC 患者的结直肠内和口腔中都有相同的FN［17］。 在CRC组织中， FN 的数量增多［18］， 而结直肠腺瘤和CRC 患者粪便样本中FN 含量较高［19］。 FN 的富集与正常腺瘤－癌序列模型一致， 提示FN 的富集是结肠肿瘤发生的早期事件［20－22］。 关于FN 富集与肿瘤位置之间的关系， Mima 等［23］发现在CRC 患者肠道中FN 的比例从直肠增加到盲肠。 而且近端CRC 中， 89%的右侧CRC 及其周围正常黏膜中存在FN 的增多与侵袭性细菌生物膜同时发生， 这提示FN 在右侧CRC 癌变中发挥更重要的作用［24］。

2 FN 的可能致病机制

FN 感染可能是CRC 其中一个致病因素［25－26］，FN 感染增加了巨噬细胞的体外和体内M2 极化［27］， 也通过激活PI3K 和ERK 途径抑制DTHP1细胞的凋亡［28］。 特别是感染后产生的炎症代谢产物可能导致结直肠癌变， 如白介素（IL） －6、 IL－8、 IL－10、 IL－17、 IL－21、 IL－22、 再生基因家族、 肿瘤坏死因子（TNF）、 NF－κB 等［29－32］。

Yang 等［33］通过对比90 例肿瘤组织和非肿瘤组织中FN DNA 的表达， 发现与对照组相比， FN可以增加CRC 细胞的增殖和侵袭能力， 其中miRNA21水平增加最多（＞4 倍）； 肿瘤组织中FN DNA 和miRNA21 含量增高的患者相对于含量低的患者的生存时间短； FN 还可以激活Toll 样受体4（TLR4） 向MYD88 的信号转导， 从而使miRNA21表达增加， 并激活NF－κB； 总之， FN 通过TLR4和上调miRNA21 促进CRC 细胞的增殖和发展。 此外， FN 通过TLR4／p－PAK1／p－β－catenin S675 增强ApcMin／+小鼠的肠道肿瘤发生［34］。

以往的实验证明， FN 更加偏爱肿瘤组织［35］。FN 表达的Fap2 与CRC 表达的Gal－GalNAc 的结合导致FN 在结直肠聚集［36］， 而且肿瘤可以利用Fap2 蛋白介导TIGIT 抑制免疫细胞的活动［37］。 此外， FN 可通过FadA 黏附素激活E－cadherin／βcatenin 信号促进CRC 发展［38］。 Hamada 等［39］认为CRC 组织中FN 的存在与微卫星不稳定性（microsatellite stability， MSI） 有关， 实验假设肿瘤MSI状态不同， 瘤内及瘤周反应也不同， 通过检测淋巴细胞反应或CD3+细胞、 CD8+细胞、 CD45RO（PTPRC） +细胞、 FOXP3+细胞密度发现， FN 与MSI 状态相互作用影响抗肿瘤免疫反应。 此外， 微卫星不稳定CRC 瘤内FN 的丰度与巨噬细胞浸润和CDKN2A 甲基化有关［40］。 Chen 等［41］分析了138例CRC 患者组织中FN 数量与胸腺细胞选择box（TOX） 蛋白表达及CD4+ T 细胞密度的关系， 发现FN 可能通过降低CD4+ T 细胞密度和TOX 表达来抑制抗肿瘤免疫反应。

3 FN 对CRC 发病率的影响

3.1 饮食 饮食导致的肠道微生物群及其代谢产物的失调是CRC 的危险因素［42］。 Liu 等［43］随访记录了951 例CRC 患者的FN 数据， 根据经验性饮食炎症模式（empiric dietary inflammatory pattern，EDIP） 得分评估饮食的炎症效果， 发现较高的EDIP 评分与FN 阳性CRC 风险增加有关系， 表明人类的日常饮食引起的肠道炎症可改变肠道微生物群， 从而可能促进CRC 的发生。 另一项随访研究中发现， 在FN 阳性患者中， 经常使用谷物和膳食纤维可以降低患CRC 的风险， 但是不会降低FN阴性患者的风险， 这也表明肠道微生物在饮食和CRC 中存在一定相关性［44］。 亦有研究发现， 长双歧杆菌、 嗜酸乳杆菌和粪肠球菌等益生菌显著降低CRC 手术患者梭杆菌属细菌丰度近5 倍［45］。

3.2 种族差异 Farhana 等［46］分别检测非裔美国人和白人美国人的CRC 患者结肠中的肠道微生物群落， 发现其丰富度和多样性方面存在明显差异，表明非裔美国人和白人美国人之间的微生物失调可能是导致CRC 存在种族差异的原因之一。

4 FN 与CRC 的诊断

微生物可作为癌症早期的生物标记物［45］。Rezasoltani 等［47］分 别 对 正 常 对 照 组、 结 肠 腺 瘤（AP） 患者和CRC Ⅰ期患者的粪便进行定量PCR法检测细菌， 采用线性组合、 多元Logistic 和因子分析模型三种方法进行组合分析， 结果发现， 与正常组相比， 简单线性组合是区分AP 和CRC 病例的合适模型， 敏感性为91.4%， 特异性为93.5%， 表明粪便细菌可作为生物标志物用于早期检测AP 和CRC。 Zhang 等［48］的Meta 分析纳入10项研究， 包括13 个CRC 队列和7 个结直肠腺瘤（CRA） 队列， 结果显示， FN 对CRA 的合并敏感性和特异性分别为36% （95%CI： 27%～46%） 和73% （95%CI： 65% ～79%）， 受试者工作特征（reveiver－operating characteristics， ROC） 曲线下面积（AUC） 为0.60 （95%CI： 0.56 ～0.65）， FN对CRC 的合并敏感性和特异性分别为71% （95%CI： 61%～79%） 和76% （95%CI： 66%～84%），AUC 为0.80 （95%： 0.76 ～0.83）， 这说明粪便FN 诊断CRC 的可能性。 来自瑞典的一项研究也同样证明FN 对CRC 具有诊断价值［49］。

Deng 等［50］通过对69 份粪便（分为4 组： 健康人、 CRC 患者、 接受手术的CRC 患者和化疗的CRC 患者） 进行微生物16S rRNA 分析发现， 接受手术的CRC 患者其微生物群的多样性下降； 且某些微生物可能与化疗耐药性相关， 表明检测粪便微生物可能为监测和完善抗癌治疗提供了新的方法。 而且将FN 作为一种标记物可以提高粪便免疫化学测试（FIT） 的诊断价值［51］。 FN 感染后血清中的抗FN IgA 水平增高可能是诊断CRC 的另一个指标［52］。

5 FN 与CRC 的治疗

5.1 CRC 治疗新思路 外膜囊泡（outer membrane vesicles， OMVs） 是革兰阴性菌分泌的一种物质，含有多种毒力因子， 可引起机体保护性免疫反应。Liu 等［53］从FN 中 分 离OMVs， 鉴 定 出FadA、MORN2 和YadA 等毒力蛋白， 这为研发针对FN 的疫苗提供了新的方向。 Guo 等［54］发现在CRC 患者血清中的抗体可以识别FN－AhpC 重组蛋白， 通过小鼠FN 感染模型观察到用AhpC／明矾进行预防性免疫， 使77.3%的小鼠具有显著的抗感染保护作用， 表明AhpC 可以作为预防FN 在肠道内的感染的靶点之一。 FN 感染也通过TLR4 依赖性的方式激活IL－6／p－STAT3／c－MYC 信号通路， 促进巨噬细胞M2 极化， 进而促进CRC 生长， 表明FN 具有免疫抑制作用， 可能成为FN 相关CRC 免疫治疗的一个有前景的靶点［27］。 TLR4 拮抗剂TAK－242可抑制FN 诱导的肠道肿瘤发生， 说明TLR4 是预防和治疗FN 相关CRC 的另一潜在方向［34］。

5.2 FN 对化疗的影响 FN 增强了CRC 对化疗的耐药性［55］。 Zhang 等［56］发现在CRC 的TLR4／NF－κB通路中， BIRC3 是FN 感染诱导的上调最显著的基因， FN 感染通过上调体外和体内的BIRC3， 从而降低CRC 细胞对5－氟尿嘧啶（5－FU） 的化疗敏感性； 根治性手术后接受标准5－FU 辅助化疗的晚期CRC 患者的化疗耐药性与高丰度的FN 相关，结果表明， FN 和BIRC3 可作为降低晚期CRC 患者对5－FU 耐药性的新靶点。 Yu 等［57］证明FN 可以通过调节TLR4 和MYD88 先天性免疫信号传导以及miRNA， 激活自噬通路， 改变CRC 的化疗反应。 去除FN 可改善CRC 的治疗效果［58］。

6 FN 对CRC 预后的影响

Yamaoka 等［59］研究发现， CRC 患者组织中FN的含量与肿瘤的大小和KRAS 突变相关， Ⅳ期患者FN 的含量较Ⅰ－Ⅲ期明显升高， 所以FN 的含量可能可以预测CRC 患者的预后。 Wei 等［29］研究也发现， FN 可以作为CRC 的有效预后生物标志物， 而且菌群失调可能使肠道炎症加重， 患者的预后恶化。 Oh 等［60］测量了593 个Ⅱ／Ⅲ期高危接受过根治性手术和奥沙利铂辅助化疗的CRC 患者的组织中FN 的DNA， 结果显示肿瘤内FN 负荷是非微卫星不稳定性／非乙状结肠／非直肠癌Ⅱ／Ⅲ期CRCs 奥沙利铂辅助化疗的潜在预后因素。 高丰度的FN 是总生存期的负性预后因子之一， FN 数量与复发无关， 但是与转移性CRC 的生存率低有关［61］。 CRC 结直肠组织中FN DNA 和miRNA21 含量增高的患者， 其预后不良的可能性也增大［29］。

CRC 患者与健康人相比， 其结肠直肠组织和粪便中梭杆菌明显增多， 尤其是FN。 已有越来越多的研究证明FN 在CRC 的发生发展、 诊断、 治疗、 预后等方面均存在一定的相关性， 但目前的研究还未完全明确其致病机制。 仍需进一步的研究来指导临床， 为CRC 检测、 治疗和预防提供新策略。