許慶玲　唐陳月　吳　超　俞麗芬

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·綜述·

梭桿菌與結(jié)直腸腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

許慶玲唐陳月吳超俞麗芬

近年來結(jié)直腸癌的發(fā)病率逐漸上升，結(jié)直腸腺瘤是結(jié)直腸癌的主要癌前疾病。近年來研究發(fā)現(xiàn)，梭桿菌與結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，其代表菌種為具核梭桿菌。此文綜述了梭桿菌在結(jié)直腸癌和結(jié)直腸腺瘤組織及患者糞便中的水平變化，以及其與結(jié)直腸腫瘤的部位、分期和患者生存期等的關(guān)系，探討梭桿菌在腺瘤向腺癌演變過程中的作用，并分析梭桿菌影響結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展的模型及最新的分子機制，對結(jié)直腸腫瘤的防治提出新思路。

梭桿菌；結(jié)直腸腫瘤；發(fā)病機制

梭桿菌屬屬于梭桿菌門、梭桿菌科，其代表菌種為具核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum，F(xiàn)n)，梭桿菌在正常人腸道中含量較少[1]，近年來研究發(fā)現(xiàn)梭桿菌與結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，并初步了解了其中的機制。結(jié)直腸腺瘤(CRA)是散發(fā)性結(jié)直腸癌(CRC)的主要癌前疾病，CRA和CRC并稱為結(jié)直腸腫瘤。CRA在組織學(xué)上分為管狀腺瘤、混合性腺瘤、絨毛狀腺瘤和鋸齒狀腺瘤，癌變率分別為0.61%、5.02%、14.96%和5.00%，根據(jù)異型增生程度分為低級別(輕-中度異型增生)和高級別上皮內(nèi)瘤變(重度異型增生和原位癌)。內(nèi)鏡下摘除CRA在一定程度上可預(yù)防CRC的發(fā)生，但腺瘤具有明顯的再發(fā)傾向[2]，若能明確梭桿菌在CRA向CRC進(jìn)展過程中所起的作用，對CRC的防治意義重大。本文就目前對梭桿菌在結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1　梭桿菌與CRC的關(guān)系

1.1梭桿菌在CRC組織、糞便、腸拭子中的水平變化

已有不少研究表明，梭桿菌在CRC組織中含量增加。Marchesi等[3]檢測CRC和癌旁組織，發(fā)現(xiàn)梭桿菌屬在CRC組織中顯著高表達(dá)，但樣本只有6對，Castellarin等[1]和Kostic等[4]的研究表明，梭桿菌屬在CRC組織中含量顯著高于癌旁組織，尤其是Fn、壞死梭桿菌與死亡梭桿菌等，但不確定梭桿菌屬是否真正參與了CRC的發(fā)生發(fā)展。隨后McCoy等[5]和Warren等[6]的研究發(fā)現(xiàn)了與此相同的現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)乙狀結(jié)腸梭桿菌屬豐度高于右半結(jié)腸(P=0.04)。Fn是梭桿菌屬的代表菌種，其在CRC組織中的檢出率及豐度均顯著高于癌旁組織[7]。Flanagan等[8]也報道Fn在CRC組織中豐度顯著高于同一個體的正常組織，但Fn水平與腫瘤部位、病理及臨床分類無關(guān)。

CRC患者糞便中梭桿菌屬含量顯著高于健康對照組[9-10]，F(xiàn)lanagan等[8]發(fā)現(xiàn)CRC患者糞便中Fn水平也顯著高于健康對照組。有研究比較了CRC和健康對照組腸拭子中梭桿菌含量，發(fā)現(xiàn)CRC患者腸道中梭桿菌在科和屬水平所占比例均高于健康對照組[11]。綜上所述，CRC組織、糞便及腸黏膜拭子中梭桿菌水平均高于相應(yīng)正常組織或健康對照組。

1.2梭桿菌與CRC臨床病理學(xué)特征及預(yù)后的關(guān)系

Castellarin等[1]研究發(fā)現(xiàn)，梭桿菌屬豐度較高的CRC組織發(fā)生區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險增加，高豐度組和低豐度組各有74%與45%發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，且在CRC轉(zhuǎn)移器官中發(fā)現(xiàn)了梭桿菌，但梭桿菌屬豐度與腫瘤分期、部位、患者年齡及生存期無關(guān)。有研究對CRC患者進(jìn)行了3～5年隨訪，發(fā)現(xiàn)Fn低豐度組CRC患者的生存期顯著長于Fn中、高豐度組的CRC患者(P=0.08)，F(xiàn)n水平與放射治療、化學(xué)治療效果及腫瘤TNM/Dukes分期均無顯著相關(guān)性[8]。

2　梭桿菌與CRA的關(guān)系及其在CRA惡變中的作用

2.1梭桿菌在CRA組織及CRA患者糞便中的水平變化

探究梭桿菌在腫瘤組織中的聚集是否在CRA階段就已發(fā)生，對于CRC的預(yù)防意義重大。有研究發(fā)現(xiàn)CRA組織中梭桿菌屬的檢出率為48%，其豐度顯著高于CRA旁組織[9]。McCoy等[5]檢測了CRA患者及無CRA者的直腸(距肛門8～12 cm)正常黏膜中的梭桿菌屬含量，發(fā)現(xiàn)前者的梭桿菌屬含量顯著高于后者，且豐度高的個體患CRA的風(fēng)險增加，但梭桿菌屬含量與CRA大小、數(shù)量無顯著相關(guān)性，熒光原位雜交分析表明梭桿菌屬定植在腸道黏液層及結(jié)腸腺窩中。有研究發(fā)現(xiàn)CRA組織中Fn含量也高于正常黏膜，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，根據(jù)演變過程將CRA分級后發(fā)現(xiàn)，管狀腺瘤和管狀絨毛狀腺瘤中的Fn水平與正常黏膜組織相比，差異也無統(tǒng)計學(xué)意義，但高級別異型增生組織中Fn水平顯著高于正常黏膜組織[8]。Kostic等[9]發(fā)現(xiàn)CRA患者糞便中梭桿菌屬含量顯著高于健康對照組，但Flanagan等[8]發(fā)現(xiàn)CRA糞便中Fn水平與正常對照組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義。目前對CRA患者糞便中梭桿菌水平的研究較少。

2.2梭桿菌影響CRA向CRC進(jìn)展

Flanagan等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，CRC組織和相應(yīng)正常黏膜組織中Fn平均水平均顯著高于CRA。將CRA分級后發(fā)現(xiàn)，CRC組織中Fn水平顯著高于管狀腺瘤和管狀絨毛狀腺瘤，但CRC組織和高級別異型增生組織中Fn水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義，CRC患者糞便中Fn水平也明顯高于CRA患者。一項近年的研究發(fā)現(xiàn)，CRC組織中Fn的檢出率顯著高于癌前病變組織(增生性息肉、無蒂鋸齒狀腺瘤、傳統(tǒng)鋸齒狀腺瘤和非鋸齒狀腺瘤)，且組織學(xué)分級越高則Fn檢出率越高，在無蒂鋸齒狀腺瘤中Fn檢出率從乙狀結(jié)腸到直腸逐漸增加[12]。從CRA到CRC的發(fā)展過程中，病變組織和相應(yīng)正常組織中Fn含量均明顯增加，提示Fn促進(jìn)了CRA向CRC的進(jìn)展。

3　梭桿菌影響結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制

3.1梭桿菌與結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系的模型

梭桿菌與結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系密切，但目前不確定梭桿菌是結(jié)直腸腫瘤發(fā)生的原因還是結(jié)果。Tjalsma等[13]提出“Driver-passenger”模型，認(rèn)為腸道中的致病菌首先作為“drivers”引起基因突變，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，腸道微環(huán)境發(fā)生改變，致病菌逐漸被機會致病菌(如梭桿菌屬)、益生菌或其他優(yōu)勢菌代替，替代者被稱為“passengers”，這在一定程度上解釋了結(jié)直腸腫瘤患者的腸道菌群變化情況。有研究發(fā)現(xiàn)，梭桿菌屬富集與CpG島甲基化、TP53等基因突變相關(guān)[7]，且TP53基因突變的CRC組織中Fn水平顯著高于野生型CRC[8]，腫瘤可能是先發(fā)生自身基因突變[9]，引起上皮屏障缺陷[14]，促進(jìn)梭桿菌屬侵入進(jìn)而優(yōu)勢生長[4]。

3.2梭桿菌影響結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機制

目前對于Fn與結(jié)直腸腫瘤關(guān)系的分子機制研究有了新進(jìn)展：(1)Fn通過特異表面黏附蛋白(FadA)與CRC細(xì)胞上皮鈣黏蛋白(E-cadherin)結(jié)合，激活β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路，導(dǎo)致致癌基因和促炎基因表達(dá)升高，CRC和CRA患者的FadA基因和表達(dá)水平顯著高于健康個體[15]。(2)TIGIT(T cell immunoglobulin and ITIM domain)是一種具有免疫抑制作用的協(xié)同刺激分子，具有免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和免疫受體蛋白酪氨酸抑制模體(ITIM)，存在于所有自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)和各種T細(xì)胞；近年的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)n通過其Fap2蛋白與TIGIF直接結(jié)合，抑制NK細(xì)胞及腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞的抗腫瘤作用[16]，此發(fā)現(xiàn)為結(jié)直腸腫瘤的治療開辟了新途徑。(3)Fn可通過與RNA病毒識別相關(guān)的胞質(zhì)受體維甲酸誘導(dǎo)基因Ⅰ激活核因子-κB(NF-κB)，引起促炎基因表達(dá)升高，從而引起炎性反應(yīng)[17]。(4)Quah等[18]指出，F(xiàn)n是通過p38 MAPK信號通路(并非經(jīng)典的TLR途徑)引起炎性細(xì)胞因子的增加。促炎基因表達(dá)升高和炎性細(xì)胞因子的增加引起炎性反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

3.3炎性反應(yīng)在梭桿菌影響結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

炎性反應(yīng)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。IBD或未定型腸炎患者的梭桿菌檢出率顯著高于無腸道疾病者，且炎性反應(yīng)部位中Fn的侵襲性比正常黏膜中Fn更強[19]，CRA組的梭桿菌屬豐度與局部炎性細(xì)胞因子的基因表達(dá)水平呈正相關(guān)[5]。Kostic等[9]認(rèn)為梭桿菌通過募集髓樣來源免疫細(xì)胞形成一個促炎微環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，產(chǎn)生的炎性反應(yīng)進(jìn)一步促進(jìn)自身的促腫瘤能力。

因此，腸道中致病菌首先導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生及微環(huán)境改變，梭桿菌侵入成為優(yōu)勢菌，既可以通過FadA與E-cadherin結(jié)合，引發(fā)一系列信號途徑改變，引起致癌基因和促炎基因表達(dá)增加，或通過Fap2蛋白與TIGIF直接結(jié)合，抑制免疫細(xì)胞的抗腫瘤活性，或通過其他的信號通路引起炎性細(xì)胞因子的聚集和炎性反應(yīng)，從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。另外，梭桿菌屬中的Fn能夠促進(jìn)其他微生物的侵襲能力[20]，還可能促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。

4　問題及展望

綜上所述，梭桿菌在結(jié)直腸腫瘤組織及患者糞便中發(fā)生聚集，其在CRA向CRC的進(jìn)展過程中起著重要的作用，且與CRC局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān)。少量研究的樣本來自腸拭子，也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象；相比于糞便，腸拭子和病變組織的微生物群更接近。腫瘤組織中和同一個體糞便中的菌群結(jié)構(gòu)差異較大，在門水平，梭桿菌占腫瘤組織中菌群的4.97%，而在糞便中只占0.47%，在科和屬水平也發(fā)現(xiàn)了同樣結(jié)果；隨著與腫瘤組織邊緣距離的增加，包括梭桿菌在內(nèi)的一些細(xì)菌含量表現(xiàn)出遞增或遞減的趨勢[11]。這些問題應(yīng)該引起重視。

在CRA向CRC演變的過程中，梭桿菌的變化需要更大樣本的系統(tǒng)研究來闡明其作用。CRA可分為進(jìn)展期和非進(jìn)展期，進(jìn)展期CRA發(fā)展為CRC的癌變危險性更高，因此對進(jìn)展期CRA的診治是CRC一級預(yù)防的重要任務(wù)，目前對進(jìn)展期CRA中梭桿菌水平的研究尚屬空白，此外研究還需考慮個體、地區(qū)、種族的差異以及其他菌群對梭桿菌水平的影響。FadA作為Fn的特異性標(biāo)志物有望成為結(jié)直腸腫瘤的診斷標(biāo)志物，針對FadA結(jié)合位點合成的抑制多肽可抑制Fn的黏附和聚集[15]，鑒于Gur等[16]對梭桿菌與結(jié)直腸腫瘤關(guān)系的最新研究結(jié)果，有望利用針對TIGIT的抗體來提高免疫細(xì)胞對結(jié)直腸腫瘤的殺傷作用，為結(jié)直腸腫瘤的診治開辟新方向。

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(本文編輯：林磊)

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