口腔微生物菌群與胃癌及舌苔相關性研究進展

張義拼,劉昭函,楊朝陽,2*

(1.福建中醫藥大學,福建 福州 350122;2.福建中醫藥大學 中醫證研究基地,福建 福州 350122)

胃癌(Gastric cancer,GC)在全球癌癥中發病率排名第五,癌癥死亡人數排名前三。既往普遍認為幽門螺桿菌(Hp)是導致胃癌的主要微生物因素,隨著研究深入,有報道指出即便根治Hp,也不能完全避免萎縮性胃炎、腸上皮化等癌前病變的發生及進展。非賁門癌患者中,幽門螺桿菌感染的匯總優勢比(OR)為2.97(95%CI2.34～3.77),賁門癌組沒有顯示兩者統計學上關聯性[1],可見Hp感染不完全是導致胃癌發生的直接因素。

口腔和胃解剖結構相鄰,擁有復雜且相對穩定的菌群,基于16rRNA基因技術從口腔中檢測到超過700種細菌或種系[2],其微生物菌群具有向遠處傳播的能力,這意味著消化道內不僅有常駐菌群,還有大量從口腔進入胃腸道內的過客菌群,如KOMIYA Y等[3]在結直腸癌患者中發現的具核梭桿菌菌株就與口腔內的菌株相同。此外口腔菌群還具有廣泛的致病性,如牙齦卟啉單胞菌不僅是導致牙周炎的主要病原體,甚至與胃癌、糖尿病、類風濕關節炎等疾病相關[4]。血清牙齦卟啉單胞菌IgG水平與口腔消化道癌癥死亡率呈正相關[5]。可見口腔微生物菌群與消化道疾病聯系緊密,研究口腔相關菌群對胃癌的早期發現、預防具有潛在的臨床應用價值。此外舌苔是菌群聚集的場所之一,菌群、舌苔兩者間存在相互影響,可利用傳統中醫學舌診與現代科學技術,探求菌群、舌苔、胃癌三者間的相互關系。

1 菌群概述

口腔微生物寄生于牙齒、牙齦、舌頭等部位,實驗采集標本主要來自唾液、牙菌斑。研究發現健康人群和胃癌患者中,菌群門級別水平以擬桿菌門、變形桿菌門、厚壁菌門、梭桿菌門和放射菌門為優勢菌門;菌群屬水平方面,普氏菌屬、奈瑟菌屬、韋榮氏菌屬、嗜血桿菌屬、卟啉單胞菌屬、鏈球菌屬、梭桿菌屬和羅氏菌屬在胃癌的每個組織學階段,唾液微生物群占70% 以上[6]。隨著人體健康情況改變,菌群隨之發生變化,兩者關系也可能表現為菌群變化導致健康狀況發生改變。相較于健康人群,放線菌是胃癌人群的優勢菌門,而胃癌患者菌群失衡后,出現特定集菌目聚集情況,其中包括紅環菌目、梭菌目、腸桿菌目、假單胞菌目等,胃癌患者唾液和牙菌斑的假單胞菌聚集度分別為正常人群的10倍、20倍[7]。此外引起牙周病的病原體如牙齦卟啉單胞菌、放射菌,細菌負荷和口腔細菌多樣性與胃癌之間存在更強的相關性[8]。相較于菌群豐度、種類,研究人員還發現不同部位的癌癥與優勢菌群間存在差異。賁門癌旁組織以普氏菌群為優勢菌種,并且豐度與腫瘤級別呈正相關;食管癌旁組織中梭桿菌相對豐度較大,與腫瘤級別進展有關;羅氏菌屬在口腔唾液相對豐度增高,與賁門組織腸上皮化生存在正相關[9]。口腔菌群的多樣性、菌群相對豐度、定植部位對消化道癌癥的影響有所區別,微生物菌群間與胃癌的相關性較強,存在潛在診斷、預防價值。

2 菌群與胃癌

2.1 牙齦卟啉單胞菌

牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis)屬革蘭氏陰性厭氧菌,主要從人類口腔分離得到,不僅能導致慢性牙周炎,還和口腔磷狀細胞癌之間有密切關系。其致癌途徑可能與影響防御基因表達,甚至激活腫瘤增殖速度,產生肽基精氨酸脫亞胺酶(PAD)誘導癌癥進展,誘導炎癥反應等有關[10]。

慢性炎癥是癌癥的常見誘因,炎癥介質長期刺激作用于正常組織,機體被迫發生適應性病變,由此進展為癌前病變,甚至轉為癌變。炎癥細胞及介質存在于每個腫瘤細胞中,腫瘤進展與周圍炎癥環境的驅動密不可分,細菌感染通過誘導全身性或胃部慢性炎癥,該過程與胃癌有關[11]。一方面,長期反復接觸P.gingivalis能夠誘導CD44、CD133(癌癥干細胞標志物)表達增加,促進感染細胞的致瘤性[12];另一方面,炎癥有助于癌癥干細胞(CSC)形成、維持和擴增,癌癥干細胞能夠形成腫瘤、導致癌癥發展、促進癌細胞轉移,并且具有數量少、不易被發現的特點,常是導致癌癥復發的原因[13]。CSC 擴張和炎癥介質前列腺素E2通過激活NF-κB誘導CSC擴張并加速小鼠肝轉移瘤的形成[14-15]。胃腸道腫瘤患者常出現IL-1β上升,一方面誘導球體表現出干細胞因子基因上調成為CSC的標志;另一方面EMT(上皮間質化)所需激活劑 Zeb1依賴于IL-1β 誘導的球體表達增加。由此說明上皮間質化與IL-1β誘導的CSC之間存在緊密關系[13,16]。由此推測,來自菌群微環境介導的炎癥誘導癌癥干細胞刺激腫瘤細胞的生長、繁殖、轉移。

P.gingivalis是目前已知唯一表達肽基精氨酸脫亞胺酶(PAD)的細菌[17]。PAD可在惡性腫瘤組織中大量表達,通過蛋白印記法定量分析胃癌組織中PAD陽性率達80%[18]。PAD將精氨酸轉化為瓜氨酸,其中PAD4對細胞核中的組蛋白瓜氨酸化,是觸發中性粒細胞外陷阱(NET)形成的因素,NET細胞毒性無自體、外區分,殺死病原體同時也可能損傷正常細胞。鈣激活PAD4形成白細胞毒性高瓜氨酸,這可能與癌癥、類風濕關節炎等的進展有關[19]。P.gingivalis在癌癥中發揮的具體作用,目前仍缺乏準確有力的實驗研究數據支持,其詳細致病機制仍有待進一步探究發現。

2.2 具核梭桿菌

具核梭桿菌(Fusobacterium nucleatum)屬梭桿菌門,為厭氧型革蘭陰性菌,是導致牙周病的常見病原體,F.nucleatum與直腸癌間的作用機制相關研究較為完善,不少新證據表明其與胃癌發生有所聯系。

幽門螺桿菌并非導致胃炎、胃癌的唯一病原體,部分患者癌癥組織中Hp豐度較低。從口腔到胃腸道的過客微生物中,F.nucleatum在癌癥組織中豐度較正常組織高[20-21],并且影響彌漫型腫瘤的總體存活率[22],使胃癌的患病率提高至11倍[23]。由此可見該菌對胃癌的進展、預后等有負面影響。另一份研究表明,具核梭桿菌是一種機會致病菌,主要存在于口腔中,以往認為該菌在胃內微環境中無法定植,但有報道指出幽門螺桿菌定植的癌細胞可以為具核梭桿菌提供合適的生長定植環境,并且經過研究發現兩者同時感染會導致患者存活率降低[21,24],可見具核梭桿菌、Hp陽性的胃癌患者預后不佳。

體外研究將胃癌細胞和具核梭桿菌一起培養,發現感染影響細胞骨架及細胞黏附基因的激活,該過程與感染劑量無關,與感染時間相關,由此研究人員推測具核梭桿菌感染可能對細胞骨架動力學、細胞流動性產生影響,由此表明感染在影響細胞遷移率的同時,可增加癌癥組織的侵襲和轉移[24]。另一項研究論述F.nucleatum分泌淀粉樣特性的黏附素(FadA),通過以劑量和時間方式促進腫瘤細胞增殖[25]。可見該菌對癌癥細胞有擴散作用,但其具體作用方式尚存在爭議,仍有待進一步研究。

F.nucleatum不僅促進腫瘤散播,還能夠抑制機體免疫反應。小鼠實驗中F.nucleatum感染導致炎癥、免疫相關反應;腫瘤巨噬細胞(TAM)并沒有發揮抗腫瘤的作用,相反參與的是腫瘤發展、刺激腫瘤細胞生長、轉移等過程。感染導致腫瘤巨噬細胞的擴增,由此促進腫瘤進展和血管生成,并且損害嗜中性粒細胞及抑制T細胞的活性,導致抗腫瘤的免疫能力較對照組下降[26]。定植于腫瘤的F.nucleatum會影響腫瘤浸潤淋巴細胞募集,微生物豐度與T細胞密度間屬負相關,由于T細胞的水平降低,導致腫瘤生長加劇,該過程在人體的作用較動物實驗明顯[27],但其作用于免疫細胞及作用過程仍需進一步探究。

2.3 其他相關致病菌群

近年來隨著研究的深入,與胃癌發生有關的菌群不斷被發現,如放線菌、韋榮球菌、鏈球菌等,口腔放射菌不僅能夠引起牙周病變,其水平升高可導致胃癌癌前病變潛在風險增加[28]。Hp陽性患者胃癌胃內黏膜中放線菌較Hp陰性患者增多,不排除Hp與放線菌相互作用引發胃癌相關風險增大的可能[29]。哥倫比亞高胃癌風險地區人群中,韋榮氏球菌是低風險地區的25倍[30]。國內報道提到57例診斷為胃腺癌患者中,賁門組韋榮氏球菌豐度高于對照組(P=0.02),研究人員認為該菌具有較高的賁門癌風險趨勢[31]。GC 患者胃黏膜樣本中鏈球菌DNA的豐度增加,并且參與了硫酸鹽還原誘發癌變[32]。鏈球菌在酸性環境中通常不能存活,但由于腫瘤和微生物環境改變可引起微環境改變,導致其他菌群如鏈球菌、普氏菌的存活和增殖,最終誘發胃癌的發生[33]。另外有研究報道普氏菌、奈瑟氏菌等菌群豐度與胃癌間存在正相關,研究報道大多從菌屬豐度深入探討兩者間關系,但不同研究結論并不完全一致,對于菌群參與的代謝及作用機制尚缺乏完善且相對有力的證據。

3 舌苔與菌群

3.1 關于舌苔的中西醫概述

中醫學認為舌苔是胃氣熏蒸胃中谷氣、食濁,向上凝聚于舌面所形成。望診尤以舌診為最要,徐靈胎曰:“舌為心之外候,苔乃胃之明征。”《辨舌指南》言:“苔乃胃氣之所熏蒸,五臟皆稟氣于胃,故可籍以診五臟六腑之虛實。”故人之有病與否,但觀苔色如何,即可知其大略。思外揣內作為中醫診斷的基本原理,在中醫學的形成發展過程中,受傳統哲學思想的影響,形成了“有諸內者,必形諸外”的思想,《靈樞》云:“視其外應,以知其內臟,則知所病矣。”可見舌診反映了五臟六腑之精氣情況,臟腑病變可在舌象中觀察到,而舌苔與脾胃關系最為密切,推測舌苔能夠反映胃癌的相關信息。通過在胃鏡下觀察胃癌患者黏膜,發現病灶與舌苔間存在相關性,病灶無覆蓋以薄白苔多見,覆蓋黃苔或污穢者以黃膩苔多見[34],這一現象從另一方面證實舌診能夠反映胃內情況。

現代解剖學認為舌苔是由細菌、滲出的白細胞等組成,不同個體舌苔、菌群間存在差異,舌苔作為菌群集聚地之一,能夠反映口腔微生物聚集情況。當機體處于不同狀態下,舌苔的苔質、苔色也會隨之改變,將傳統中醫學望舌苔與現代16rRNA基因技術相結合,探討舌苔、菌群、胃癌三者間可能存在的相關性具有一定現實意義,甚者能夠為臨床早期預防胃癌提供幫助,契合當下中醫治未病的思想。

3.2 舌苔與菌群

通過先進的現代科學技術與傳統中醫舌苔相結合,探究口腔菌群、胃內菌群、舌苔間的相互關系,吳震峰[35]對比了胃黏膜及舌苔菌群,發現異位定植口腔菌群與胃黏膜菌群的結構有密切相關。過客菌群可能是導致胃癌患者胃黏膜菌群結構改變的關鍵因素,Hp感染對舌苔及胃黏膜的菌群影響主要體現在菌群豐度,對結構組成無顯著影響,表明胃內黏膜與舌苔菌群間關系緊密。

中醫辨證論治更注重舌苔的苔色、苔質,診舌苔而知胃中之生氣,通過舌苔菌落考察胃中疾病情況,這或許是另一種司外揣內的體現。胡捷[36]通過舌象采集儀收集了74例胃癌患者與72例健康患者的舌象,并對舌面菌落進行了高通量測序,發現胃癌患者舌苔厚于健康人群,并且舌苔較厚者微生物群落多樣性低于薄苔者。成穎等[37]對舌苔顏色與菌群多樣性進行了研究,發現黃苔、白苔的菌群豐度及多樣性差異并不明顯,不論是胃癌患者還是健康人群,均表現出黃苔菌群相對豐度較健康人群多,其中發現一類豐度較高的需氧革蘭氏陰性桿菌,并且是常見機會致病菌。

人體狀態有陰陽、寒熱、虛實等區分,苔質、苔色隨之變化,相應的舌苔菌群結構也有所改變。在慢性胃炎患者中寒證、熱證相對優勢微生物存在差異。寒證組中變形桿菌門、奈瑟氏菌屬、嗜血桿菌屬高于熱證組,熱證組普氏菌屬高于寒證組[38]。寒熱不同導致菌群的居住環境發生改變,進而微生物結構發生改變。脾胃虛弱的胃癌患者,舌苔中芽孢桿菌豐度相較健康人群明顯上升,糜爛性胃炎作為癌前病變的一種,其黃苔人群的芽孢桿菌水平也有所升高,作為胃癌患者口腔微生物豐度較高的菌群,可能隨著胃黏膜的損傷,導致胃癌的發病率升高[39]。另一份研究以13個癌癥患者作為研究對象,研究發現氣陰兩虛胃癌患者的梭桿菌門相對豐度降低,真菌接合菌門相對豐度升高。柄細菌屬、巨單胞菌屬為氣陰兩虛的標志細菌,裂殼為標志真菌[40],由此可推測苔色、苔質與菌群、胃癌、證素間存在潛在關聯。

目前胃癌的治療方式主要包括根治性切除術和化療,舌苔微生物菌群在治療前后優勢菌群發生了動態變化。胃癌術后脾胃虛弱患者,用參苓白術散加減對癥處理,除泄瀉、納差、乏力等脾胃虛弱癥狀明顯改善外,干預后的舌苔菌群豐度、多樣性與干預前有明顯差異,但與健康人群無明顯差異,其中梭桿菌門、奇異菌屬較干預前明顯降低[41]。化療藥物與中藥的聯合治療,同樣能夠改變菌群結構、數量情況,徐碩等[42]用中藥健脾養胃法聯合化療藥物治療胃癌,結果與單純的化療組相比,舌苔中的念珠菌相對豐度下降,小皮傘屬豐度較高,有助于改善患者生活質量。由此可見,舌苔真菌可作為評價胃癌化療情況的生物標志。中醫研究人員通過將中醫舌診與現代科學技術相結合,深入了解胃癌、舌苔、微生物菌群間的相互關系,給中醫舌診預防、胃癌篩查提供了幫助。在辨證論治理論指導下采用中醫藥治療,可有效干預菌群結構、數量。

4 結語

目前胃鏡、活檢作為胃癌的主要篩查、診斷依據,雖已廣泛普及,但仍存在禁忌人群、內鏡下傳染病傳播、操作受限、價格較高等問題。秉持傳統中醫學治未病的原則,研究口腔相關微生物與胃癌間的潛在聯系,深入了解舌苔、證型、優勢菌株與胃癌間的相關度,以便后期直觀通過舌診判斷優勢菌群及其致病可能。在后續的研究中深入了解中醫藥治療前后菌群變化,脫落菌落與療效間是否存在聯系,甚至以口腔菌落判斷胃癌控制情況,通過這一非侵入的無創檢測手段,給胃癌前病變提供了一定診療價值。

但目前諸多研究尚處于起步階段,部分研究結論還存在相互矛盾、樣本容量不足、舌診結果未能標準化等問題,相關菌株與胃癌的發病原因及其作用機制仍有待完善,具有明顯特異性的菌群尚未明確,有待未來進一步深入研究。另外菌群與疾病發生的先后關系仍缺乏完善的研究報告,隨著目前科學儀器、樣本容量、研究方式等的改善及進步,希望未來能夠完全明確口腔微生物對胃癌的作用機制,通過舌診及相關標志性微生物給患者提供個性化的癌前風險預警,完成早期阻斷微生物的致癌過程,及時糾正菌群結構以改變疾病轉歸。