許慶玲　唐陳月　吳　超　俞麗芬

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·綜述·

梭桿菌與結直腸腫瘤關系的研究進展

許慶玲唐陳月吳超俞麗芬

近年來結直腸癌的發病率逐漸上升，結直腸腺瘤是結直腸癌的主要癌前疾病。近年來研究發現，梭桿菌與結直腸腫瘤的發生發展相關，其代表菌種為具核梭桿菌。此文綜述了梭桿菌在結直腸癌和結直腸腺瘤組織及患者糞便中的水平變化，以及其與結直腸腫瘤的部位、分期和患者生存期等的關系，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直腸腫瘤發生發展的模型及最新的分子機制，對結直腸腫瘤的防治提出新思路。

梭桿菌；結直腸腫瘤；發病機制

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，Fn)，梭桿菌在正常人腸道中含量較少[1]，近年來研究發現梭桿菌與結直腸腫瘤的發生發展密切相關，并初步了解了其中的機制。結直腸腺瘤(CRA)是散發性結直腸癌(CRC)的主要癌前疾病，CRA和CRC并稱為結直腸腫瘤。CRA在組織學上分為管狀腺瘤、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)和高級別上皮內瘤變(重度異型增生和原位癌)。內鏡下摘除CRA在一定程度上可預防CRC的發生，但腺瘤具有明顯的再發傾向[2]，若能明確梭桿菌在CRA向CRC進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直腸腫瘤發生發展中作用的相關研究進展作一綜述。

1　梭桿菌與CRC的關系

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，發現梭桿菌屬在CRC組織中顯著高表達，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的發生發展。隨后McCoy等[5]和Warren等[6]的研究發現了與此相同的現象，并發現乙狀結腸梭桿菌屬豐度高于右半結腸(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。

CRC患者糞便中梭桿菌屬含量顯著高于健康對照組[9-10]，Flanagan等[8]發現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，發現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正常組織或健康對照組。

1.2梭桿菌與CRC臨床病理學特征及預后的關系

Castellarin等[1]研究發現，梭桿菌屬豐度較高的CRC組織發生區域淋巴結轉移的風險增加，高豐度組和低豐度組各有74%與45%發生淋巴結轉移，且在CRC轉移器官中發現了梭桿菌，但梭桿菌屬豐度與腫瘤分期、部位、患者年齡及生存期無關。有研究對CRC患者進行了3～5年隨訪，發現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)，Fn水平與放射治療、化學治療效果及腫瘤TNM/Dukes分期均無顯著相關性[8]。

2　梭桿菌與CRA的關系及其在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階段就已發生，對于CRC的預防意義重大。有研究發現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，發現前者的梭桿菌屬含量顯著高于后者，且豐度高的個體患CRA的風險增加，但梭桿菌屬含量與CRA大小、數量無顯著相關性，熒光原位雜交分析表明梭桿菌屬定植在腸道黏液層及結腸腺窩中。有研究發現CRA組織中Fn含量也高于正常黏膜，但差異無統計學意義，根據演變過程將CRA分級后發現，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，差異也無統計學意義，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]發現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]發現CRA糞便中Fn水平與正常對照組相比差異無統計學意義。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進展

Flanagan等[8]的研究發現，CRC組織和相應正常黏膜組織中Fn平均水平均顯著高于CRA。將CRA分級后發現，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水平差異無統計學意義，CRC患者糞便中Fn水平也明顯高于CRA患者。一項近年的研究發現，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、傳統鋸齒狀腺瘤和非鋸齒狀腺瘤)，且組織學分級越高則Fn檢出率越高，在無蒂鋸齒狀腺瘤中Fn檢出率從乙狀結腸到直腸逐漸增加[12]。從CRA到CRC的發展過程中，病變組織和相應正常組織中Fn含量均明顯增加，提示Fn促進了CRA向CRC的進展。

3　梭桿菌影響結直腸腫瘤發生發展的機制

3.1梭桿菌與結直腸腫瘤發生發展關系的模型

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

3.2梭桿菌影響結直腸腫瘤發生發展的分子機制

目前對于Fn與結直腸腫瘤關系的分子機制研究有了新進展：(1)Fn通過特異表面黏附蛋白(FadA)與CRC細胞上皮鈣黏蛋白(E-cadherin)結合，激活β-連環蛋白(β-catenin)信號通路，導致致癌基因和促炎基因表達升高，CRC和CRA患者的FadA基因和表達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同刺激分子，具有免疫球蛋白樣結構域、跨膜區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胞(NK細胞)和各種T細胞；近年的研究發現，Fn通過其Fap2蛋白與TIGIF直接結合，抑制NK細胞及腫瘤浸潤T淋巴細胞的抗腫瘤作用[16]，此發現為結直腸腫瘤的治療開辟了新途徑。(3)Fn可通過與RNA病毒識別相關的胞質受體維甲酸誘導基因Ⅰ激活核因子-κB(NF-κB)，引起促炎基因表達升高，從而引起炎性反應[17]。(4)Quah等[18]指出，Fn是通過p38 MAPK信號通路(并非經典的TLR途徑)引起炎性細胞因子的增加。促炎基因表達升高和炎性細胞因子的增加引起炎性反應，進而促進結直腸腫瘤的發生發展。

3.3炎性反應在梭桿菌影響結直腸腫瘤發生發展中的作用

炎性反應在腫瘤的發生發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胞因子的基因表達水平呈正相關[5]。Kostic等[9]認為梭桿菌通過募集髓樣來源免疫細胞形成一個促炎微環境，從而促進腫瘤進展，產生的炎性反應進一步促進自身的促腫瘤能力。

因此，腸道中致病菌首先導致腫瘤的發生及微環境改變，梭桿菌侵入成為優勢菌，既可以通過FadA與E-cadherin結合，引發一系列信號途徑改變，引起致癌基因和促炎基因表達增加，或通過Fap2蛋白與TIGIF直接結合，抑制免疫細胞的抗腫瘤活性，或通過其他的信號通路引起炎性細胞因子的聚集和炎性反應，從而促進腫瘤的進展。另外，梭桿菌屬中的Fn能夠促進其他微生物的侵襲能力[20]，還可能促進腫瘤的侵襲和轉移。

4　問題及展望

綜上所述，梭桿菌在結直腸腫瘤組織及患者糞便中發生聚集，其在CRA向CRC的進展過程中起著重要的作用，且與CRC局部淋巴結轉移和預后相關。少量研究的樣本來自腸拭子，也發現同樣的現象；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構差異較大，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%，在科和屬水平也發現了同樣結果；隨著與腫瘤組織邊緣距離的增加，包括梭桿菌在內的一些細菌含量表現出遞增或遞減的趨勢[11]。這些問題應該引起重視。

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研究來闡明其作用。CRA可分為進展期和非進展期，進展期CRA發展為CRC的癌變危險性更高，因此對進展期CRA的診治是CRC一級預防的重要任務，目前對進展期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、種族的差異以及其他菌群對梭桿菌水平的影響。FadA作為Fn的特異性標志物有望成為結直腸腫瘤的診斷標志物，針對FadA結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]對梭桿菌與結直腸腫瘤關系的最新研究結果，有望利用針對TIGIT的抗體來提高免疫細胞對結直腸腫瘤的殺傷作用，為結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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200025上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院消化科

俞麗芬，Email: yu-lifen@hotmail.com

10.3969/j.issn.1673-534X.2016.04.010

2016-03-31)