论文部分内容阅读
【摘要】结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）是常见的恶性肿瘤，发病率具有广泛的全球差异，总体而言，该病在男性发病率中排名第三，在女性发病率中排名第二[1]。随着经济发展，饮食和西化的生活方式改变CRC发病率逐年增长。近年来，随着基因组测序技术的进步，肠道菌群成为研究热点，特别地，越来越多的研究证明具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum，Fn）在促CRC的发生发展中有着重要作用，但其确切机制仍不太清楚。Fn与CRC关系的研究，使Fn的检测作为CRC的无创筛查工具成为可能，Fn有望成為CRC新的治疗靶点。本文对Fn促CRC的发病机制进行了深入的综述，而且探讨了与Fn相关的CRC的潜在治疗和预后。
【关键词】结直肠癌;具核梭杆菌;机制;治疗
【中图分类号】R735 【文献标识码】A 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2021.05.247
引言
据估计，人类肠道中有超过1000种以上细菌，其中主要的一部分存在于结肠中，肠道菌群失调与人类多种疾病相关。Fn是一种革兰氏阴性厌氧菌，属于类杆菌科，其天然存在于健康人或患病人的口腔中，近年来的研究发现Fn在CRC组织中富集[2]。虽然目前流行病学研究并没有在Fn和CRC之间建立明显的关系，但许多致病机制已经被描述。现对Fn与CRC关系的研究进展予以综述如下。
1 Fn与CRC密切相关
越来越多的研究表明，CRC患者的疾病组织及粪便中Fn含量明显增多。在北美、欧洲和亚洲人群中进行的几项研究表明，与正常邻近组织、健康受试者或CRA组织相比，CRC组织中Fn数量过多[2]。这些研究均发现Fn在CRC组织中的富集，提示Fn在CRC的发生发展中密切相关。
2 Fn促CRC发生发展的可能机制
肠道菌群在促CRC发生发展过程中是如何发挥作用的，具体的发病机制仍不是很清楚，Tjalsma等人[3]，提出了肠道微生物群成员间相互作用的动态模型，即“细菌驱动-乘客”假说。该模型提示，具有促肿瘤特性（驱动因子）的特定细菌物种通过诱导肠上皮细胞DNA损伤而触发CRC的发生。随后，肠道微环境的紊乱导致有益细菌的减少和机会致病菌（乘客）对黏膜的定植。乘客细菌是肠道的优势菌，它们利用营养物质和其他因素（包括活性氧）导致炎症反应和直接上皮损伤。另一方面，驱动因子除了在DNA损伤中的作用外，还参与上皮细胞的增殖和凋亡，其中Fn发挥着重要作用，与幽门螺杆菌与胃癌的相关性一样，Fn促进CRC的发生和发展中可能是一种重要的微生物致癌物。
2.1 Fn的转移和定植
Fn是口腔内的一种机会厌氧菌，它是如何从口腔定植肠道黏膜的还不清楚。有两种可能的转移途径，其一是吞咽口腔中的Fn，消化道传播可能是Fn扩散的机制之一。其二是Fn依靠其表面的粘附因子（FadA）和表面蛋白（Fap2）侵袭血管或淋巴管进行远处转移和定植。FadA与血管内皮钙粘蛋白（VE-cadherin）结合，FadA结合导致VE-cadherin重新定位并增加内皮细胞的通透性，从而促进Fn和其他细菌进入血流[4]。一旦知道Fn具体转移途径，可能有助于我们开辟新的CRC诊断及治疗方法。
2.2 Fn促进炎症向恶性发展
细菌、肠上皮细胞和宿主天然防御反应之间的相互作用对于Fn感染的后果至关重要。Fn感染引起的炎症反应是肠黏膜病变的关键介质，但Fn感染引起炎症的调节机制尚不清楚。Rubinstein等人[4]认为，由Fn编码的膜蛋白FadA与上皮细胞表面的E-cadherin结合，导致E-cadherin磷酸化和内化，激活β-catenin信号通路，从而导致炎症和肿瘤基因转录和促进CRC细胞的增殖。在纯化的FadA的调控下，癌基因、炎症基因和Wnt基因在CRC细胞中的表达不断增加。Ito等人[2]发现Fn在CRC发生发展的癌前病变阶段高度富集，提示Fn的积聚是发生在CRC早期的事件，这些基因中的一些已经在结直肠肿瘤的早期CRA阶段和CRC中失调，可能导致炎症应激，从而驱动CRA向CRC的进展。Fn的感染导致炎症因子表达和肿瘤基因的转录增加，从而形成炎症环境，进一步促进CRC的发生。
2.3 Fn与免疫抑制或免疫逃逸
越来越多的研究表明，包括Fn在内的细菌可能通过与宿主免疫系统的相互作用参与CRC的发生。有研究发现，Fn是一种兼性胞内细菌，可在THP-1来源的巨噬细胞（dTHP1）细胞中存活和有限增殖达72h，并且Fn感染可通过激活PI3K和ERK途径抑制dTHP1细胞的凋亡[5]，这意味着Fn可能通过在宿主细胞内发育而逃避宿主体液免疫应答。另有研究证明，Fap2当与人类抑制性受体（具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体TIGIT）结合时，将抑制自然杀伤（NK）细胞的细胞毒性作用[6]，同时，感染Fn的肿瘤受到保护，免受NK介导的杀伤和免疫细胞攻击。有趣的是，也有报道称TIGIT是一种免疫受体抑制检查点，与肿瘤免疫监视有关。Fn可通过其结构和非结构产物，拮抗、阻断和抑制机体的免疫应答实现机体免疫系统对CRC的免疫抑制或免疫逃逸。
2.4 Fn与表观遗传学表型
微卫星不稳定性（MSI）是DNA错配修复缺陷引起的一种遗传不稳定性。最新研究表明高负荷的Fn与CpG岛甲基化表型（CIMP）、高MSI和MLH1高甲基化有关。CIMP的特点是多个基因启动子区周围的CpG岛同时高甲基化。CpG岛甲基化水平高表明慢性炎症和免疫反应加重，Fn产生的炎症和活性氧应激可能导致MMR蛋白MLH1的表观遗传沉默和酶活性降低，从而导致MSI-CRC[7]。这些发现为CRC发生途径，特别是MSI-H亚型的致癌途径的研究提供了新的思路。 3 Fn与CRC的关系在临床中的意义及展望
传统的结肠镜检查作为一种有创性的检查方法不能广泛应用于结直肠肿瘤的筛查。相反，检测粪便或血液中的生物标记物在筛查CRC方面有着广泛的潜在应用。Wong等[8]，报道粪便Fn定量结合粪便免疫化学检测（FIT）可提高晚期大肠腺瘤和癌的诊断水平。粪便Fn对CRC的诊断有重要价值，这些研究表明粪便Fn作为CRC无创筛查的可能性。
越来越多的证据表明肠道微生态治疗切实可行，临床结局较为理想。Fn与CRC的研究为我们提供了许多新型CRC治疗方式，例如，在对CRC患者进行益生菌干预后，粪便样本中的Fn数量减少，微生物多樣性增加，表明微生态产品有利于CRC患者抑制CRC相关菌属[9]。有研究表明CRC化疗耐药与肿瘤微环境相关[10]，由Fn调节的肿瘤微环境可能是CRC耐药的原因，降低Fn的丰度有望解决CRC的耐药性问题。
Fn对于CRC是否具有预后意义呢？有研究表明，对1102例CRC患者的组织标本进行Fn检测，发现组织Fn-DNA的含量与CRC的特异性死亡率呈正相关，这表明Fn在CRC组织中的富集可能是一个负性的预后生物标志物[11]。这些发现可能提示Fn高CRC是一种更具生物侵袭性的肿瘤亚型。Fn是否可以作为CRC的独立预后因素尚不清楚。
4 结束语
总之，Fn在CRC的发生发展中有着重要的作用，Fn能够依靠其FadA和Fap2进行侵袭及定植，促进炎症，改变肿瘤微环境，诱导免疫抑制，而且与CRC表观遗传改变有关。Fn促CRC的发病机制和CRC的潜在微生物诊断和治疗仍不是很清楚，但值得进一步研究。
参考文献：
[1]Bsc F B，Msc，Phd，et al.Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J].CA： A Cancer Journal for Clinicians，2018，68（6）.
[2]Ito M，Kanno S，Nosho K，et al.Association of Fusobacterium nucleatum with clinical and molecular features in colorectal serrated pathway[J]. Int J Cancer，2015，137（6）：1258-68.
[3]Tjalsma H，Boleij A，Marchesi J R，et al.A bacterial driver-passenger model for colorectal cancer： beyond the usual suspects[J].Nat Rev Microbiol，2012，10（8）：575-82.
[4]Rubinstein M R，Wang X，Liu W，et al.Fusobacterium nucleatum promotes colorectal carcinogenesis by modulating E-cadherin/β-catenin signaling via its FadA adhesin[J].Cell Host Microbe，2013，14（2）：195-206.
[5]Xue Y，Xiao H，Guo S，et al.Indoleamine 2，3-dioxygenase expression regulates the survival and proliferation of Fusobacterium nucleatum in THP-1-derived macrophages[J].Cell Death Dis，2018，9（3）：355.
[6]Guevarra L A，Afable A C F，Belza P J O，et al.Immunogenicity of a Fap2 peptide mimotope of Fusobacterium nucleatum and its potential use in the diagnosis of colorectal cancer[J].Infect Agent Cancer，2018，13：11.
[7]Nosho K，Sukawa Y，Adachi Y，et al.Association of Fusobacterium nucleatum with immunity and molecular alterations in colorectal cancer[J].World J Gastroenterol，2016，22（2）：557-66.
[8]Wong S H，Kwong T N Y，Chow T C，et al.Quantitation of faecal Fusobacterium improves faecal immunochemical test in detecting advanced colorectal neoplasia[J].Gut，2017，66（8）：1441-1448.
[9]Hibberd A A，Lyra A，Ouwehand A C，et al.Intestinal microbiota is altered in patients with colon cancer and modified by probiotic intervention[J].BMJ Open Gastroenterol，2017，4（1）：e000145.
[10]Sun Y.Tumor microenvironment and cancer therapy resistance[J].Cancer Lett，2016，380（1）：205-15.
[11]Mima K，Cao Y，Chan A T，et al.Fusobacterium nucleatum in Colorectal Carcinoma Tissue According to Tumor Location[J].Clin Transl Gastroenterol，2016，7（11）：e200.
作者简介：
李晓文（1992-），男，硕士，赣南医学院第一临床医学院。
通信作者：王建忠，赣南医学院第一附属医院胃肠外科，教授，主任医师，从事腹腔感染及胃肠营养研究。
【关键词】结直肠癌;具核梭杆菌;机制;治疗
【中图分类号】R735 【文献标识码】A 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2021.05.247
引言
据估计，人类肠道中有超过1000种以上细菌，其中主要的一部分存在于结肠中，肠道菌群失调与人类多种疾病相关。Fn是一种革兰氏阴性厌氧菌，属于类杆菌科，其天然存在于健康人或患病人的口腔中，近年来的研究发现Fn在CRC组织中富集[2]。虽然目前流行病学研究并没有在Fn和CRC之间建立明显的关系，但许多致病机制已经被描述。现对Fn与CRC关系的研究进展予以综述如下。
1 Fn与CRC密切相关
越来越多的研究表明，CRC患者的疾病组织及粪便中Fn含量明显增多。在北美、欧洲和亚洲人群中进行的几项研究表明，与正常邻近组织、健康受试者或CRA组织相比，CRC组织中Fn数量过多[2]。这些研究均发现Fn在CRC组织中的富集，提示Fn在CRC的发生发展中密切相关。
2 Fn促CRC发生发展的可能机制
肠道菌群在促CRC发生发展过程中是如何发挥作用的，具体的发病机制仍不是很清楚，Tjalsma等人[3]，提出了肠道微生物群成员间相互作用的动态模型，即“细菌驱动-乘客”假说。该模型提示，具有促肿瘤特性（驱动因子）的特定细菌物种通过诱导肠上皮细胞DNA损伤而触发CRC的发生。随后，肠道微环境的紊乱导致有益细菌的减少和机会致病菌（乘客）对黏膜的定植。乘客细菌是肠道的优势菌，它们利用营养物质和其他因素（包括活性氧）导致炎症反应和直接上皮损伤。另一方面，驱动因子除了在DNA损伤中的作用外，还参与上皮细胞的增殖和凋亡，其中Fn发挥着重要作用，与幽门螺杆菌与胃癌的相关性一样，Fn促进CRC的发生和发展中可能是一种重要的微生物致癌物。
2.1 Fn的转移和定植
Fn是口腔内的一种机会厌氧菌，它是如何从口腔定植肠道黏膜的还不清楚。有两种可能的转移途径，其一是吞咽口腔中的Fn，消化道传播可能是Fn扩散的机制之一。其二是Fn依靠其表面的粘附因子（FadA）和表面蛋白（Fap2）侵袭血管或淋巴管进行远处转移和定植。FadA与血管内皮钙粘蛋白（VE-cadherin）结合，FadA结合导致VE-cadherin重新定位并增加内皮细胞的通透性，从而促进Fn和其他细菌进入血流[4]。一旦知道Fn具体转移途径，可能有助于我们开辟新的CRC诊断及治疗方法。
2.2 Fn促进炎症向恶性发展
细菌、肠上皮细胞和宿主天然防御反应之间的相互作用对于Fn感染的后果至关重要。Fn感染引起的炎症反应是肠黏膜病变的关键介质，但Fn感染引起炎症的调节机制尚不清楚。Rubinstein等人[4]认为，由Fn编码的膜蛋白FadA与上皮细胞表面的E-cadherin结合，导致E-cadherin磷酸化和内化，激活β-catenin信号通路，从而导致炎症和肿瘤基因转录和促进CRC细胞的增殖。在纯化的FadA的调控下，癌基因、炎症基因和Wnt基因在CRC细胞中的表达不断增加。Ito等人[2]发现Fn在CRC发生发展的癌前病变阶段高度富集，提示Fn的积聚是发生在CRC早期的事件，这些基因中的一些已经在结直肠肿瘤的早期CRA阶段和CRC中失调，可能导致炎症应激，从而驱动CRA向CRC的进展。Fn的感染导致炎症因子表达和肿瘤基因的转录增加，从而形成炎症环境，进一步促进CRC的发生。
2.3 Fn与免疫抑制或免疫逃逸
越来越多的研究表明，包括Fn在内的细菌可能通过与宿主免疫系统的相互作用参与CRC的发生。有研究发现，Fn是一种兼性胞内细菌，可在THP-1来源的巨噬细胞（dTHP1）细胞中存活和有限增殖达72h，并且Fn感染可通过激活PI3K和ERK途径抑制dTHP1细胞的凋亡[5]，这意味着Fn可能通过在宿主细胞内发育而逃避宿主体液免疫应答。另有研究证明，Fap2当与人类抑制性受体（具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体TIGIT）结合时，将抑制自然杀伤（NK）细胞的细胞毒性作用[6]，同时，感染Fn的肿瘤受到保护，免受NK介导的杀伤和免疫细胞攻击。有趣的是，也有报道称TIGIT是一种免疫受体抑制检查点，与肿瘤免疫监视有关。Fn可通过其结构和非结构产物，拮抗、阻断和抑制机体的免疫应答实现机体免疫系统对CRC的免疫抑制或免疫逃逸。
2.4 Fn与表观遗传学表型
微卫星不稳定性（MSI）是DNA错配修复缺陷引起的一种遗传不稳定性。最新研究表明高负荷的Fn与CpG岛甲基化表型（CIMP）、高MSI和MLH1高甲基化有关。CIMP的特点是多个基因启动子区周围的CpG岛同时高甲基化。CpG岛甲基化水平高表明慢性炎症和免疫反应加重，Fn产生的炎症和活性氧应激可能导致MMR蛋白MLH1的表观遗传沉默和酶活性降低，从而导致MSI-CRC[7]。这些发现为CRC发生途径，特别是MSI-H亚型的致癌途径的研究提供了新的思路。 3 Fn与CRC的关系在临床中的意义及展望
传统的结肠镜检查作为一种有创性的检查方法不能广泛应用于结直肠肿瘤的筛查。相反，检测粪便或血液中的生物标记物在筛查CRC方面有着广泛的潜在应用。Wong等[8]，报道粪便Fn定量结合粪便免疫化学检测（FIT）可提高晚期大肠腺瘤和癌的诊断水平。粪便Fn对CRC的诊断有重要价值，这些研究表明粪便Fn作为CRC无创筛查的可能性。
越来越多的证据表明肠道微生态治疗切实可行，临床结局较为理想。Fn与CRC的研究为我们提供了许多新型CRC治疗方式，例如，在对CRC患者进行益生菌干预后，粪便样本中的Fn数量减少，微生物多樣性增加，表明微生态产品有利于CRC患者抑制CRC相关菌属[9]。有研究表明CRC化疗耐药与肿瘤微环境相关[10]，由Fn调节的肿瘤微环境可能是CRC耐药的原因，降低Fn的丰度有望解决CRC的耐药性问题。
Fn对于CRC是否具有预后意义呢？有研究表明，对1102例CRC患者的组织标本进行Fn检测，发现组织Fn-DNA的含量与CRC的特异性死亡率呈正相关，这表明Fn在CRC组织中的富集可能是一个负性的预后生物标志物[11]。这些发现可能提示Fn高CRC是一种更具生物侵袭性的肿瘤亚型。Fn是否可以作为CRC的独立预后因素尚不清楚。
4 结束语
总之，Fn在CRC的发生发展中有着重要的作用，Fn能够依靠其FadA和Fap2进行侵袭及定植，促进炎症，改变肿瘤微环境，诱导免疫抑制，而且与CRC表观遗传改变有关。Fn促CRC的发病机制和CRC的潜在微生物诊断和治疗仍不是很清楚，但值得进一步研究。
参考文献：
[1]Bsc F B，Msc，Phd，et al.Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J].CA： A Cancer Journal for Clinicians，2018，68（6）.
[2]Ito M，Kanno S，Nosho K，et al.Association of Fusobacterium nucleatum with clinical and molecular features in colorectal serrated pathway[J]. Int J Cancer，2015，137（6）：1258-68.
[3]Tjalsma H，Boleij A，Marchesi J R，et al.A bacterial driver-passenger model for colorectal cancer： beyond the usual suspects[J].Nat Rev Microbiol，2012，10（8）：575-82.
[4]Rubinstein M R，Wang X，Liu W，et al.Fusobacterium nucleatum promotes colorectal carcinogenesis by modulating E-cadherin/β-catenin signaling via its FadA adhesin[J].Cell Host Microbe，2013，14（2）：195-206.
[5]Xue Y，Xiao H，Guo S，et al.Indoleamine 2，3-dioxygenase expression regulates the survival and proliferation of Fusobacterium nucleatum in THP-1-derived macrophages[J].Cell Death Dis，2018，9（3）：355.
[6]Guevarra L A，Afable A C F，Belza P J O，et al.Immunogenicity of a Fap2 peptide mimotope of Fusobacterium nucleatum and its potential use in the diagnosis of colorectal cancer[J].Infect Agent Cancer，2018，13：11.
[7]Nosho K，Sukawa Y，Adachi Y，et al.Association of Fusobacterium nucleatum with immunity and molecular alterations in colorectal cancer[J].World J Gastroenterol，2016，22（2）：557-66.
[8]Wong S H，Kwong T N Y，Chow T C，et al.Quantitation of faecal Fusobacterium improves faecal immunochemical test in detecting advanced colorectal neoplasia[J].Gut，2017，66（8）：1441-1448.
[9]Hibberd A A，Lyra A，Ouwehand A C，et al.Intestinal microbiota is altered in patients with colon cancer and modified by probiotic intervention[J].BMJ Open Gastroenterol，2017，4（1）：e000145.
[10]Sun Y.Tumor microenvironment and cancer therapy resistance[J].Cancer Lett，2016，380（1）：205-15.
[11]Mima K，Cao Y，Chan A T，et al.Fusobacterium nucleatum in Colorectal Carcinoma Tissue According to Tumor Location[J].Clin Transl Gastroenterol，2016，7（11）：e200.
作者简介：
李晓文（1992-），男，硕士，赣南医学院第一临床医学院。
通信作者：王建忠，赣南医学院第一附属医院胃肠外科，教授，主任医师，从事腹腔感染及胃肠营养研究。