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MODERNONO.31.No.183493.第31卷第18 期现代肿瘤医学2023年0 9 月具核梭杆菌在结直肠癌发展及诊疗中的作用黄婷1-2,李培华1-2，陈治秀1-2，蒲仕明1.2.3，,周祖平1,2.31广西师范大学生命科学学院，广西桂林5410 0 6；广西高校干细胞与医药生物技术重点实验室，广西桂林541004；3广西师范大学生物医学研究中心，广西桂林5410 0 4【指示性摘要】结直肠癌（colorectalcancer,CRC）发病率高且难以治愈。越来越多的证据表明肠道微生物群生态失调与CRC发生发展密切相关，具核梭杆菌（Fusobacteriumnucleatum，Fn）已经被确定为肠道微生物群中的病原体，有助于结直肠发生癌变。本文综述了Fn诱导CRC发生发展的重要机制，包括毒力因子、慢性炎症、miRNA、免疫调节和肠道代谢物,并描述了Fn在诊断治疗中的临床价值,以期为新型肿瘤生物标志物的筛查与新兴免疫治疗靶点的开发提供参考。【关键词】结直肠癌；具核梭杆菌；致癌机制；肿瘤免疫微环境【中图分类号】R735.3【文献标识码】AD0I:10.3969/j.issn.1672-4992.2023.18.030【文章编号】16 7 2-4992-（2 0 2 3)18-3493-0 5Role of Fusobacterium nucleatum in the development,diagnosis and treatment of color-ectal cancerHUANG Ting*,L eihua.CHEN Zhixiu,U Shiming.,ZHOU Zuping.-.College of Life Sciences,Guangxi Normal University,Guangxi Guilin 541006,China;Guangxi Universities Key Laboratory of Stem Celland Biopharmaceutical Technology,Guangxi Guilin 541004,China;Biomedical Research Center of Guangxi Normal University,GuangxiGuilin 541004,China.Abstract)Colorectal cancer(CRC)has a high incidence and is difficult to cure.More and more evidence has shownthat intestinal microbiota dysregulation is closely related to the occurrence and development of CRC.Fusobacteriumnucleatum(Fn)has been identified as a pathogen in the intestinal microbiota,which may contribute to CRC.This ar-ticle reviews the important mechanisms of CRC induced by Fn,including virulence factors,chronic inflammation,miRNA,immune regulation and intestinal metabolites,and describes the clinical value of Fn in the diagnosis andtreatment,in order to provide a reference for the screening of novel tumor biomarkers and the development of novel im-munotherapeutic targets.Key words)colorectal cancer,Fusobacterium nucleatum,oncogenic mechanism,tumor immune microenvironmentModern Oncology 2023,31(18):3493-3497结直肠癌（colorectalcancer，CRC）是全球第三大常见癌症和第二大癌症致死原因。CRC发病原因复杂，可由遗传易感性、生活方式（久坐、吸烟、喝酒）或饮食习惯（喜食红肉和加工肉类）和长期暴露于各种能促进CRC发展的微生物诱发2 。肠道微生物群失衡影响宿主免疫调控防御能力，可能是肠道疾病发生的关键诱因。研究发现，肠道菌群的种类和数量在健康人群、结直肠腺瘤和腺癌患者中具有显著差异3。其中具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum,Fn）、产肠毒素的脆弱拟杆菌（enterotoxigenicbacteroidesfragilis，ET BF）【收稿日期】2022-10-26【修回日期】2 0 2 2-12-0 4【基金项目】国家自然科学基金（编号：8 197 2 7 0 0,6 18 2 7 8 19，32 2 6 0 18 8）【作者简介】黄婷（1997 一），女，广西贵港人，在读硕士，主要从事消化道恶性肿瘤基础与临床研究。E-mail：【通信作者】周祖平（196 5一），男，广西桂林人，教授，博士生导师，主要从事消化道恶性肿瘤及造血干细胞移植研究。E-mail:和pks*大肠杆菌等CRC相关致病菌在患者肠道里数量显著升高4。在CRC的不同阶段，这些微生物及其代谢产物可以通过破坏肠道微生态失衡与免疫失调，直接或间接地干扰CRC患者治疗疗效5。近十年来关于Fn与CRC潜在关系的研究已成为科学家关注的热点，尽管观察到Fn在结直肠微生态的改变中异常活跃，但其致癌机制尚不完全清楚，本文综述了Fn诱导CRC的主要致病机制及其在肿瘤诊断治疗中的价值，为CRC的临床治疗提供新的切人点。1Fn促进CRC发生率1.1Fn生物学概述Fn属于拟杆菌科梭杆菌属，是口腔中常见的革兰氏阴性厌氧菌。根据表型和基因型的异质性可以划分为四种亚型，分别是动物亚型（F.nucleatumsubsp.animalis，FNa）、具核亚型（F.nucleatum subsp.nucleatum,FNn）、多型亚型（F.nu-cleatum subsp.polymorphum,FNp）、文氏亚型（F.nucleatumsubsp.vincenti,FNv），其中FNv还包含了梭型亚型（F.nu-cleatum subsp.fusiforme,FNf），不同亚型之间在DNA水平上3494：黄具核梭杆菌在结直肠癌发展及诊疗中的作用婷，等有显著的差异，因此有人认为它们可以作为独立的物种存在6 。Fn被认为是机会致病菌，在一般情况下它与口腔中其它菌群共同保持着口腔细菌稳态，当口腔生态失衡时，能联合主要定植菌（如链球菌）和次级定植菌（如牙龈叶啉单胞菌)等关键物种形成牙菌斑生物膜，诱发口腔疾病。由于牙周感染,Fn还有可能变换定植环境，随唾液或血液循环迁移到身体其他部位7 。临床研究发现,Fn与多种口外疾病有关,已从不同病症的临床组织样本中分离出了Fn，包括乳腺癌、不良妊娠结局、食管鳞状细胞癌和CRC等组织样本8 1.2Fn与CRC关系紧密研究人员运用不同的检测技术，包括16 sRNA、D NA 测序（DNAs e q）、RNA 测序（RNAs e q）、实时定量PCR（q PCR）和荧光原位杂交(FISH)等,证实了CRC组织中存在着高丰度的Fn!。有研究认为Fn是结直肠癌变和肿瘤侵袭的重要标志物10 。与邻近的健康组织相比,在结直肠腺瘤和腺癌患者病变组织中检测到更高含量的 Fn-DNA,在CRC患者粪便里也发现Fn丰度异常升高 。并且与转移性CRCI期患者相比,IV期癌症患者Fn有增加的趋势12 。当在微卫星不稳定（microsatellite instability，M SI）背景时，Fn感染更有可能加速CRC 的发展13。此外,Fn与CRC患者晚期的化疗耐药、疾病复发和不良预后有关，肠道含高丰度Fn 的患者往往有着较短的生存期14。这些研究结果均说明Fn与 CRC关系紧密,可能是 CRC的重要致病危险因素。对于细菌驱动CRC产生的常见模型为“驾驶员乘客”模型，即认为pks*大肠杆菌和ETBF等“驾驶员”菌群作为CRC疾病驱动先锋,诱导肠上皮细胞发生DNA损伤和炎症反应，率先引发肠道微环境的改变，进而使得梭杆菌、链球菌等在肿瘤环境中具有生存优势的“乘客”菌群入侵定植，促进CRC产生15-10 。KOSTIC等17 证明口服Fn能增加APCMi*小鼠自发的肠道肿瘤负荷并刺激血清炎症因子升高，这说明Fn在肠道肿瘤发生中起促进作用，而不是简单的“乘客”2Fn促进CRC进展的分子机制2.1Fn分泌毒力因子Fn表达特有毒力因子黏附素A（Fu s o b a c t e r iu m a d h e s inA,FadA）和转运蛋白2（Fusobacterium autotransporter protein2,Fap2），它们是诱导CRC发生发展的重要分子。FadA以暴露于细菌表面的非分泌型pre-FadA和暴露于内膜的成熟分泌型mFadA两种形式存在，当pre-FadA与mFadA结合，形成锚定于膜内并突向膜外的活性复合体FadAc，它能介导Fn 对CRC 的黏附侵袭18 。FadA能识别并结合同时存在于CRC和非CRC细胞上的紧密连接蛋白Ec a d h e r i n，它们的结合上调了AnnexinA1（A NXA 1）的表达，并刺激连环蛋白(-catenin)信号传导,形成 FadA-Ec a d h e r i n A NXA 1-catenin复合物。一方面-catenin相关调控转录（-catenin-regulated transcription,CRT）被激活，促进了Wnt基因、致癌基因和炎症相关基因的表达,刺激肿瘤细胞增殖和转移，但对不表达Ec a d h e r in 的CRC细胞无明显作用19。另一方面chk2被诱导上调,这是一种在DNA损伤应答中起到重要作用的蛋白激酶，能促进肠上皮DNA损伤，加重CRC小鼠肿瘤负担2 0 。Fap2是一种对半乳糖敏感的黏附蛋白,它直接与CRC细胞上过表达的D-半乳糖-(1-3）-N-乙酰基-D-半乳糖胺（Gal-GalNAc）糖残基结合，介导Fn在肿瘤细胞中富集2 。Fap2与宿主细胞的结合诱导分泌IL-8和CXCL1,驱动CRC细胞迁移向全身各组织2 1。Fap2还能和免疫细胞相互作用,帮助肿瘤发生免疫逃避。此外,Fn通过分泌丰富的外膜囊泡（outerm e m b r a n evesicles,OMVs)降解Ecadherin,破坏上皮细胞之间的紧密连接，促进肿瘤转移2 O2.2Fn刺激肠道慢性炎症由核因子kB（n u c l e a r f a c t o r k a p p a-B,NFk B）激活产生的信号通路对炎症微环境的形成起关键作用，它至少能激活12 5个基因,其中大部分是肿瘤相关基因,如cyclinD1、c-Myc、mmp-9等2 3。Fn 通过激活NF-kB调节肠道炎症、细胞增殖和迁移等多种生物学进程,最终影响肿瘤发生。由LPS/TLR4介导激活p21激活酶1（p21a c t i v a t e d k i n a s e 1,PAK1），启动TLR4/PAK1/-cateninS675级联反应，推动NF-kB转录生成炎症因子IL-6、I L-18 等,诱导肠黏膜发生炎症反应2 4。在APCMin/+模型小鼠中，口服Fn 能观察到肿瘤中NF-kB核易位增加,结肠和肿瘤里促炎因子TNF-a、IL-8 表达显著升高17 。此外,Fn还能招募炎性细胞Th17 浸润,驱动肠道炎症和肿瘤发生2 5O2.3Fn调节miRNAmiR-21被证明是一种独立的预后和预测性CRC生物标志物2 6 。YANG等2 7 发现Fn可以通过TLR4/MYD88/NF-kB信号通路增强下游靶标miR-21表达，升高的miR-21抑制了RASA1与癌蛋白RAS的结合,使得CRC细胞大量增殖。N6甲基腺苷(mA）是真核生物普遍存在的 RNA内部修饰，甲基转移酶3（METTL3）是这种RNA修饰的关键介质2 8 。XU等2 9 发现Fn通过增强的METTL3依赖性mA甲基化途径促进CRC细胞中pri-miR-4717成熟,生成的miR-4717直接抑制丝裂原活化蛋白激酶4（MAP2K4）表达,最终促进CRC细胞增殖。此外,Fn能够通过调节miR-1322/CCL20轴增强癌细胞的迁移和侵袭能力，在CRC的转移中起重要作用12 2.4Fn诱发免疫抑制微环境肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）由大量肿瘤浸润细胞及细胞外基质（extracellularmatrix，ECM)组成，细胞通过分泌不同的细胞因子、趋化因子、生长因子和ECM一起，与癌细胞通过复杂的通信网络相互作用，实现对肿瘤发展的促进或抑制30 。KOSTIC等17 研究表示，与其他对照组相比，喂食Fn的APCMin/+小鼠肠道肿瘤中CD11b*髓系细胞显著增加，而CD3*CD4*T和CD3+CD8T细胞数量没有差异,此外,肿瘤中表达CD103的树突状细胞（dendritic cell,DC)显著增加,这种细胞能够扩增Foxp3*T细胞亚群,推动机体免疫抑制。Fn以TLR4依赖性途径招募髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)和肿瘤相关巨噬细胞（tumora s s o c i a t e d ma c r o p h a g e s,T A M s）,并在TME的推动下将TAMs极化形成促进肿瘤生长的M2表型。一方面，M2-TAMs浸润到肿瘤侵袭前沿分泌多种细胞因子，如IL-10、T G F-以抑制免疫反应，并且促进上皮间质转化和血管新生，为肿瘤细胞的生长和转移提供氧气和营养物质31-32 。另一方面，MDSC合成高水平的iNOS和ARG1,刺激肠道细胞氧化应激损伤。此外，Fn还抑制固有免疫反应的过度活化来降低免疫细胞攻击癌细胞的能力。T细胞免疫受体（T-cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains,TIGIT)是一种广泛表达于NK细胞、T细胞表面的免疫调节抑制性受体，3495.MODERNONCO31.No.182023年0 9 月现代肿瘤医学第31卷第18 期相关配体主要通过影响细胞质结构域和免疫受体酪氨酸基抑制基序(ITIM)来启动抑制信号3。Fap2与TIGIT结合可以阻碍NK细胞和T细胞活化,抑制其杀伤肿瘤的能力。2.5Fn干扰肠道微生态失衡Fn代谢产生亮氨酸、苯丙氨酸和各种短链脂肪酸（short-chainfattyacids,SCFAs）（如丁酸盐、丙酸盐和乙酸盐）在内的氨基酸及其代谢物，这些肠道代谢物可以作为髓系细胞趋化因子,刺激MDSC扩增2 。据报道，肠道微生物群失衡可能与SCFAs水平变化和肠道稳态失调有关34。在TME里,Fn以氨基酸和肽作为营养源，不需要消耗肿瘤代谢的首选底物-葡萄糖，这使得共存状态下CRC和Fn都能得到适合的生存条件35。有研究分析葡聚糖硫酸钠（dextran sulfatesodiumsalt,DSS）和Fn给药之后肠道代谢物差异，发现Fn能明显干扰溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，U C）小鼠嘌呤代谢，导致其产物尿酸水平显著升高，肠道微生物群生态平衡失调，加重UC恶化36 。此外,TERNES等37 发现Fn可以通过分泌甲酸盐驱动CRC侵袭转移，并增加肿瘤干细胞数量，对小鼠进行Fn或甲酸盐处理能增加肠道Th17细胞浸润，肿瘤体积增大,CRC发病率升高。同样的,Fn也可以通过释放SCFAs并以代谢受体FFAR2依赖性方式促进肠道Th17炎性浸润2 5。这说明Fn通过肠道代谢物微生物群免疫细胞相互作用直接影响TME和肿瘤生长。3Fn 对 CRC诊断治疗的价值3.1Fn作为新的CRC生物标志物有研究认为Fn可以作为早期肠道菌群生态失调的标志物，它能破坏炎症性肠病（inflammatoryboweldisease,IBD）患者体内微生物组稳定性，使得IBD和CRC患者肠道生物多样性降低38 。粪便免疫组化试验（fecal immunochemicaltest,FIT）和粪便潜血试验（fecal occultblood test,FOBT）是早期CRC检测的主要无创筛查方法，尽管它们对疾病检出起到一定的作用，但特异性和准确度偏低，容易造成误诊。在FIT中引人微生物标志物可能拥有更高的CRC检出率。一项研究39 检验了CRC患者粪便中的细菌,发现益生菌双歧杆菌（Bifidobacteria，Bb）和普拉梭菌（Faecalibacteriumprausnitzi,Fp）丰度的降低往往伴随着Fn丰度的增加，单独使用Fn检测CRC时受试者工作曲线面积AUC=0.878，而Fn/Bb或Fn/Fp联合检测的AUC分别为0.8 8 8 和0.9 38,显示出更好的诊断能力。AUC的值越接近1,样本的准确率越高，说明Fn可能是CRC检测的良好生物标志物。尽管目前关于CRC生物标志物已进行许多探索，但基于诊断效能、成本和研究方法的限制，将肠道菌群作为早期和预后判断的生物标志物仍具有很大局限性，肠镜检查仍然是CRC筛查最可靠的标准。3.2Fn用于CRC预后评估和治疗疗效临床上，感染高丰度Fn的CRC患者往往有着显著缩短的生存期14。其中部分原因可能是Fn与CRC化疗的耐药性和预后不良有关，它可以通过TLR4/MYD88轴、miRNA-18a/miRNA-4082和ULK1/ATG7自噬网络激活肿瘤细胞的自噬，增强癌细胞对化疗的抵抗能力40 。设计针对Fn的预防措施和抗癌治疗对改善癌症治疗疗效有着较高的研究价值。有研究证实口服二甲双胍能够减缓由Fn促进的肿瘤细胞增殖，降低结直肠肿瘤数量，并重塑肠道微生物群生态结构41。BRENNAN等42 发现使用阿司匹林能靶向抑制Fn诱发的结直肠肿瘤发生。已有充分的证据证明葡萄糖代谢异常能促进CRC发展43。Fn通过激活lncRNAENO1-IT1转录来调节糖酵解相关基因ENO1组蛋白修饰，使癌细胞中糖酵解途径异常升高,为肿瘤生长提供能量44。因此,靶向ENO1途径可能是高丰度Fn感染CRC的潜在治疗策略。以往的研究认为Fn能诱导CRC发生发展，但最近发现Fn和抗PD-L1联合使用可以增强CRC中PD-1/PD-L1检查点阻断疗效,显著抑制肿瘤生长,延长小鼠生存期454小结与展望Fn与CRC发生发展密切相关，它不仅能促进CRC细胞增殖与转移，还可以重塑肿瘤免疫微环境并调节免疫应答，加速CRC进程。虽然Fn显示出积极地促肿瘤作用，但却可在PD-1/PD-L1抗肿瘤免疫治疗疗效上展现有益的一面，是潜在的治疗靶点。目前肠道微生物群被认为是一种新的CRC干预工具，后续可以重点探索Fn促进CRC发生发展的重要分子机制及多种致病因素的交叉作用，靶向Fn设计新型诊断与个性化治疗技术,为攻克CRC晚期患者的化疗耐药和疾病复发难题提供理论基础和实验依据。【参考文献】1SUNG H,FERLAY J,SIECEL RL,et al.Global cancer statistics2020:GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwidefor 36 cancers in 185 countries J.CA Cancer J Clin,2021,71(3):209 249.2GANESAN K,GUO S,FAYYAZ S,et al.Targeting programmedFusobacterium nucleatum Fap2 for colorectal cancer therapy J.Cancers(Basel),2019,11(10):1592-1601.3LIU W,ZHANG R,SHU R,et al.Study of the relationship betweenmicrobiome and colorectal cancer susceptibility using 16SrRNA se-quencing J.Biomed Res Int,2020,2020:7828392.4JANNEY 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