朱耘函，郝朗松，何奎，鄧洋，王波，陳琪穎

【提要】 結直腸癌(CRC)是全球第三大常見癌癥和第四大常見癌癥死亡原因。近年來，越來越多的證據(jù)支持腸道微生物在結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展中起到了重要作用。在這些結直腸癌患者中經(jīng)常觀察到健康微生物平衡紊亂，稱為失調(diào)。引起腸道失調(diào)的病原微生物已成為在腫瘤發(fā)生中作用的重要靶點。有趣的是，在結直腸癌患者的組織和糞便中檢測到不同菌株的存在，如具核梭桿菌(Fn)。具核梭桿菌是一種居住在口腔內(nèi)的革蘭氏陰性需氧菌，與牙周病、呼吸道感染、心血管疾病、阿爾茨海默病、炎癥性腸病和幾種癌癥有關。在結直腸癌患者的組織和糞便中檢測到Fn的存在并且豐度高于正常人水平，同時還有研究報道Fn與化療耐藥性和低生存率顯著相關。因此，本篇綜述中我們將回顧具核梭桿菌在結直腸癌發(fā)生、發(fā)展中的作用，以及其對于化療抵抗的作用，希望能將具核梭桿菌作為癌癥預防、治療、化療抵抗的新靶點。

結直腸癌(colorectal cancer，CRC)是男性第三常見的癌癥，女性第二常見的癌癥，2018年全球共有180萬例，88.1萬人死亡[1]。其病因可能非常復雜。目前已確定的結直腸癌病因包括：高齡(>50歲)、結直腸癌或腺瘤的個人病史、炎癥性腸道疾病、遺傳易感性、低纖維、高脂肪和紅肉的飲食、久坐的生活方式、糖尿病、肥胖、吸煙、酒精和放療[2]。腸道菌群通過調(diào)節(jié)免疫反應、遺傳損傷和凋亡在宿主生理和癌癥等疾病中發(fā)揮作用[3-5]。大量研究表明，腸道微生物群的失調(diào)與CRC有著密切的關系[6]。

具核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum，F(xiàn)n)是一種革蘭氏陰性細菌，是人類口腔的正常成分[7]。作為口腔微生物群的常住成員，具核梭桿菌主要因其在牙周健康和疾病中的作用[7]而被研究，該菌被認為是一種機會性病原體，不僅參與炎癥過程，如牙周炎、炎癥性腸病、胰腺膿腫、早產(chǎn)兒和肝膿腫，還參與癌癥的發(fā)展和進展，包括結直腸癌和口腔癌[8]。

之前的研究表明，具核梭桿菌的豐度在結腸癌組織中含量明顯高于正常組織，并與結腸癌的轉移有關[9]。此外，結直腸癌組織中的具核梭桿菌的數(shù)量與患者生存期顯著縮短有關[10]，這些發(fā)現(xiàn)表明具核梭桿菌可能是結直腸癌的一個重要風險因素，已有許多先例表明微生物在各種癌癥的發(fā)展中發(fā)揮作用，如人乳頭瘤病毒(HPV)和宮頸癌、E-B病毒和鼻咽癌、幽門螺桿菌和胃癌。因此，探索具核梭桿菌和結直腸癌之間的潛在關系非常重要。本文綜述了具核梭桿菌引起CRC以及化療抵抗的各種機制。從而為腫瘤的預防和治療提供參考方向。

1 具核梭桿菌促進結直腸癌發(fā)生發(fā)展的機制

具核梭桿菌可以通過多種途徑促進結直腸癌的發(fā)展。具核梭桿菌粘附蛋白(Fap2)通過與D-半乳糖-β(1-3)-N-乙酰-D-半乳糖胺(Galnac)結合，從而促進結直腸癌的發(fā)展[11]。此外，具核梭桿菌粘附素A(FadA)可以幫助具核梭桿菌粘附腸上皮細胞的E-鈣粘蛋白[12]。因此，具核梭桿菌可以通過Fap2和FadA選擇性地定植于結直腸癌組織，當與腸上皮細胞接觸時，激活β-連環(huán)蛋白，導致不受控制的細胞生長[8,12-13]。當注射到癌前和惡性結直腸癌小鼠模型的尾靜脈中時，也發(fā)現(xiàn)具核梭狀芽孢桿菌定植于大腸組織，這表明具核梭狀芽孢桿菌通過造血途徑從口腔到達大腸組織[13]。在ApcMin/+小鼠模型中，具核梭桿菌增加了腫瘤的多樣性，激活了核因子-κB(NF-κB)途徑，并促使髓樣細胞浸潤到腫瘤中，產(chǎn)生促進結直腸癌發(fā)展的促炎癥環(huán)境[11]。此外，具核梭桿菌可以通過TLR4信號激活增加結直腸癌細胞的增殖和腫瘤的發(fā)展[14]。

幾項研究表明，在患有高度異型增生和腺瘤的大腸組織中，具核梭桿菌富集[15-16]。毒力因子FadA可促進E-鈣粘蛋白介導的腫瘤生長，并誘導宿主產(chǎn)生促炎性細胞因子，腺瘤和腺癌患者結腸組織中的FadA基因水平比健康人高出10～100倍[12]。具核梭桿菌的Fap2蛋白還可以直接與具有Ig和ITIM結構域(TIGIT)蛋白的T細胞免疫受體相互作用，抑制自然殺傷細胞的細胞毒性[17]。

2 腸道細菌代謝物

具核梭桿菌可以利用氨基酸和肽作為腫瘤微環(huán)境中的營養(yǎng)來源。Fn產(chǎn)生的各種氨基酸代謝物：包括甲酰甲氧基亮氨酸、苯丙氨酸和短鏈脂肪酸可以作為髓細胞刺激物，導致腫瘤中的髓細胞擴張。與腸腔中的許多其他專性厭氧細菌相比，具核梭桿菌還具有基本的電子傳遞鏈，可以限制它們吸入氧氣的能力[18]。因此，具核梭桿菌可以在缺氧腫瘤微環(huán)境中持續(xù)存在并緩慢復制。此外，各種粘附分子可以增強具核梭桿菌促進細菌聚集和生物膜形成的能力，從而提高耐氧性[19]?？偟膩碚f，各種具核梭桿菌代謝物可通過直接促進腫瘤細胞增殖、血管生長或免疫細胞入侵，使腫瘤微環(huán)境隨著時間的推移變得更易于腫瘤生長。

3 骨髓源性抑制細胞(MDSCs)和自然殺傷細胞(NK)介導的免疫機制

骨髓間充質干細胞被認為是骨髓、脾臟或腫瘤微環(huán)境中的髓樣細胞，是腫瘤相關巨噬細胞(M2型巨噬細胞)、粒細胞和樹突狀細胞(DC)的前體。MDSCs是一種免疫抑制細胞，參與免疫抑制，促進血管生成和癌變[20]。研究也表明，大腸癌的發(fā)生可能與腸道微生物群有關。例如，結直腸癌中具核梭桿菌的富集可以選擇性擴增免疫抑制性髓系細胞，形成免疫抑制性腫瘤微環(huán)境(TME)，可有效抑制大腸癌T細胞增殖，誘導T細胞凋亡，浸潤性T細胞亞群(即CD3+、CD8+、CD45RO+和FOXP3+細胞)水平較高，預后較好[21]。此外，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中，骨髓間充質干細胞也能對不同的信號做出反應，并分化為M1和M2表型。這兩種表型的巨噬細胞與腫瘤的發(fā)生呈相反作用。觀察到M1表型阻礙了腫瘤的形成和發(fā)展，而M2表型促進了腫瘤的形成和遷移。此外，還發(fā)現(xiàn)抑制M2極化或促進M1極化在介導抗腫瘤作用中發(fā)揮積極作用[22]。此外，以前的研究也發(fā)現(xiàn)M2型巨噬細胞是人類大腸癌中巨噬細胞的主要表型，而具核梭桿菌感染促進了M2型巨噬細胞極化以及腫瘤微環(huán)境中的腫瘤生長[22-23]。在不同的臨床實驗中也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，結直腸癌小鼠腸道微環(huán)境中M2型巨噬細胞的數(shù)量在喂食具核梭桿菌后顯著增加7-8倍[11]。此外，發(fā)現(xiàn)通過感染具核梭桿菌可以激活IL-6/p-STA T3/c-MYC和TLR4/NF-κB/S100A9信號通路，以TLR4依賴的方式促進M2型巨噬細胞的極化和大腸癌的進展[11]。

NK細胞可以通過釋放各種趨化因子和細胞因子來殺死感染病原體和腫瘤細胞，從而積極參與早期防御機制。胃腸道中高水平的具核梭桿菌可顯著降低NK細胞活性[24]。帶有免疫球蛋白和ITIM結構域的T細胞免疫受體(TIGIT)是一種能有效抑制NK細胞和其他免疫細胞的受體，可被脊髓灰質炎病毒受體(PVR)和連接蛋白-2分子激活。這些配體與TIGIT結合后，主要通過影響細胞質結構域和免疫受體酪氨酸基抑制基序(ITIM)來啟動抑制信號[25]。Fap2蛋白參與具核梭桿菌與癌細胞的結合，并可直接與NK、Treg、CD8+和CD4+T細胞上的TIGIT相互作用[26]。Fap2與TIGIT的結合可抑制NK細胞對抗腫瘤細胞的活性，從而導致大腸癌的生長和進展。

4 DNA損傷

基因組不穩(wěn)定性是大腸癌的重要特征之一，如微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)、CpG島甲基化表型(CIMP)以及KRAS、BRAF和PIK3CA基因突變[27]。 具核梭桿菌介導的炎癥可通過增強活性氧(ROS)的產(chǎn)生和刺激促炎基因表達，從而導致異常DNA甲基化和DNA損傷，從而影響結直腸癌的進展[28]。MSI可因DNA修復機制的缺失而產(chǎn)生，該機制可顯著降低細胞修復短鏈DNA或串聯(lián)重復的能力，錯誤修復的累積即可導致基因突變。

已經(jīng)證實，各種腫瘤抑制基因的突變均可導致結直腸癌發(fā)生[29]。例如，在Okita等[27]報告的一項研究中，具核梭桿菌感染與結直腸癌中兩種不同類型的微衛(wèi)星改變有關。高濃度或中等濃度的具核梭桿菌DNA分別與微衛(wèi)星高不穩(wěn)定性突變(MSI-H)和微衛(wèi)星低不穩(wěn)定性(MSI-L)結直腸癌相關，并能觸發(fā)DNA損傷。

Koi等[30]報告說，CIMP/MSI-H和具核梭桿菌之間可能存在關聯(lián)。CIMP/MSI-H和Fn感染之間的關聯(lián)可以用MSH2和MSH6(MutSα)之間形成的錯配修復(MMR)蛋白復合物的作用來解釋，即修復由ROS產(chǎn)生的異常堿基，形成7,8-二氫-8-氧代鳥嘌呤(8-oxoG)。由ROS在富含CpG的區(qū)域(包括啟動子)形成的聚集的8-oxoG對堿基切除修復(BER)是難于修復的。在這些條件下，MutSα與DNA甲基轉移酶(DNMTs)和多瘤抑制復合體4(PRC4)合作啟動修復。受損部位的DNMTs對CpG島進行甲基化，以抑制目標基因的轉錄并促進修復反應。因此，通過慢性Fn感染持續(xù)產(chǎn)生的ROS可能啟動1)以 MSH2/MSH6依賴的方式啟動CIMP陽性腺瘤和癌，2)以MSH3依賴的方式啟動低水平的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI-L)和選定的四核苷酸重復序列中的微衛(wèi)星改變(EMAST)類型的CRC。

5 具核梭桿菌通過自噬作用促進結直腸癌的化療抵抗

在晚期大腸癌患者中，化療的目的是縮小腫瘤大小，減少腫瘤生長，抑制腫瘤轉移。一般來說，細胞活性毒性藥物，包括5-氟尿嘧啶(5-FU)和卡培他濱，在DNA復制過程中能抑制胸苷酸合成酶的酶活性[31]，從而抑制腫瘤細胞生長。另一種化療藥物奧沙利鉑通過共價結合DNA并形成鉑-DNA加合物抑制腫瘤細胞生長并導致細胞G2期阻滯[32]。這些化療藥物的組合廣泛用于CRC的治療[33]。大多數(shù)晚期大腸癌患者最初對聯(lián)合化療有反應。然而，由于耐藥性，患者最終會經(jīng)歷腫瘤復發(fā)，因此，闡明大腸癌患者化療耐藥的機制至關重要。

微生物群通過調(diào)控腸道炎癥[34-35]和腫瘤相關信號通路[36]促進或者抑制結直腸癌的發(fā)生和發(fā)展。Yu等[37]的研究發(fā)現(xiàn)，具核梭桿菌通過激活自噬途徑促進結直腸癌的化療耐藥性，自噬元件ULK1和ATG7參與了具核梭桿菌介導的結直腸癌細胞化療耐藥性，并且在mRNA和蛋白質水平上通過選擇性丟失miR-18a*和miR-4802，誘導pULK1、ULK1和ATG7上調(diào)從而激活自噬，增強腫瘤的化療抵抗。

6 具核梭桿菌是CRC的潛在生物標志物

在大腸癌篩查中，糞便潛血試驗、AFP、CEA等指標通常用于輔助診斷，結腸鏡檢查主要用于檢查，不僅繁瑣，而且對患者的創(chuàng)傷也很大。關于Fn的一些研究顯示，它在大腸癌患者的糞便和組織中顯著富集，比較后有顯著的統(tǒng)計學差異[38]，這表明Fn可作為診斷結直腸癌的有用標志物。

但冷凍組織和FFPE組織標本的使用受到手術或結腸鏡檢查的限制。而結直腸癌患者糞便標本較容易獲得，但往往會導致高假陽性檢出率[39]。因此，仍需一種更為準確且經(jīng)濟的檢測方式以檢測結直腸癌患者體內(nèi)具核梭桿菌豐度，從而輔助患者的診斷及診療。

7 總結與展望

CRC的發(fā)生及發(fā)展與多種腸道微生物有關，腸道菌群的失調(diào)與結直腸癌之間的潛在聯(lián)系是復雜的。目前研究表明，具核梭桿菌是結直腸癌的重要致病危險因素，能在通過多種機制(免疫調(diào)節(jié)、毒力因子、腸道代謝物、DNA損傷)積極參與大腸癌的發(fā)生和轉移，并且可以通過自噬途徑來促進CRC的化療抵抗。因此，需要深入研究和干預具核梭桿菌誘導的結直腸癌通路可能為結直腸癌的靶向治療和預防提供新的方向。此外，具核梭桿菌在一定程度上可以作為檢測大腸癌的一種可能的生物標志物，但其檢測效率不穩(wěn)定，需要進一步研究以提高該技術的檢測性能，相信以后具核梭桿菌可以為結直腸癌的預防及治療開辟新的途徑。